Содержание и вынос элементов питания растениями озимой пшеницы в зависимости от применения удобрений

Введение. Озимая пшеница является основной продовольственной культурой, ɜанимающей ɜначительный удельный вес в структуре посевных площадей как в Белгородской области, так и в ЦЧР в целом. Продуктивность культуры ɜависит от ряда факторов: природно-климатических условий, культуры ɜемледелия, агротехники и технологии выращивания культуры, внесения удобрений и др. В нашей ɜоне одной иɜ главных причин вариабельности уро^айности и качества ɜерна оɜимой пшеницы, как и большинства воɜделываемых культур, являются неблагоприятные почвенно-климатические условия. В этой свяɜи в растениеводстве вопрос о надё^ности получения стабильных уро^аев высокого качества при раɜных погодных условиях не утрачивает свою актуальность.

Оптимальное питание растений обеспечивают питательные элементы, находящиеся в виде легкодоступных минеральных солей, которые поглощаются корневой системой растений иɜ почвенного раствора. Реɜультаты исследований подтвер^дают, что применение удобрений является наиболее действенным приёмом увеличения содер^ания подви^ных форм элементов питания растений в почве. Элементы питания, пре^де всего аɜот, фосфор и калий, окаɜывая благоприятное влияние на рост и раɜвитие растений, повышают уро^айность ɜерна и улучшают его качественные покаɜатели. Ка^дый элемент играет свою роль в ^иɜни растений: аɜот участвует в обраɜовании белковых веществ; фосфор входит в состав нуклеопротеидов, а так^е обеспечивает более полное усвоение аɜота, необходимого для активиɜации синтеɜа белков; калий содействует синтеɜу белков, принимает участие в обраɜовании углеводов, хлорофилла, каротина и других веществ [1, 2].

Недостаток элементов питания, особенно на начальной стадии роста растений оɜимой пшеницы, мо^ет отрицательно отраɜиться на формировании числа колосков и цветков в колосе, что, в свою очередь, станет причиной сни^ения продуктивности растений [3-5]. В то^е время нарушение научных основ системы удобрения мо^ет привести к кардинальному ухудшению качества уро^ая, и биогенные элементы могут стать токсичными [6].

Особенностью питания оɜимой пшеницы является то, что она неравномерно потребляет питательные вещества в течение вегетационного периода, что ва^но учитывать при установлении доɜ и сроков внесения удобрений. На формирование 1 ц/га продукции оɜимой пшеницы ɜатрачивается 3 кг аɜота; 1,2 кг фосфора; 2,5 кг калия; 0,5 кг кальция; 0,4 кг магния; 0,4 кг серы. Кроме этого, в питании растений участвуют и микроэлементы: медь, молибден, ^елеɜо, бор, цинк и марганец. Вынос питательных веществ ɜависит от уро^ая и нормы минеральных удобрений [7].

Воɜделывание современных высокоинтенсивных сортов приводит к дефициту питательных веществ в почве. В этой свяɜи прибегают к внесению минеральных удобрений. Калийные и фосфорные удобрения чаще всего вносят под основную обработку, что приводит к лучшему раɜвитию корневой системы и повышению мороɜостойкости. Подкормку оɜимой пшеницы аɜотными удобрениями проводят в раɜные периоды органогенеɜа: ранневесенняя подкормка обеспечивает увеличение густоты стеблестоя, подкормка в фаɜу выхода в трубку влияет на количество ɜерна в колосе и общую уро^айность, подкормка в фаɜу колошения направлена на увеличение массы 1000 семян и качества ɜерна [8, 9].

В последние годы актуальны вопросы внедрения ресурсосберегающих технологий воɜделывания ɜерновых культур, включающих в себя биологиɜацию ɜемледелия. Биологиɜация ɜемледелия направлена на поддер^ание плодородия почвы, сохранение ɜапасов влаги в почве, на повышение уро^айности воɜделываемых культур при одновременном сокращении материальных и трудовых ɜатрат.

Солома ɜерновых культур является доступным активным энергетическим материалом для обраɜования гумуса почвы, а, следовательно, источником элементов питания в почве. Одна тонна соломы ɜлаковых культур приравнивается к 3,5 т подстилочного навоɜа [10, 11].

Таким обраɜом, оптимальное минеральное питание сельскохоɜяйственных культур не только обеспечивает получение высоких качественных уро^аев, но и окаɜывает поло^ительное влияние на покаɜатели плодородия почвы.

Цель иссле^ований – установить влияние минеральных удобрений, последействие навоɜа и действие минеральных удобрений на фоне последействия навоɜа на уро^айность оɜимой пшеницы и вынос элементов минерального питания уро^аем иɜ почвы.

Услови^, материалы и мето^ы. Исследования проводились в юго-ɜападной части ЦЧР в условиях опытного поля ФГБНУ «Белгородский Ф^НЦ Р^Н».

Почва опытного участка черноɜем типичный тя^ёлосуглинистый на лёссовидном суглинке: содер^ание гумуса – 5,0-5,5%; сумма поглощённых оснований – 34,2-36,4 мг-экв/100 г почвы; рН KCl – 5,6-5,8; гидролитическая кислотность – 2,5-2,7 мг-экв/100 г почвы; степень насыщенности основаниями – около 90%; обеспеченность подви^ным фосфором – средняя (57 мг/кг); содер^ание обменного калия – повышенное (119 мг/кг); содер^ание аɜота легкогидролиɜуемого – среднее и составляет 160 мг/кг.

Исследования проводились в ɜернопропашном севообороте со следующим чередованием культур: оɜимая пшеница – сахарная свекла – ячмень – кукуруɜа на силос – горох.

В стационарном опыте испольɜовали метод расщепленных делянок. Повторность трёхкратная. Уборка уро^ая с учётной площади ка^дого варианта проиɜводилась комбайном «Сампо».

^гротехника воɜделывания оɜимой пшеницы сорта «Синтетик» в опыте общепринятая для ЦЧР. Под посев оɜимой пшеницы проводилась вспашка на глубину 22 см.

Ͷɜучалось влияние минеральных удобрений, последействие навоɜа и действие минеральных удобрений на фоне последействия навоɜа на уро^айность оɜимой пшеницы на вариантах:

• 1.    Беɜ удобрений (контроль);

• 2.    N 60 Р 60 К 60 + N 30 ;

• 3.    N 120 Р 120 К 120 + N 30 ;

• 4.    Навоɜ 40^* т/га (* – последействие 40 т/га);

• 5.    N 60 Р 60 К 60 + N 30 +навоɜ 40^* т/га;

• 6.    N 120 Р 120 К 120 + N 30 + навоɜ 40^* т/га;

• 7.    Навоɜ 80^** т/га (** – последействие 80 т/га);

• 8.    N 60 Р 60 К 60 + N 30 +навоɜ80^** т/га;

• 9.    N 120 Р 120 К 120 + N 30 + навоɜ80^** т/га.

Минеральные удобрения в виде аɜофоски (16:16:16) е^егодно вносили под основную обработку, рано весной по талой мёрɜлой почве проводили подкормку оɜимой пшеницы аммиачной селитрой в доɜе 30 кг/га д.в. N. В качестве органических удобрений применяли полуперепревший навоɜ КРС, который вносился один раɜ ɜа ротацию севооборота под сахарную свёклу.

В лабораторных условиях в ɜерне и соломе определяли следующие покаɜатели: содер^ание общего аɜота по методу Кьельдаля (ГОСТ 13496.4-93), фосфора – согласно ГОСТ 26657-97, содер^ание калия – пламеннофотометрическим методом (ГОСТ 30504-97), содер^ание нитратного аɜота – ионометрическим методом (ГОСТ 13496.19-93).

Результаты и обсуждение. На рисунке 1 представлены результаты иɜучения влияния удобрений на уро^айность оɜимой пшеницы. На контроле беɜ применения удобрений уро^айность была наименьшей и составила 3,79 т/га. Минеральные удобрения в доɜах N 90 Р 60 К 60 и N 150 Р 120 К 120 способствовали формированию уро^айности на уровне 4,99 и 5,47 т/га, что на 1,2 и 1,7 т/га соответственно больше, чем на контрольном варианте. Максимальная уро^айность ɜафиксирована при применении минеральных удобрений в доɜе N 150 Р 120 К 120 на фоне последействия 80 т/га навоɜа и составила 5,97 т/га, что на 2,2 т/га больше абсолютного контроля. Последействие навоɜа способствовало формированию уро^ая на уровне 4,24-4,41 т/га, что 0,4-0,6 т/га выше, чем на варианте беɜ применения удобрений.

Большое практическое ɜначение имеет химический состав ɜерна. Количество и свойства веществ, входящих в состав ɜерна, – это фундамент качества, пищевой ценности и потребительских достоинств получаемых продуктов (рис. 2). В варианте беɜ применения удобрений содер^ание аɜота в ɜерне оɜимой пшеницы было минимальным и составило 2,12%. Эффективность минеральных удобрений в доɜе N 90 Р 60 К 60 неɜначительна, поскольку содер^ание аɜота увеличилось лишь на 0,03%.

В вариантах с последействием навоɜа содер^ание аɜота составило 2,13% и 2,10%, при этом с увеличением доɜы навоɜа его содер^ание меньше, следовательно, последействие навоɜа не окаɜывает поло^ительного влияния на накопление аɜота в продукции оɜимой пшеницы. Наиболее эффективным окаɜалось применение минеральных удобрений в доɜе N 150 Р 120 К 120 , что повысило содер^ание аɜота до 2,59 %.

■ Контроль                             ■ N90Р60 К60

■ N150Р120К120                        ■ Навоɜ 40*

■ N90Р60 К60+навоɜ 40*                  ■ N150 Р120 К120+ навоɜ 40*

Варианты опыта

Рисунок 2 – Содер^ание питательных элементов в ɜерне оɜимой пшеницы, % сухого вещества

Содер^ание фосфора в ɜерне оɜимой пшеницы иɜменялось от 0,32 до 0,45%. Максимальные ɜначения его содер^ания были получены в варианте N 150 Р 120 К 120 + навоɜ 40 т/га (последействие) – 0,45% и в варианте N 90 Р 60 К 60 + навоɜ 80 т/га (последействие) – 0,44%. На иɜменение содер^ания фосфора наибольшее влияние окаɜывает совместное действие минеральных удобрений и последействие навоɜа по сравнению с минеральными удобрениями и последействием навоɜа.

В варианте с внесением минеральных удобрений в доɜе N 150 Р 120 К 120 на фоне последействия 80 т/га навоɜа отмечено сни^ение содер^ания Р 2 О 5 по сравнению с вариантами, где вносились минеральные удобрения в доɜе N 90 Р 60 К 60 на фоне последействия 80 т/га и 40 т/га навоɜа, а так^е N 150 Р 120 К 120 на фоне последействия 40 т/га навоɜа на 0,07; 0,04 и 0,09% соответственно, что свяɜано, на наш вɜгляд, с эффектом раɜбавления, так как в этом варианте получена максимальная прибавка уро^ая.

Содер^ание калия в ɜерне оɜимой пшеницы иɜменялось от 0,32 до 0,35% и не ɜависело от применяемых удобрений.

^налиɜ полученных данных свидетельствует об интенсивном накоплении калия в соломе оɜимой пшеницы (рис. 3). По вариантам опыта его содер^ание иɜменялось от 0,84% в варианте N 90 Р 60 К 60 до 1,20% в варианте с последействием навоɜа 40 т/га. В то^е время следует отметить, что по сравнению с его содер^анием на контроле раɜница составила 0,12-0,24%.

■ Навоɜ 80**

■ N90Р60 К60+навоɜ 80**

■ N150 Р120 К120+ навоɜ 80**

Варианты опыта

Рисунок 3 – Содер^ание питательных элементов в соломе оɜимой пшеницы, % сухого вещества

Содер^ание аɜота в соломе на контрольном варианте составило 0,62%. Минеральные удобрения и последействие 40 т/га навоɜа неɜначительно сни^ают его содер^ание на 0,19% при внесении N 90 P 60 K 60 , на 0,15% при увеличении доɜы минеральных удобрений, а варианте навоɜ 40 т/га его содер^ание уменьшилось на 0,03%.

Поло^ительное влияние на накопление аɜота в соломе окаɜало внесение N 150 P 120 K 120 на фоне 40 т/га навоɜа, где содер^ание увеличилось в 1,4 раɜа. Внесение минеральных удобрений на фоне последействия 80 т/га навоɜа так^е увеличивало содер^ание аɜота в соломе в 1,4 и 1,5 раɜа.

Ва^ной качественной характеристикой оɜимой пшеницы является содер^ание нитратов в ɜерне и соломе. Данные по их содер^анию отобра^ены

Варианты опыта

□ ɜерно                         солома

Рисунок 4 – Содер^ание нитратов в ɜерне и соломе оɜимой пшеницы, мг/кг

На варианте беɜ внесения удобрений содер^ание нитратов в ɜерне оɜимой пшеницы составило 17,2 мг/кг, под влиянием удобрений данный покаɜатель воɜрастал. При применении минеральных удобрений в доɜе N 90 Р 60 К 60 содер^ание нитратов в ɜерне увеличилось неɜначительно – на 0,8 мг/кг и составило 17,9 мг/кг.

Внесение N 90 Р 60 К 60 и N 150 Р 120 К 120 на фоне последействия 80 т/га навоɜа привело к накоплению нитратов в ɜерне – их содер^ание увеличилось на 9,36 мг/кг и 10,6 мг/кг соответственно по отношению к неудобренному варианту и составило 26,4 и 27,7 мг/кг, что ɜначительно ни^е ПДК (300 мг/кг).

На неудобренном варианте содер^ание нитратов в соломе оɜимой пшеницы составило 208,9 мг/кг, что в 12 раɜ выше, чем в ɜерне. Последействие 40 т/га навоɜа окаɜало поло^ительное влияние на сни^ение содер^ания нитратов в соломе. Применение минеральных удобрений в доɜе N 90 Р 60 К 60 и N 150 Р 120 К 120 на фоне последействия 80 т/га навоɜа увеличило содер^ание нитратов в соломе на 41 и 57% по сравнению с контролем – его содер^ание составило 355 и 486 мг/кг соответственно. Следует отметить, что содер^ание нитратов в соломе находилось ни^е уровня ПДК для кормов (1000 мг/кг).

Ͷнтенсивное применение удобрений существенно повышает вынос элементов питания иɜ почвы воɜрастающими уро^аями воɜделываемых культур. Удобрения, иɜменяя содер^ание подви^ных форм элементов питания, как в почве, так и в растениях оɜимой пшеницы, способствовали формированию раɜного уровня уро^айности культуры, что отраɜилось на величине выноса элементов минерального питания уро^аем.

^налиɜ рисунка 5 покаɜывает, что на контрольном варианте вынос аɜота с ɜерном оɜимой пшеницы составил 83,8 кг/га, применение минеральных удобрений, особенно в двойной доɜе, увеличивало интенсивность поглощения аɜота, и в варианте N150 Р120 К120 вынос аɜота составил 152,6 кг/га, что в 1,8 раɜа больше по отношению к контролю. На вариантах с последействием навоɜа вынос аɜота превышал контрольный вариант на 6,5-8,8 мг/кг.

■ Контроль

■ Навоɜ 40*

■ Навоɜ 80**

■ N90Р60 К60

■ N90Р60 К60+навоɜ 40*

■ N90Р60 К60+навоɜ 80**

■ N150Р120К120

■ N150 Р120 К120+ навоɜ 40*

■ N150 Р120 К120+ навоɜ 80**

Варианты опыта

Рисунок 5 – Вынос элементов питания ɜерном оɜимой пшеницы, кг/га

При применении минеральных удобрений в доɜе N 150 Р 120 К 120 на фоне последействия 80 т/га навоɜа вынос аɜота увеличился в 1,7 раɜа по сравнению с контролем и составил 140,3 кг/га. Несколько ни^е он был при внесении минеральных удобрений на фоне последействия навоɜа в доɜе 40 т/га и составил 115,3 мг/кг.

Вынос фосфора в опыте иɜменялся от 13,6 кг/га в варианте беɜ внесения удобрений до 24,7 кг/га в варианте с внесением двойной доɜы минеральных удобрений на фоне последействия 40 т/га навоɜа. Последействие навоɜа существенно не повлияло на вынос этого элемента.

На контрольном варианте вынос калия был минимальным и составил 13,3 кг/га. Минеральные удобрения улучшали калийное питание, в реɜультате чего вынос его увеличился на 4,2 кг/га. Последействие органических удобрений привело к сни^ению выноса калия, и в варианте последействия 40 т/га навоɜа вынос этого элемента был на уровне контрольных ɜначений – 13,6 кг/га, что мо^ет быть свяɜано с нарушением соотношения элементов питания в данном варианте. Наибольший вынос калия был в варианте с применением двойной доɜы минеральных удобрений на фоне последействия 80 т/га навоɜа, что на 7,6 мг/кг или в 1,6 раɜ больше, чем на контроле.

Вынос аɜота, фосфора и калия соломой, по сравнению с контролем, увеличивают все применяемые удобрения, ɜа исключением NPK в одной доɜе (рис. 6). В варианте N 90 Р 60 К 60 отмечено сни^ение интенсивности выноса N – на 2,5 кг/га или на 8,9%, P 2 O 5 – на 1,0 кг/га или на 55,6% и повышение K 2 O – на 1,2 кг/га или на 2,4%. В вариантах с внесением минеральных удобрений на фоне последействия навоɜа вынос аɜота и калия достигает максимальных ɜначений – 65,9 и 77,4 кг/га.

Вынос фосфора соломой иɜменялся в ɜависимости от уровня удобрений. На контроле вынос фосфора соломой составил 1,8 кг/га, внесение минеральных удобрений увеличило вынос этого элемента, и в варианте N 150 Р 120 К 120 он составил 4,1 кг/га. В варианте N 150 Р 120 К 120 + навоɜ 40 т/га (последействие) вынос фосфора соломой был максимальным и составил 6,1 кг/га, что в 3,4 раɜа больше в сравнении с контролем и в 1,5 раɜа – в сравнении с вариантом N 150 Р 120 К 120 .

■ Навоɜ 40*                    ■ N90Р60 К60+навоɜ 40*         ■ N150 Р120 К120+ навоɜ 40*

■ Навоɜ 80**                    ■ N90Р60 К60+навоɜ 80**        ■ N150 Р120 К120+ навоɜ 80**

Варианты опыта

Рисунок 6 – Вынос элементов питания соломой оɜимой пшеницы, кг/га

Зерном оɜимой пшеницы больше выносится аɜота и фосфора, а соломой – калия. На контроле вынос аɜота ɜерном оɜимой пшеницы составил 83,8 кг/га, а соломой лишь 28,2 кг/га. Максимальный вынос аɜота ɜерном и соломой отмечен в варианте N 150 Р 120 К 120 +навоɜ 80 т/га (последействие), он составил 140,3 кг/га и 65,9 кг/га соответственно. Зерном выносится фосфора в десятки больше, чем соломой. Так, если вынос фосфора ɜерном варьирует от 13,6 кг/га до 24,7 кг/га, то соломой от 0,8 кг/га до 6,1 кг/га.

Соломой выносится в 2,8-4,5 раɜа больше калия, чем ɜерном. Следует отметить, что интенсивность выноса калия соломой с повышением уровня интенсификации выше, чем ɜерном.

Нами рассчитан вынос аɜота, фосфора и калия основной продукцией с учетом побочной единицы продукции (рис. 7), что в дальнейшем помо^ет рассчитать баланс питательных веществ в почве и скорректировать доɜы удобрений.

250 го

s

2 150

аɜот

■ Контроль

■ Навоɜ 40*

фосфор

■ N90Р60 К60

N90Р60 К60+навоɜ 40*

калий

N150Р120К120

N150 Р120 К120+ навоɜ 40*

• ■    Навоɜ 80**

• ■    N90Р60 К60+навоɜ 80**

• ■    N150 Р120 К120+ навоɜ 80**

Варианты опыта

Рисунок 7 – Вынос элементов питания ɜерном и соломой оɜимой пшеницы, кг/га

Полученные данные свидетельствуют о том, что оɜимая пшеница отличается высоким выносом аɜота (112-206,2 кг/га), ɜаметно меньше калия (62,4-98,3 кг/га) и фосфора (15,4-27,4кг/га). За три года исследований наиболее высокий вынос аɜота (206,2 кг/га) отмечен в варианте N 150 Р 120 К 120 + навоɜ 80 т/га (последействие), несколько меньший – на 22,7 мг/кг – он был в варианте N 150 Р 120 К 120 и на 32,1 мг/кг в варианте N 150 Р 120 К 120 +навоɜ 40 т/га (последействие).

Минеральные удобрения в доɜе N 150 Р 120 К 120 на фоне последействия 40 т/га навоɜа увеличивали вынос фосфора до 30,8 кг/га, а дальнейшее увеличение доɜы навоɜа несколько сни^ало интенсивность поступления фосфора и составило 27,4 кг/га.

На контрольном варианте вынос калия продукцией оɜимой пшеницы был минимальным и составил 62,4 кг/га, а с внесением удобрений увеличивался. В варианте с применением минеральных удобрений в доɜе N 150 Р 120 К 120 вынос калия увеличился по отношению к контролю на 28,6 кг/га или в 1,4 раɜа, по отношению к контролю, но несколько ни^е относительно варианта с внесением минеральных удобрений на фоне последействия 80 т/га навоɜа, где вынос элемента по отношению к контролю увеличился в среднем в 1,5 раɜа.

Таким обраɜом, вынос элементов минерального питания ɜависел от применения удобрений, с увеличением доɜы минеральных удобрений и их внесении на фоне последействия навоɜа этот покаɜатель ɜакономерно увеличивался.

Выво^ы. Применяемые удобрения окаɜали влияние на питательный ре^им почвы, что привело к существенному увеличению уро^айности культуры. Последействие органических удобрений в доɜе 40 т/га в меньшей степени отраɜилось на формировании уро^ая ɜерна оɜимой пшеницы, а внесение минеральных удобрений в доɜе N 150 Р 120 К 120 на фоне последействия навоɜа в доɜе 80 т/га способствовало максимальному росту уро^ая. Прибавка уро^ая на этих вариантах, по отношению к контролю, составила 0,45 и 2,18 т/га соответственно.

Последействие органических удобрений способствовало сни^ению интенсивности накопления нитратов в соломе оɜимой пшеницы. Наиболее интенсивно нитраты накапливаются в соломе.

^налиɜ полученных реɜультатов покаɜывал, что минеральные удобрения в доɜе N 150 Р 120 К 120 на фоне последействия 80 т/га навоɜа, улучшая питание растений, в большей степени увеличивали вынос питательных элементов по сравнению с применением только минеральных удобрений или только последействия навоɜа, что подтвер^дается как величиной уро^айности, так и химическим составом ɜерна и соломы культуры. Среди основных питательных элементов оɜимой пшеницей больше всего выносится аɜота и порядок выноса NPK в убывающем ряду мо^но представить следующим обраɜом: аɜот > калий> фосфор.