Урожайность и качество зерна яровой пшеницы при использовании азотных удобрений в агроценозах Красноярской лесостепи

Введение . Увеличение производства зерна является одной из приоритетных задач растениеводства и земледелия Красноярского края [1–3]. Яровая пшеница является основной сельскохозяйственной культурой, занимающей более 60 % посевных площадей, и весьма требовательна к условиям минерального питания. Наблюдается прямая зависимость между накоплением азота в растениях пшеницы и концентрацией доступных форм этого элемента в корнеобитаемом слое почвы. Поступление азота начинается с первых дней жизни растения. Поэтому одним из резервов увеличения урожайности сельскохозяйственных культур являются азотные туки.

Высокая потребность полевых культур в дополнительном внесении промышленного азота установлена многими учеными [4–5]. По мнению Н.Г. Ведрова [6], пшеница чувствительна к недостатку азота в период кущения – выхода в трубку, когда происходят интенсивный рост вегетативной массы, дифференциация колосков, цветков. Отзывчивость культурных растений на азотные удобрения в Красноярской лесостепи объясняется в основном низким содержанием доступного азота в почве весной из-за слабой биологической активности вследствие ее неблагоприятного температурного режима [7]. Эффективность действия различных форм азотных удобрений на урожайность яровой пшеницы зависит от способов внесения [8].

Исследованиями Красноярского НИИСХ установлено, что внесение удобрений в дозе N 60 P 40 K 40 (под вторую пшеницу после пара) повышает урожайность с 1,4 до 2,5 т/га, а силу муки – с 191 до 243 единиц альвеографа. Дробное, равномерное внесение по поверхности почвы азота в дозе 90 кг д.в./га является эффективным приемом повышения урожайности и качества зерна [9–10].

Вопросы азотного режима почв, диагностики нуждаемости растений в азоте, методики определения доз азота под планируемый урожай, определения количественных показателей использования, закрепления в почве и потери азота удобрений изучены недостаточно. Требования к экономически оправданному и экологически уравновешенному применению азотных удобрений обусловили целесообразность проведения исследований по оптимизации азотного питания растений на основе почвенной диагностики и агротехнических приемов рационального их внесения.

Актуальность работы заключается в комплексном изучении оптимизации влияния азотного питания на урожайность и качество зерна яровой пшеницы в природных условиях Красноярской лесостепи.

Цель исследований . Оценка влияния азотных удобрений на урожайность и качество зерна яровой пшеницы, обоснование приемов эффективного использования азотных удобрений в Красноярской лесостепи.

Задачи : изучить роль глубины внесения азотных удобрений на формирование урожая, влияние форм азотных удобрений при локальном и поверхностном способах внесения на урожайность и качество зерна мягкой яровой пшеницы.

Объект, материалы и методы исследований. Полевые опыты с мягкой яровой пшеницей сорта Омская 32 проводились в ОПХ «Минино» Красноярского НИИСХ ФИЦ КНЦ СО РАН и ООО «Емельяновское» Емельяновского района в 2014–2016 гг. с использованием методики полевого опыта [11]. Лабораторные исследования выполнены в Инновационной лаборатории «Мониторинг сельскохозяйственных и лесных культур» в Красноярском ГАУ.

Полевые опыты по определению влияния азотных удобрений на урожайность зерновых культур в зависимости от форм азотных туков, способов, сроков и глубины их внесения проводились на делянках площадью 100 м2. Аммиач- ная селитра, сульфат аммония, мочевина, натриевая селитра и фосфорные удобрения применяли в дозе 90 кг/га ДВ, калийные – 60 кг/га.

Схема полевого опыта: 1) РК – фон; 2) фон + аммиачная селитра; 3) фон + мочевина; 4) фон + натриевая селитра; 5) фон + сульфат аммония. Удобрения вносили поверхностно и локально. При первом способе их перемешивали с верхним слоем (0–5 см), при втором – смешивали с песком и вносили узкой лентой на глубину 10 см через 7,5 см. В слои почвы глубже 20 см удобрения вносили из расчета 90 кг/га ДВ, выбуривая скважину 80 см2 ручным буром на нужную глубину и засыпая ее после внесения селитры с сохранением грунта горизонтов.

Определение количества клейковины в зерне проводилось в лабораторных условиях согласно требованиям ГОСТ 13586.1-68. Белок (сырой протеин) определяется согласно государственной методике ГХИ микрометодом Кьельдаля. Математическая обработка результатов исследований проведена с помощью пакета программ Снедекор [12].

Исследования выполнены в семипольном зернопаротравяном севообороте (пар чистый – пшеница – ячмень + люцерна – люцерна – люцерна – пшеница – овес). Основная обработка – вспашка с боронованием.

Климат зоны резко континентальный, среднемноголетняя годовая температура до -1,8 °С. В среднем за год выпадает около 380 мм осадков, но колебания по годам составляют от 280 до 550 мм [13]. Основное количество осадков (75 % от годовой нормы) выпадает в теплый период, при неравномерном распределении по месяцам. Максимальное количество (36 %) приходится на июль и август. Продолжительность вегетационного периода составляет 105–120 суток. Сумма эффективных температур равна 1550–1700 °С, с годовым коэффициентом увлажнения 0,96, что позволяет вызревать всем районированным культурам.

Почвенный покров полевого стационара в Минино – чернозем обыкновенный среднесуглинистый (агрочернозем криогенно-мицелярный), характеризуется высоким содержанием гумуса (7,9–9,6 %) в слое 0–20 см, слабощелочной реакцией среды (рНн2о – 7,1–7,8), высокой суммой обменных оснований (40,0–45,2 м-экв/100 г). Предельная полевая влагоемкость метрового слоя составляет 323 мм. Серые лесные средне-и тяжелосуглинистые почвы ООО «Емельянов- ское» занимают 26 % от площади хозяйства. Залегают на лессовидных карбонатных и покровных суглинках. Содержание гумуса в слое 0– 20 см – 5,8–6,3 %, с глубиной снижается. Реакция почвенного раствора слабокислая, емкость поглощения 33–36 мг-экв/100 г, степень насыщенности основаниями – 75–90 %.

Результаты исследований и их обсуждение. Определение содержания нитратного азота на стационаре в Минино перед уходом в зиму (1 октября) показало, что колебания элемента по территории участка находятся в небольших пределах (6,2–8,7 мг/кг почвы). Нитраты распределены по всему метровому профилю, с глубиной содержание возрастает с 7,7 мг (слой 0–10 см) до 11 мг/кг (слой 90–100 см). Весной, 23 апреля, содержание нитратов соответствует низкой (1-й класс) обеспеченности и находится в слое 0–20 см на уровне 2,2 мг/кг почвы.

Низкий уровень обеспеченности отмечается в течение всего вегетационного периода, снижаясь от верхней границы шкалы обеспеченности к нижней. Наблюдения также показали наличие нитратов по всей метровой толще почвы и в период уборки культур. В слое 80–100 см содержание составило 3,2–2,2 мг/кг.

В отличие от нитратного азота обеспеченность чернозема обыкновенного подвижным фосфором в течение вегетации культур находится на повышенном и высоком уровне – 4,9– 5,9 мг/100 г (по Мачигину). Обеспеченность обменным калием находится на среднем уровне, составляя 20–23 мг/100 г почвы. В нижних горизонтах метрового профиля и до глубины 12,5 м эти элементы также присутствуют.

Таким образом, наличие доступных элементов питания под растениями, хотя и на низком уровне, отмечается в течение всей вегетации. В связи с этим возникает вопрос, в каком количестве и в какой слой почвы необходимо вносить удобрения для повышения урожайности пшеницы? Внесение аммиачной селитры повышало урожайность пшеницы с 3,7 до 3,9 т/га, урожайность ячменя выросла на 15 %, с 2,1 до 2,3 т/га.

Использование яровой пшеницей азота минеральных удобрений во многом зависит от глубины размещения основной массы корней. Это показывают результаты полевого опыта по изучению величины урожая пшеницы в зависимости от удобрений, внесенных в разные слои серой лесной почвы (табл.1).

Таблица 1

Величина урожая яровой пшеницы при внесении аммиачной селитры дозой 90 кг/га в разные слои почвы, т/га

Глубина внесения , см	Средние значения
	Урожайность зерна	Прибавка от удобрений
Без удобрений	1,1	-
0-20	3,5	2,4
40	1,9	0,8
50	1,2	0,1
70	1,1	0,0
90	1,1	0,0
100	1,0	0,0
НСР 05	1,7	-

Величина урожая пшеницы на серых лесных почвах значительно изменяется в зависимости от глубины залегания азотных удобрений. При внесении аммиачной селитры в слой почвы 0– 20 см урожайность составляет 3,5 т/га, при внесении в слой 20–40 см в 1,8 раза ниже (НСР 05 = 1,7 т/га). Внесение азота в слои почвы глубже 40 см приводит к снижению их эффективности, урожайность культуры снижается с 1,9 до 1,0 т/га, а прибавки по сравнению с контролем (без удобрений) невысокие.

Разные формы азотных удобрений при поверхностном и локальном способах их внесения оказывают дифференцированное влияние на урожайность (табл. 2).

При поверхностном внесении прибавка урожая составила 0,8–1,7 т/га в первый год (дейст- вие) и 0,6–0,8 т/га соответственно во второй год (последействие) (НСР 05 = 1,0 и 0,9 т/га). Лучшими вариантами стали внесение сульфата аммония, прибавка к фону (РК) составила 1,3 т/га, и аммиачной селитры – 1,0 т/га. Действие натриевой селитры и мочевины примерно одинаковое, но прибавка меньше и составила 0,8 т/га. В последействии большее влияние оказывают натриевая селитра и сульфат аммония. В этих вариантах опыта увеличение урожайности ячменя колеблется в пределах 59 и 51 %. В вариантах опыта с аммиачной селитрой и мочевиной урожайность выросла на 43–46 %.

Отмечается положительное влияние азотных удобрений на качество зерна яровой пшеницы (табл. 3).

Таблица 2

Влияние форм азотных удобрений и способов их внесения на урожайность зерна яровой пшеницы, т/га

Вариант опыта	1-й год	2-й год	Прибавка к контро-лю,%
	Действие	Последействие
1	2	3	4
Поверхностное внесение
РК (фон)	1,7 —	1,3 —	—
РК + амм. селитра	2,7	1,9	51
PK + мочевина	2,5	1,9	46
PK +натриевая селитра	2,5	2,1	53
PK + сульфат аммония	3,1	2,0	70
Локальное внесение
РК (фон)	0,9 —	1,5 —	—

Окончание табл. 2

1	2	3	4
РК + амм. селитра	3,7	1,8	116
PK + мочевина	3,4	1,9	97
PK +натриевая селитра	3,3	1,8	112
PK + сульфат аммония	3,8	1,9	137
НСР 05	1,0	0,9

Таблица 3

Влияние различных сочетаний удобрений на содержание белка и клейковины в зерне яровой пшеницы, %

Вариант	Содержание белка	Увеличение к контролю	Содержание клейковины	Увеличение к контролю
Без удобрений (контроль)	10,2		23,7	—
N 60	11,9	1,7	26,3	2,6
N 60 P 60	12,2	2,0	27,6	3,9
N 60 K 60	11,8	1,6	27,0	3,3
N 60 P 60 K 60	12,5	2,3	28,6	4,9
НСР 05	0,81	-	0, 79	-

Влияние начинает проявляться при использовании средних доз. Внесение N 60 повысило содержание белка с 10,2 до 11,9 % (НСР 05 = 0,81 %). Содержание клейковины выросло с 23,7 до 26,3 % (НСР 05 =7,9 %). Во всех вариантах опыта содержание белка возрастает на 1,8– 2,3 %, а клейковины на 2,6–5,0 % по отношению к контролю. Отклик растений пшеницы на азот усиливается при внесении азота на фоне фосфорных удобрений, повышение содержания белка и клейковины более существенно.

Выводы. Полученные данные свидетельствуют, что урожай зерна яровой пшеницы, в том числе его прибавка, формируется за счет азота, находящегося в слое почвы 0–20 см, в меньшей степени – в слое 20–40 см.

При поверхностном внесении сульфата аммония урожайность зерна на серой лесной почве повышается на 1,3 т/га (НСР 05 1,0 т/га), внесение аммиачной селитры повышает урожайность на 1,0 т/га. Внесение азота в слои почвы глубже 40 см приводит к резкому снижению эффективности удобрений. Прибавки урожая снижаются, а уровень урожайности падает с 18,7 до 11 ц/га.

Содержание белка возрастает существенно с 10,2 до 12,5 %, проявляется тенденция роста содержания клейковины, отмечено ее повышение с 23,7 до 28,6 %.