Влияние почвенной неоднородности и внесения усредненной нормы азотных удобрений на урожайность яровой пшеницы

Введение. В условиях Тюменской области применяют передовые технологии в системе земледелия [12, 13], высевают районированные сорта с высокими показателями качества [9, 11, 16]. Необходимо уделять внимание агрохимическому обследованию почв, текущей нитрификации, расчету доз удобрений на планируемую урожайность [6 – 8, 10].

Азот в почвах Тюменской области находится в минимуме среди макроэлементов, что связанно с малогумусностью почв и высокой его подвижностью в нитратной и газообразной форме. Он входит в состав белков, хлорофилла, ферментов, витаминов, оказывает влияние на формирование урожайности культур и качество продукции [5].

Известно три формы азота: амидная, аммонийная, нитратная, – последняя форма, как правило, достаточно хорошо характеризует ситуацию обеспеченности растений азотным питанием [5, 8]. Почвам Западной Сибири характерен широкий диапазон пространственной изменчивости N-NO 3 в агроландшафтах.

Традиционный подход в расчете потребности в минеральных удобрениях и внесение их с усредненной нормой по полю, как правило, не приводит к ожидаемым результатам. Нами предложена методика составления агрохимических картограмм и технология дифференцированного внесения азотных удобрений по элементарным участкам поля при посеве в режиме off-line с применением (систем спутниковой навигации) БНК «Агронавигатор» в комплекте с линейным электроактуатором [1, 2, 17, 18, 20].

Дифференцированное внесение минеральных удобрений успешно внедрено в хозяйствах Тюменской, Свердловской, Оренбургской областях и Краснодарском крае более чем на 300 тыс. га.

По мнению ученых В. В Якушева, В. Г. Сычева, Р. А. Афанасьева, Е. А. Семенова, применение средств химизации с использованием космических систем является перспективным направлением в точном земледелии и может реально управлять продукционными процессами в агроценозах [3, 4, 14, 15, 19].

Однако у товаропроизводителей аграрного сектора встает вопрос, при каком уровне вариабельности почвенного плодородия целесообразно применение дифференцированного внесения минеральных удобрений. Особенный интерес проявляют хозяйствующие субъекты АПК, у которых в структуре почвенного покрова основная доля приходится на черноземы, серые лесные почвы – то есть почвы с высоким потенциальным плодородием.

Цель исследований: установить интервал вариабельности содержания N-NO 3 в слое почвы 0–40 см по элементарным участкам поля, его связь с формированием урожайности яровой пшеницы для перехода на дифференцированное внесение аммиачной селитры в режиме off-line при посеве с использованием систем спутниковой навигации.

Материалы и методы исследований. Научно-производственные опыты были заложены в АО ПЗ «Учхоз ГАУ Северного Зауралья». Почва опытных полей чернозем выщелоченный, в комбинации с темно-серыми лесными почвами и пятнами солодей. Содержание гумуса – от 6,0 до 8,0 %, рН солевой вытяжки – 6,0–7,0 ед., подвижного фосфора – от 110,0 до 160,0 мг/кг почвы, обменного калия – от 111,0 до 128,0 мг/кг почвы. Эти почвы, благодаря научно обоснованной системе земледелия, имеют высокий уровень агрохимических, водно-физических показателей плодородия. Нитратный азот определяли в ранневесенний период по ГОСТ 26951-86. Рассчитывали пестроту (коэффициент вариации)

для выявления степени выраженности неоднородности нитратного азота по элементарным участкам в варианте (V, %), коэффициент корреляции (r) для определения степени связей между урожайностью и содержанием нитратного азота, обработку данных вели в программных продуктах Snedecor и Excel, интерпретация данных – по Б. А. Доспехову. Агротехника опыта описана нами в более ранних работах [2, 17, 18].

Отбор почвенных образцов проводили в ранневесенний период в слое почвы 0–40 см тростью Осипова с географической привязкой к местности (ручной навигатор Garmin). На контроле не вносили минеральные удобрения, а при традиционном способе внесения рассчитывали методом элементарного баланса по каждому элементарному участку. Усредненную норму вносили по варианту при посеве яровой пшеницы.

Результаты исследований и их обсуждение. На контрольном варианте в 2017 г. содержание N-NO 3 в слое 0–40 см перед посевом яровой пшеницы было низким – 7,8 мг/кг почвы (по Кочергину, 1984). Коэффициент пространственной вариации N-NO 3 составил 7,9 %, что свидетельствует о незначительной пестроте признака.

Однако даже при низкой пространственной вариабельности нитратного азота в весенний период корреляционная связь его содержания с урожайностью яровой пшеницы была сильной (r = 0,97). Это подтверждают фактические данные содержания N-NO 3 в почве и продуктивность яровой пшеницы (табл. 1, 2). Так, в 2017 г. при самых низких значениях нитратного азота в 7,1 мг/кг почвы на элементарном участке № 11 получена и самая низкая урожайность яровой пшеницы – 2,86 т/га.

При относительно самом высоком содержании N-NO 3 – 8,3 мг/кг почвы на элементарном участке № 10 получена самая высокая урожайность – 3,94 т/га.

Степень неоднородности содержания нитратного азота в 2018 г. была значительной, внутрипольная вариабельность N-NO 3 перед посевом составила 23,3 %. На элементарном участке № 5 при наибольшем содержании азота получена самая высокая урожайность яровой пшеницы – 3,74 т/га. На данном поле установлена средняя корреляционная связь (r = 0,64) между содержанием N-NO 3 в слое почвы 0–40 см и урожайностью яровой пшеницы.

Содержание нитратного азота в слое почвы 0–40 см, мг/кг почвы, и его пространственное вариабельность, %

Таблица 1

Вариант	2017 г. (поле № 63)		2018 г. (поле № 76)		2019 г. (поле № 65)
	Номер элементарного участка	N-NO 3	Номер Элементарного участка	N-NO 3	Номер Элементарного участка	N-NO 3
В1	7	7,9	7	4,0	3	11,2
	10	8,3	5	6,0	18	9,8
	11	7,1	14	4,2	7	11,8
	Среднее	7,8	Среднее	4,7	Среднее	10,9
	Max	8,3	Max	6,0	Max	11,8
	Min	7,1	Min	4,0	Min	9,8
	Вариабельность, %	7,9	Вариабельность, %	23,3	Вариабельность, %	9,4
В2	5	9,8	11	4,4	9	12,0
	12	9,1	2	4,2	4	11,5
	14	9,1	15	3,7	20	9,8
	Среднее	9,3	Среднее	4,1	Среднее	11,1
	Max	9,8	Max	4,4	Max	12,0
	Min	9,1	Min	3,7	Min	9,8
	Вариабельность, %	4,3	Вариабельность, %	8,8	Вариабельность, %	10,4

Примечание : В1 – контроль (без внесения удобрений); В2 – традиционный способ внесения (средняя доза аммиачной селитры по полю-варианту).

В условиях 2019 г. на поле № 65 без внесе-  вариация содержания N-NO3 была 9,4 %, пест- ния минеральных удобрений внутрипольная  рота признака незначительная, выравненность

его значительная. При средней обеспеченности нитратным азотом 10,9 мг кг/почвы корреляция между урожайностью и содержанием N-NO 3 перед посевом яровой пшеницы была средняя (r = –0,52). Минимальное содержание N-NO 3

• 9,8 мг/мг почвы было установлено на участке № 18, максимальное – 11,8 мг/кг почвы на участке № 7. В среднем по варианту обеспеченность нитратным азотом низкая по Кочергину при содержании 11,8 мг/кг почвы.

Таблица 2

Урожайность яровой пшеницы, т/га, и ее пространственная вариабельность, %

Вариант	2017 г. (поле № 63)		2018 г. (поле № 76)		2019 г. (поле № 65)
	± 2 ф ? О о о I	05 О о 05 ^ О Q.	± 2 ф ? о I	05 о 05 ^ О Q.	± 2 ф ? о I	05 1— О о X 05 ^ О а
В1	7	3,34	7	3,54	3	4,49
	10	3,94	5	3,74	18	4,77
	11	2,86	14	3,01	7	4,68
	Среднее	3,38	Среднее	3,43	Среднее	4,65
	Max	3,94	Max	3,74	Max	4,77
	Min	2,86	Min	3,01	Min	4,49
	Вариабельность, %	16,0	Вариабельность, %	11,0	Вариабельность, %	3,1
	r	0,97	r	0,64	r	-0,52
В2	5	3,72	11	4,54	9	4,75
	12	3,86	2	4,62	4	5,59
	14	3,50	15	4,10	20	4,59
	Среднее	3,69	Среднее	4,42	Среднее	4,98
	Max	3,86	Max	4,62	Max	5,59
	Min	3,5	Min	4,10	Min	4,59
	Вариабельность, %	4,9	Вариабельность, %	6,3	Вариабельность, %	10,8
	r	0,13	r	0,91	r	0,44
Прибавка, т/га	–	0,31	–	0,99	–	0,33

Таким образом, на полях с высоким потенциальным плодородием черноземов, темносерых лесных почв получены высокие урожаи яровой пшеницы без применения минеральных удобрений 2,86–4,65 т/га. При этом даже в интервале очень низкой и средней обеспеченности минеральным азотом зерновых (4,7–10,9 мг/кг почвы перед посевом) отмечено влияние его внутрипольной пестротой 7,9–23,3 % на продуктивность яровой пшеницы с вариабельностью 3,1–16,0 % по элементарным участкам. Данный факт мы объясняем особенностью формирования азотного режима в условиях Тюменской области, активизацией биологических процессов в период вегетации растений. Это подтверждает средняя и высокая корреляционная связь (r = 0,52–0,97) между урожайностью яровой пшеницы и содержанием N-NO3 в слое почвы 0–40 см.

Внесение аммиачной селитры на планируемую урожайность яровой пшеницы 3,5–4,0 т/га традиционным способом с учетом содержания нитратного азота в среднем по элементарным участкам поля: 109,0 кг/га в 2017 г.; 155 кг/га в 2018 г.; 117 кг/га в 2019 г., – позволило получить урожайность зерна яровой пшеницы 3,69; 4,42; 4,98 т/га соответственно. При этом азотные удобрения в опытах снижали уровень пространственной вариабельности содержания N-NO3 в почвах до 4,3–10,4 %, а урожайности яровой пшеницы – до 4,9–10,8 % по элементарным участкам. Соответственно, внесение минеральных удобрений традиционным способом со средней нормой по полю способствовало формированию продуктивности яровой пшеницы по элементарным участкам с высокой выравненно-стью 89,2–95,1 %.

Однако даже в сложившейся ситуации корреляционная связь между содержанием нитратного азота в почве и урожайностью яровой пшеницы колебалась по годам исследований от слабой до сильной r = 0,13; 0,44; 0,91.

Таким образом, применение азотных удобрений традиционным способом с усредненной нормой по полю снижает вариабельность внут-рипольного содержания N-NO 3 по элементарным участкам до 4,3–10,4 % и урожайности яровой пшеницы – до 4,9–10,8 %.

Средняя и высокая корреляционная связь между содержанием нитратного азота в слое 0– 40 см и урожайностью дает основание использовать дифференцированное внесение азотных удобрений в режиме off-line даже на высокоплодородных почвах, начиная с внутрипольной вариабельности азота 8,0 % и более.

Выводы

• 1.    На полях с высоким потенциальным плодородием без применения минеральных удобрений, но в интервале очень низкой и средней обеспеченности нитратным азотом зерновых (4,7–10,9 мг/кг почвы) перед посевом отмечается влияние его внутрипольной пестроты 7,9– 23,3 % на урожайность с ее вариабельностью 3,1–16,0 % по элементарным участкам поля.

• 2.    Применение азотных удобрений с усредненной нормой по полю снижает вариабельность внутрипольного содержания N-NO 3 по элементарным участкам до 4,3–10,4 % и вариабельность урожайности яровой пшеницы по элементарным участкам до 4,8–10,8 %.

• 3.    Зависимость формирования продуктивности яровой пшеницы от внутрипольной вариабельности N-NO 3 подтверждается средней и высокой корреляционной связью (r = 0,52–0,97) между содержанием азота в весенний период и урожайностью яровой пшеницы.

• 4.    Средняя и высокая корреляционная связь между содержанием нитратного азота и уро-

• жайностью яровой пшеницы дает основание для перехода на дифференцированное внесение азотных удобрений на высокоплодородных почвах, начиная с внутрипольной вариабельности азота, составляющей 8,0 %.