Вынос и баланс основных элементов питания сортов ярового ячменя в зависимости от интенсивности агротехнологий выращивания

Известно, что с каждым урожаем растения выносят из почвы питательные вещества и если эти потери не восполняются, то происходит истощение почвы и снижение валового сбора сельскохозяйственной продукции. Для получения высокой урожайности сельскохозяйственных культур необходимо систематическое, научно-обоснованное применение удобрений, мелиорантов и средств защиты растений. В этой связи большое значение имеют кислотно-основные свойства почвы, а также уровень доступности элементов питания для растений [1,2].

Для формирования урожая растения потребляют необходимое количество питательных веществ в определенных соотношениях. Это зависит, прежде всего, от биологических особенностей растений, применения удобрений и условий внешней среды. Потребность сельскохозяйственных культур в элементах питания характеризуется уровнем содержания их в растениях [3,4].

Величина удельного выноса питательных веществ у одних и тех же культур существенно различается в зависимости от почвенноклиматических условий, уровня урожайности, сортовых особенностей, нормы внесения удобрений. Вынос питательных веществ, как правило, увеличивается при внесении удобрений. Отличительной особенностью ярового ячменя от других зерновых является его темп выноса питательных веществ из почвы [5-8].

В исследованиях Н.Я. Ребух отмечено, что с ростом интенсивности возделывания у всех сортов озимой пшеницы содержание элементов питания в зерне и соломе и их вынос на единицу продукции значительно повышаются [9].

В литературных источниках отражена особенность разных сортов в неодинаковой мере потреблять и использовать питательные вещества из почвы и удобрений [10-12].

Регулярный мониторинг содержания питательных веществ в почве и анализ их динамики позволяют своевременно корректировать систему питания, минимизировать потери и повышать эффективность использования ресурсов, которые в свою очередь способствуют увеличению урожайности.

Целью исследований являлось изучение размеров выноса и баланса основных элементов питания сортов ярового ячменя в зависимости от интенсивности агротехнологий выращивания.

Материалы и методы

Полевой опыт проводился на полях экспериментальной базы ФИЦ «Немчиновка». Почва дерново-подзолистая, среднесуглинистая и характеризовалась слабокислой реакция почвенной среды (рНсол. - 5,2), высокой обеспеченностью подвижного фосфора (164-182 мг/ кг) и повышенным содержанием подвижного калия (136-150 мг/кг). Исследования проводили по двухфакторной схеме с применением различных уровней минерального питания и систем защиты растений (таблица 1).

Таблица 1 – Схема возделывания ярового ячменя в зависимости от интенсивности агротехнологий

Технология Параметры

Базовая	Основное внесение N32P32K32; подкормка N34 Предпосевная обработка семян Оплот Трио (500 мл/т). Обработка посевов в фазе кущения против сорняков гербицидом Примадонна 0,6 л/га + Мортира 15 г/га, Фидес 0,5л/га, против вредителей инсектицидом – Борей Нео в дозе 0,2 л/га и против комплекса листостеблевых болезней фунгицидом Альто Супер в дозе 0,5 л/га.
Интенсивная	Основное внесение N64P64K64; подкормка N34 Предпосевная обработка семян Оплот Трио (500 мл/т). Обработка посевов в фазе кущения против сорняков гербицидом Примадонна 0,6 л/га + Мортира 15 г/га, Фидес 0,5 л/га против вредителей инсектицидом – Борей Нео в дозе 0,2 л/га и против комплекса листостеблевых болезней фунгицидом Альто Супер в дозе 0,5 л/га +ретардант ХЭФК 0,5 л/га.
Высокоинтенсивная	Основное внесение N80P80K80; подкормки N34 Предпосевная обработка семян Оплот Трио (500 мл/т). Обработка посевов в фазе кущения против сорняков гербицидом Примадонна 0,6 л/га + Мортира 15 г/га л/га Фидес0,6 л л/га, против вредителей инсектицидом – Борей Нео в дозе 0,2 л/га и против комплекса листостеблевых болезней фунгицидом Альто Супер в дозе 0,5 л/га + ретардант ХЭФК 0,5 л/га, повторное применение Альто Супер в дозе 0,5 л/га при необходимости после мониторинга.

Повторность опыта – трехкратная. Площадь делянки общая - 80 м2, учетная площадь – 64 м2. Размещение делянок – систематическое. Посев осуществлялся сеялкой «Amazone D9 - 40» с нормой высева 4,5 млн. всхожих семян на гектар.

Закладку опыта и дисперсионный анализ, полученных результатов проводили по Б. А. Доспехову [12]. Для расчета выноса и баланса питательных элементов использовали общепринятые методики [13-14].

Результаты и обсуждение

Условия минерального питания оказывают влияние на содержание питательных веществ в растениях и регулируют обменные процессы, что является важнейшим фактором формирования урожая.

Результаты проведенных исследований показывают, что урожайность сортов ярового ячменя, выращиваемых по базовой технологии, находилась практически на одном уровне и составила 4,52 т/га у ячменя сорта Надежный, 4,66 т/га у ячменя сорта Нур и 4,61 т/га у ячменя сорта Рафаэль. При использовании интенсивной и высокоинтенсивной технологий возделывания отмечается увеличение урожайности всех сортов ячменя с 5,26 до 7,00 т/га. Отмечено, что наибольшую отзывчивость на интенсивное и высокоинтенсивное минеральное питание продемонстрировал ячмень сорта Надежный (рисунок 1).

Рисунок 1 – Урожайность ярового ячменя в зависимости от технологии возделывания, т/га, (средняя за 2022-2024 гг.), НСР₀₅=0,47 т/га Примечание: Б - базовая технология, И - интенсивная технология, В - высокоинтенсивная технология

При изучении вопросов питания растений важное значение имеет определение химического состава урожая, на основании которого рассчитывается вынос элементов питания и определяется потребность растений в питательных элементах.

По содержанию азота в зерне ячменя сорта Надежный существенных изменений в зависимости от интенсивности минерального питания в технологиях выращивания не наблюдалось и составило 2,09-2,15 %. В тоже время у ячменя сортов Нур и Рафаэль содержание азота в зерне увеличивалось наряду с повышением уровня интенсивности минерального питания и составляло 1,97-2,29 % и 1,86-2,24 % соответственно. Содержание фосфора в зерне находилось в пределах 1,211,36 % у ячменя сорта Надежный, 1,04-1,27 % у ячменя сорта Нур и 1,12-1,23 % у ячменя сорта Рафаэль. Стоит отметить, что максимальное содержание азота в зерне (2,29 %) наблюдается у ячменя сорта Нур при выращивании его на высоком уровне питания. В то время как наибольшее содержание фосфора в зерне (1,36 %) показано у ячменя сорта Надежный.

Содержание калия в зерне сортов ячменя практически не изменялось и не зависело от уровня питания. Среднее содержание калия в зерне ячменя составило от 0,56 до 0,63 % (табл. 2).

Содержание азота и фосфора в соломе ярового ячменя находилось практически на одном уровне, и составляло от 0,21% до 0,55 %. Максимальное значение этих показателей зафиксировано у ячменя сорта Нур при выращивании по технологии с высоким уровнем питания. В отличие от зерна, в побочной продукции калия содержалось почти в два раза больше и составляло 1,12-1,30 % у ячменя сорта Надежный, 1,08-1,32 % у ячменя сорта Нур и 1,31-1,36 % у ячменя сорта Рафаэль (таблица 2).

Таблица 2 – Химический состав растений ячменя, % (среднее 2022-2024 гг.)

Сорт	Технология	N	P 2 O 5 Зерно	K2О	N 1	P 2 O 5 Солома	K2О
	Б	2,09	1,21	0,60	0,21	0,24	1,12
Надежный	И	2,15	1,30	0,63	0,38	0,30	1,24
	В	2,10	1,36	0,63	0,44	0,42	1,30
	Б	1,97	1,04	0,56	0,35	0,32	1,08
Нур	И	1,99	1,23	0,58	0,44	0,41	1,32
	В	2,29	1,27	0,63	0,51	0,55	1,28
	Б	1,86	1,12	0,56	0,22	0,34	1,31
Рафаэль	И	2,16	1,14	0,58	0,39	0,39	1,35
	В	2,24	1,23	0,60	0,44	0,39	1,36
НСР 0,5		0,05	0,08	0,02	0,11	0,04	0,07

Примечание: Б - базовая технология, И - интенсивная технология, В - высокоинтенсивная технология

Важнейшим показателем эффективности применения удобрений является степень использования питательных веществ растениями из удобрений. В условиях проведения опытов вынос элементов питания с урожаем зависел от сортовых особенностей культуры, величины урожайности и содержания питательных веществ в зерне и соломе. Так, при выращивании ячменя в услвоиях базовой технологии вынос азота с урожаем составил 94,5 кг/га (сорт Надежный), 91,8 кг/га (сорт Нур) и 85,7 кг/га (сорт Рафаэль). С повышением уровня питания, возрастал и общий вынос азота, который составил 112,0-147,0 кг/га, наибольшее значение которого отмечено у ячменя сорта Надежный (рисунок 2).

Рисунок 2 – Вынос элементов питания с урожаем ярового ячменя (среднее за 2022-2024 гг.), кг/га Примечание: Б - базовая технология, И - интенсивная технология, В - высокоинтенсивная технология

Вынос фосфора и калия также менялся в зависимости от применяемой технологии выращивания у всех сортов ячменя и находился в пределах 48,5-95,2 кг/га и 26,1-44,1 кг/га соответственно. Можно отметить сорт ячменя Надежный, обладающий большим выносом элементов питания с урожаем при выращивании на всех уровнях технологий, в сравнении с сортами ячменя Нур и Рафаэль (рисунок 2). Ячмень сорта Надежный, районированный в 2017 г, характеризуется высокими технологическими и адаптивными свойствами, что позволяет в различных условиях выращивания получать высокие урожаи [15-16].

Обобщающим показателем выноса питательных веществ с урожаем является потребление элементов питания для формирования 1 т зерна с соответствующим количеством соломы.

На формирование 1 тонны зерна с соответствующим количеством соломы яровому ячменю сорта Надежный при выращивании на базовой технологии необходимо: 20,0 кг азота, 12,9 кг фосфора и 16,7 кг калия. Наряду с повышением уровня питания возрастал и удельный вынос, который составил в среднем 22,5-22,7 кг азота, 14,3-16,0 кг фосфора и 18,2-18,8 кг калия. Вынос азота у сортов Нур и Рафаэль на высокой степени интенсивности превышал значения сорта Надежный и составил 23,8-25,0 кг/т, в то время как по фосфору сорт Рафаэль обладал наименьшим выносом.

Удельный вынос калия при выращивании ячменя на минимальной технологии находился в пределах 15,9-18,3 кг/т. Максимальный показатель был получен у ячменя сорта Рафаэль. При использовании интенсивной и высокоинтенсивной агротехнологий выращивания существенных различий между сортами не выявлено. Средний вынос составил 18,2-19,2 кг/т (таблица 3).

Таблица 3 – Вынос питательных веществ 1 т урожая с учетом соломы, кг/т (среднее за 2022-2024 гг.)

Сорт Технология N         P2O5         K2О

	Б	20,0	12,9	16,7
Надежный	И	22,5	14,3	18,2
	В	22,7	16,0	18,8
	Б	20,5	12,3	15,9
Нур	И	21,6	14,8	18,6
	В	25,0	16,5	18,6
	Б	18,3	13,1	18,3
Рафаэль	И	22,6	13,8	18,9
	В	23,8	14,6	19,2

Примечание: Б - базовая технология, И - интенсивная технология, В - высокоинтенсивная технология

В результате анализа данных, выявлено, что вынос элементов питания несколько отличался от существующих нормативов [13].

От уровня плодородия почв и доз применяемых удобрений зависит степень поступления и выноса питательных веществ сельскохозяйственными культурами, что и определяет условия формирования баланса основных элементов питания.

В годы исследований при всех технологиях выращивания изучаемых сортов ячменя отмечался отрицательный баланс азота. При использовании базовой технологии возделывания он изменялся от -17,7 кг/га до -26,5 кг/га, при интенсивной - от -11,6 кг/га до -39,5 кг/га, при высокоинтенсивной - от -12,7 кг/га до -28,0 кг/га. Максимальный дефицит азота наблюдался при выращивании ячменя сорта Надежный, что свидетельствует о его повышенном требовании к азотному питанию, что может быть обусловлено физиолого-биохимическими особенностями растений этого сорта, которые определяются генетически (рисунок 3).

Рисунок 3 – Баланс азота (среднее за 2022-2024 гг.), кг/га Примечание: Б - базовая технология, И - интенсивная технология, В - высокоинтенсивная технология

В результате анализа баланса фосфора выявлено, что у ячменя сорта Надежный при всех технологиях возделывания отмечается отрицательный баланс этого элемента. При использовании базовой технологии он составил -22,7 кг/га, при интенсивной технологии возделывания -21,5 кг/га и при высокой степени интенсивности технологии возделывания -15,2 кг/га. У ячменя сорта Нур дефицит фосфоранаблюдалсякакприбазовой, такиприинтенсивнойтехнологиях возделывания и составил -16,5 и -5,2 кг/га соответственно. Сорт ячменя Рафаэль показал отрицательный баланс только при выращивании по базовой технологии (-19,6 кг/га). Улучшение условий минерального питания способствовало получению положительного баланса фосфора. При интенсивной технологии выращивания ячменя сорта Рафаэль баланс фосфора составил +4,0 и при высокоинтенсивной технологии баланс фосфора ячменя этого сорта составил + 7,0 кг/га (рисунок 4).

Рисунок 4 – Баланс фосфора (среднее за 2022-2024 гг.), кг/га

Примечание: Б - базовая технология, И - интенсивная технология, В - высокоинтенсивная технология

Применение удобрений в полной мере восполняло вынос калия, в связи с этим у всех сортов ячменя и на всех технологиях возделывания сложился положительный баланс этого элемента. При базовой технологии возделывания баланс калия составил от 4,9 до 6,2 кг/га, при интенсивной технологии баланс калия составил от 22,5 до 33,5 кг/га, при высокоинтенсивной технологии баланс калия составил от 35,9 до 44,7 кг/га. Максимальные величины баланса калия продемонстрировал ячмень сорта Рафаэль (рисунок 5).

Рисунок 5 – Баланс калия (среднее за 2022-2024 гг.), кг/га Примечание: Б - базовая технология, И - интенсивная технология, В - высокоинтенсивная технология

Заключение

Возделывание интенсивных сортов ярового ячменя при использовании технологий с разным уровнем питания и дифференцированной системы защиты растений позволяет получить максимально возможный в данных условиях выращивания, урожай зерна ячменя.

Было установлено, что наибольшая урожайность ячменя сорта Надежный (7,0 т/га) получена при высокоинтенсивной технологии возделывания. Сделан вывод, что данный сорт ячменя обладал и наибольшим хозяйственным выносом азота, фосфора и калия, который составил 147,0 кг/га, 95,2 кг/га и 44,1 кг/га соответственно, что и обеспечило получение наибольшего урожая зерна ячменя в данных условиях выращивания.

В расчете на 1 тонну урожая с соответствующим количеством соломы исследуемых сортов ячменя при изучаемых технологиях выращивания вынос азота и калия растениями находились ниже оптимального значения, а вынос фосфора превышал оптимальные значения практически в 1,5 раза.

Расчет баланса показал, что при возделывании сортов ярового ячменя складывался дефицит азота от -10,0 кг/га до -39,5 кг/га. Также было выявлено, что в данных условиях выращивания складывается отрицательный баланс фосфора у ячменя сорта Надежный при всех технологиях выращивания, который составил от -15,2 кг/га до -22,7 кг/ га. В этих же условиях у ячменя сортов Нур и Рафаэль при интенсивной технологиипоступлениеданного элемента преобладалонад еговыносом, а баланс составил от +4,0 кг/га до +7,7 кг/га. Было установлено, что применение высокоинтенсивной технологии минерального питания при выращивании ячменя сорта Рафаэль способствовало получению положительного баланса калия до 44,7 кг/га.