CC BY
12
Баланс элементов питания в звене зернопарового севооборота под влиянием трепела, сапропеля и минеральных удобрений
А.М. Плотников, к.с.-х.н., А.В. Созинов, к.с.-х.н., Н.Н. Ва-фин, аспирант, ФГБОУ ВО Курганская ГСХА
Продуктивность яровой пшеницы в высокой степени обусловлена условиями среды обитания, в частности величиной плодородия почвы [1—3]. Воздействие почвы на биоресурсный потенциал пшеницы определяется пулом элементов питания, запасом влаги, реакцией почвенной среды, содержанием органического вещества, её физическими и биологическими свойствами.
В настоящее время всё большее внимание уделяется поиску эффективных способов использования различных видов природного минерального сырья с целью его использования для повышения плодородия почвы. Так, высококремнистые породы являются природными сорбентами, обладают высокими адсорбционными, ионообменными и каталитическими свойствами. К ним относятся диатомиты и трепелы. Разнообразие свойств и минерального состава позволяет широко применять их при производстве сельскохозяйственной продукции [4—7].
Известно, что кремний является составляющей частью растительных организмов, однако его физиологическая роль ещё недостаточно изучена. Ежегодный вынос кремния с урожаем культур может привести к снижению содержания подвижных соединений кремния (монокремниевой кислоты) и росту дефицита в почве [4, 6].
Применение кремния в составе неорганических и органических соединений является одним из путей оптимизации продукционного процесса при возделывании яровой пшеницы, что особенно важно при ведении хозяйства в зоне рискованного земледелия, к которой относится Курганская область. Внесение кремния также позволяет повысить эффективность минеральных удобрений.
Запасы такого источника кремния, как трепел, на территории Курганской области оцениваются в 2246 тыс. м3 [5, 8]. Трепел может быть использован при возделывании сельскохозяйственных культур.
Цель исследования — изучение влияния трепела в сочетании с сапропелем и минеральными удобрениями на баланс элементов питания в почве при возделывании яровой пшеницы в звене севооборота.
Материал и методы исследования. Исследование проводили в 2016—2017 гг. на опытном поле Курганской ГСХА. Почва — чернозём выщелоченный сла-богумусированный маломощный легкосуглинистый.
Почва характеризовалась следующими показателями: количество фракций <0,01 мм в горизонте Апах составляло 26,7%, содержание гумуса — 3,43%,
ёмкость катионного обмена — 21,3 мг.-экв/100 г почвы, степень насыщенности основаниями — 82,3%, рН солевой вытяжки — 5,36, содержание (по Чирикову) подвижного фосфора — 64 мг/кг, обменного калия — 164 мг/кг.
В опыте применяли трепел с месторождения Шадринского района Курганской области. В ФГБУ САС «Шадринская» был определён химический состав трепела в %: Fe2О3 — 3,49; СаО — 1,91; MgO — 1,40; SO3 — 0,2. Сапропель характеризовался следующими показателями: рН — 7,7; зольность — 31,2%; N - 6,24%; Р2О5 - 0,56%; К2О - 0,28%; СаО - 46,1%.
Трепел и сапропель вносили на делянки согласно схеме опыта под первую пшеницу после пара вручную разбросным способом с последующей заделкой культивацией на глубину 10 см. Доза внесения трепела составляла 5 т/га, сапропеля - 20 т/га.
В качестве минеральных удобрений применяли азотно-фосфорное смешанное удобрение - аммиачную селитру (34,6% д.в.) и суперфосфат простой гранулированный (26% д.в.). Минеральные удобрения вносили вразброс ежегодно перед посевом по 40 кг/га в пересчёте на действующее вещество.
В опыте изучали действие и взаимодействие трёх факторов: А - органическое удобрение (А0 - без сапропеля, А1 - сапропель, 20 т/га), В - минеральные удобрения (В0 - без удобрений, В; - ^0Р40), С - трепел (С0 - без трепела, С1 - фракция до 1 мм, С2 - фракция до 5 мм).
Схема опыта включала следующие варианты использования удобрений: I - без удобрений (контрольный); II - трепел (фракция до 1 мм); III - трепел (фракция до 5 мм); IV - ^0Р40; V -^0Р40 + трепел (фракция до 1 мм); VI - ^0Р40 + трепел (фракция до 5 мм); VII - сапропель - фон; VIII - фон + трепел (фракция до 1 мм); IX - фон + трепел (фракция до 5 мм); X - фон + ^0Р40;
XI - фон + ^0Р40 + трепел (фракция до 1 мм);
XII - фон + ^0Р40 + трепел (фракция до 5 мм).
Размещение вариантов в повторении - рен-
домизированное, повторность - четырёхкратная. Общая площадь делянки составляла 15 м2, учётная - 12 м2 (2 х 6 м).
Технология возделывания пшеницы соответствовала рекомендованной для изучаемой зоны [9]. Предшественником первой пшеницы был чёрный пар. Высевали яровую пшеницу сорта Омская 36 с нормой высева 5 млн всх. зёрен на 1 га. Посев проводили сеялкой СЗП-3,6, уборку - в фазу полной спелости комбайном «TERRION SR2010» для мел-коделяночных опытов. Урожайность пересчитывали в тонны на гектар при стандартной влажности и 100-процентной чистоте. Посев в 2016 г. прово-
дили 28 мая, уборку — 25 августа, в 2017 г. посев проводили 28 мая, уборку — 4 сентября.
Для расчёта хозяйственного баланса элементов питания в зерне и соломе пшеницы определяли азот (ГОСТ 32044.1-2012), фосфор (ГОСТ 26657-97), калий (ГОС 30504-97). Коэффициент использования элементов питания из удобрений рассчитывался разностным способом.
Сложившиеся погодные условия вегетационных периодов в 2016—2017 гг. в основном можно считать благоприятными для яровой пшеницы.
Результаты исследования. Химический состав растений изменялся в широких пределах в зависимости от внесённых удобрений (табл. 1).
В 2016 г. повышение содержания азота как в основной, так и в побочной продукции наблюдалось на вариантах с использованием удобрений и трепела. Содержание азота в зерне пшеницы было выше, чем в контрольном варианте, на 0,01—0,31%, в соломе — на 0,02—0,06%. По содержанию фосфора и калия в растениях определённых закономерностей с применением трепела и удобрений выявить не удалось.
В 2017 г. содержание азота в зерне пшеницы на варианте без удобрений составляло 1,25%, фосфора — 0,34, калия — 0,52%. На вариантах с применением удобрений отмечался рост содержания азота на 0,01—0,22%. Схожим образом изменялось и содержание фосфора в зерне.
Вынос элементов определялся урожаем культур, химическим составом растений и составил
на контрольном варианте в сумме за два года: азота — 69,3 кг/га, фосфора — 20,6 кг/га, калия — 48,7 кг/га (табл. 2).
При ежегодном применении смешанного азотно-фосфорного удобрения вынос элементов в звене севооборота увеличился соответственно на 21,8 и 7,8 кг/га. Наибольший вынос элементов отмечался на варианте с использованием трепела, сапропеля и минерального удобрения.
В звене севооборота на контрольном варианте сложился отрицательный баланс по всем трём элементам (табл. 3). Результаты показали, что применяемые трепел и удобрения по-разному влияли на хозяйственный баланс элементов питания. Так, доза 40 кг/га д.в. азотного удобрения не полностью компенсировала вынос азота урожаем пшеницы, возврат элемента составил 84,0—87,8%. Дефицит элемента был равен 11,1—15,2 кг/га за два года.
Внесение суперфосфата привело к положительному балансу фосфора в звене севооборота, компенсация выноса составила 265—282%. Применение сапропеля способствовало переводу баланса азота и фосфора в положительные значения.
Коэффициент использования азота из минеральных удобрений, рассчитанный разностным методом, в среднем за два года составил 27,3% и увеличился при совместном их применении с трепелом до 32,4%, по фосфору увеличение составило с 9,8 до 12,0%.
При внесении органического удобрения было отмечено снижение коэффициентов использования
1. Содержание элементов питания в зерне и соломе пшеницы, % (опытное поле КГСХА, 2016-2017 гг.)
2016 г.
Вариант N Р К N Р К
зерно солома
I - без удобрений (контроль) 1,41 0,41 0,60 0,49 0,18 0,67
II - трепел (фр. до 1 мм) 1,44 0,41 0,63 0,48 0,19 0,69
III - трепел (фр. до 5 мм) 1,50 0,43 0,63 0,49 0,18 0,69
IV - К4сР40 1,54 0,41 0,65 0,51 0,22 0,65
V - №,0Р40 + трепел (фр. до 1 мм) 1,71 0,43 0,68 0,52 0,23 0,66
VI - №,0Р40 + трепел (фр. до 5 мм) 1,52 0,42 0,60 0,51 0,23 0,67
VII - сапропель - фон 1,49 0,41 0,62 0,52 0,20 0,66
VIII - фон + трепел (фр. до 1 мм) 1,43 0,43 0,65 0,53 0,21 0,67
IX - фон + трепел (фр. до 5 мм) 1,42 0,43 0,62 0,52 0,22 0,68
X - фон + М,0Р40 1,50 0,42 0,64 0,55 0,24 0,62
XI - фон + №,0Р40 + трепел (фр. до 1 мм) 1,72 0,41 0,65 0,54 0,25 0,66
XII - фон + №,0Р40 + трепел (фр. до 5 мм) 1,46 0,40 0,65 0,54 0,24 0,64
2017 г.
I - без удобрений (контроль) 1,25 0,34 0,52 0,56 0,15 0,59
II - трепел (фр. до 1 мм) 1,26 0,36 0,55 0,56 0,17 0,56
III - трепел (фр. до 5 мм) 1,33 0,35 0,54 0,55 0,16 0,57
IV - ^40 1,36 0,38 0,54 0,60 0,19 0,57
V - Ы40Р40 + трепел (фр. до 1 мм) 1,43 0,36 0,55 0,59 0,20 0,58
VI - Ы40Р40 + трепел (фр. до 5 мм) 1,45 0,36 0,54 0,56 0,20 0,58
VII - сапропель - фон 1,32 0,39 0,53 0,53 0,16 0,55
VIII - фон + трепел (фр. до 1 мм) 1,31 0,38 0,52 0,54 0,19 0,54
IX - фон + трепел (фр. до 5 мм) 1,42 0,38 0,51 0,54 0,19 0,55
X - фон + Ы40Р40 1,39 0,43 0,51 0,57 0,20 0,56
XI - фон + Ы40Р40 + трепел (фр. до 1 мм) 1,47 0,44 0,52 0,56 0,20 0,57
XII - фон + Ы40Р40 + трепел (фр. до 5 мм) 1,46 0,44 0,52 0,57 0,19 0,57
3. Хозяйственный баланс элементов питания растений и разностные коэффициенты использования питательных элементов из удобрений в звене севооборота (опытное поле КГСХА, 2016-2017 гг.)
2. Хозяйственный вынос пшеницей элементов питания, кг/га (опытное поле КГСХА, 2016-2017 гг.)
Вариант Год Суммарный вынос за 2 года
2016 2017
N Р2О5 К2О N Р2О5 К2О N Р2О5 К2О
I - без удобрений (контроль) 40,3 12,7 29,7 29,0 7,9 19,0 69,3 20,6 48,7
II - трепел (фр. до 1 мм) 39,9 12,8 30,1 29,7 8,7 19,2 69,6 21,5 49,3
III - трепел (фр. до 5 мм) 41,5 12,9 30,1 32,1 8,8 20,3 73,6 21,7 50,4
IV - К4оР40 54,5 17,6 39,1 36,6 10,8 22,4 91,1 28,4 61,5
V - К40Р40 + трепел (фр. до 1 мм) 56,7 17,7 38,3 36,5 10,4 22,2 93,2 28,1 60,5
VI - Ы40Р40 + трепел (фр. до 5 мм) 56,0 18,9 40,1 39,2 11,3 24,0 95,2 30,2 64,1
VII - сапропель - фон 49,4 15,5 35,3 33,6 10,0 21,2 83,0 25,5 56,5
VIII - фон + трепел (фр. до 1 мм) 45,7 15,3 34,4 34,4 10,8 21,5 80,1 26,1 55,9
IX - фон + трепел (фр. до 5 мм) 51,5 17,9 39,2 39,3 11,8 23,9 90,8 29,7 63,1
X - фон + Ы40Р40 58,2 19,7 40,0 45,5 14,8 27,9 103,7 34,5 67,9
XI - фон + К40Р40 + трепел (фр. до 1 мм) 60,5 18,9 39,6 49,2 15,8 29,9 109,7 34,7 69,5
XII - фон + Ы40Р40 + трепел (фр. до 5 мм) 59,1 20,0 42,8 50,2 15,7 30,5 109,3 35,7 73,3
Вариант Поступление с удобрениями, кг/га Баланс ±, кг/га Коэффициент использования из удобрений, %
N Р2О5 К2О N Р2О5 К2О N Р2О5 К2О
I - без удобрений (контроль) - - - -69,3 -20,6 -48,7 - - -
II - трепел (фр. до 1 мм) - - - -69,6 -21,5 -49,3 - - -
III - трепел (фр. до 5 мм) - - - -73,6 -21,7 -50,4 - - -
IV - ^Р40 80 80 - -11,1 51,6 -61,5 27,3 9,8 -
V - №,0Р40 + трепел (фр. до 1 мм) 80 80 - -13,2 51,9 -60,5 29,8 9,4 -
VI - МюР40 + трепел (фр. до 5 мм) 80 80 - -15,2 49,8 -64,1 32,4 12,0 -
VII - сапропель - фон 624 56 28 541,0 30,5 -28,5 2,2 8,8 27,9
VII - фон + трепел (фр. до 1 мм) 624 56 28 543,9 29,9 -27,9 1,7 9,8 25,7
IX - фон + трепел (фр. до 5 мм) 624 56 28 533,2 26,3 -35,1 3,4 16,3 51,4
X - фон + №,0Р40 704 136 28 600,3 101,5 -39,9 4,9 10,2 68,6
XI - фон + №,|)Р40 + трепел (фр. до 1 мм) 704 136 28 594,3 101,3 -41,5 5,7 10,4 74,3
XII - фон + М(0Р40 + трепел (фр. до 5 мм) 704 136 28 594,7 100,3 -45,3 5,7 11,1 87,9
пшеницей азота (2,2%) и фосфора (8,8%), так как питательные элементы из органических удобрений используются на протяжении нескольких лет. Внесение сапропеля не обеспечило положительного баланса по калию и компенсировало вынос калия урожаем пшеницы на 38,2-49,6%, поскольку его содержание в удобрении крайне низкое.
При совместном внесении трепела и удобрений коэффициенты использования элементов из удобрений составляли 5,7% 10,4-11,1% (Р) и 74,3-87,9% (К). Использование питательных веществ из удобрений колебалось в широких пределах и обусловливалось в основном нормами и сочетаниями внесённых удобрений.
Выводы.
1. Совместное применение трепела и удобрений способствовало увеличению выноса пшеницей азота на 40,0 кг/га, фосфора - на 15,1 кг/га, калия - на 24,6 кг/га.
2. Применение аммиачной селитры компенсировало вынос азота на 84,0-87,8%, суперфосфата -на 264-282%.
3. Коэффициент использования азота из удобрений растениями составил 2,2-32,4%, фосфора - 8,8-16,3 и калия - 27,9-87,9%.
Литература
1. Аристархов А.Н. Оптимизация питания растений и применение удобрений в агроэкосистемах. М.: Изд. ЦИНАО, 2000. 522 с.
2. Прянишников Д.Н. Избранные сочинения. Т. 3. М.: Изд-во с.-х. литературы, 1963. 647 с.
3. Сычев В.Г. Основные ресурсы урожайности и сельскохозяйственных культур и их взаимосвязь. М.: ЦИНАО, 2003. 226 с.
4. Самсонова Н.Е. Кремний в почве и растениях // Агрохимия. 2005. № 6. С. 76-86.
5. Куликова А.Х. Кремний и высококремнистые породы в системе удобрения сельскохозяйственных культур. Ульяновск: Изд-во Ульяновской ГСХА им. П.А. Столыпина, 2013. 176 с.
6. Матыченков В.В., Бочарникова Е.А., Амосова Я.М. Влияние кремниевых удобрений на растения и почву // Агрохимия. 2002. № 2. С. 86-92.
7. Дистанов У.Г. Перспективы нетрадиционного минерального сырья // Химизация сельского хозяйства. 1989. № 12. С. 37-41.
8. Природные ресурсы и охрана окружающей среды Курганской области в 2015 г. Доклад. Курган, 2016. 225 с.
9. Система адаптивно-ландшафтного земледелия Курганской области: монография / А.Л. Иванов [и др.] / Под ред. акад. РАСХН А.Л. Иванова. Куртамыш: ГУП «Куртамышская типография», 2012. 494 с.
