CC BY
11МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И УРОЖАЙНОСТЬ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ЦРНЗ
Р.А. Афанасьев, д.с.-х.н., А.В. Ваулин, д.с.-х.н., ВНИИА, П.М. Пугачев, к.т.н., ВИМ
Установлена эффективность дробного применения азотных удобрений под яровой ячмень и возможность определения его потребности в азоте с помощью фотометрической диагностики с использованием Nтестеров, основанных на индикации фотоактивности хлорофилла в листьях растений.
Ключевые слова: ячмень, азотные подкормки, тканевая и фотометрическая диагностики, урожайность.
Ячмень ранее относили к серым хлебам, так как в условиях Нечерноземной зоны зерно этой культуры, наряду с рожью и пшеницей, использовали непосредственно на продовольствие. В настоящее время продовольственное значение ячменя, за исключением пивоварения, снизилось, но возросло его значение в качестве кормовой культуры. В зерновом клине региона посевы ячменя занимают второе место после озимой пшеницы, что предопределяет его роль как важнейшей сельскохозяйственной культуры. Научными учреждениями зоны разработаны технологические приемы, позволяющие в благоприятных погодных условиях получать до 70 ц/га зерна [2, 6, 7, 9]. Вместе с тем из-за неустойчивой погоды, временных засух, или, наоборот, избыточного увлажнения, наблюдаются значительные колебания урожайности ячменя по годам. Это требует дополнительных исследований, направленных на оптимизацию минерального питания данной культуры, поскольку дозы удобрений, особенно азотных, рассчитанные заранее на высокую урожайность ячменя в интенсивных технологиях его возделывания, могут оказаться избыточными со всеми вытекающими отсюда последствиями. Одним из способов регулирования азотного режима посевов ярового ячменя может служить дробно-дифференцированное внесение азотных удобрений с использованием современных машин, оснащенных Ы-сенсорами, как это, пока еще редко, но, тем не менее, практикуется в отношении озимых зерновых культур [1, 4]. Для изучения эффективности дробного применения азотных удобрений под яровой ячмень в условиях центра Нечерноземной зоны проводили соответствующие исследования, результаты которых обсуждаются в настоящей работе.
Условия и методика исследований. Полевые исследования проводили в течение четырех лет в краткосрочном опыте на ЦОС ВНИИА на среднеокультуренной дерново-подзолистой суглинистой почве. Агрохимическая характеристика почвы отдельных участков опытного поля по годам закладки опыта приведена в таблице 1. В среднем по опытному полю пахотный слой почвы характеризовался следующими показателями: рНсол - 5,2, Нг - 2,6 мг-экв/100 г, содержание гумуса - 1,6%, подвижного фосфора - 100,6 мг/100 г, обменного калия - 120 мг/100 г почвы, сумма поглощенных оснований - 12,4 мг-экв/100 г, степень насыщенности основаниями - 82,3%. Основные агрохимические свойства отдельных участков опытного поля в 2006-2008 гг. были сравнительно однородными, в 2009 г. почва данного участка опытного поля была более кислой по сравнению с другими, на которых ячмень высевали в предыдущие годы, содержала больше нитратного азота.
Схема полевого опыта включала 11 вариантов (табл. 2): абсолютный контроль - без применения удобрений, фоновый вариант с внесением Р60К90, и девять вариантов с применением азотных удобрений (аммиачной селитры). Наряду с внесением возрастающих доз азота от 30 до 120 кг/га с интервалом («шагом») 30 кг/га схемой предусмотрено внесение азота за один прием и дробно - за два-три приема. Это сделано для сравнения эффективности азотных удобрений при одноразо-
вом и неоднократном применении, которое при необходимости может быть использовано на практике для вегетационных подкормок ячменя. Размер посевной делянки - 45 м2, повтор-ность - четырехкратная. Сорт ячменя - Эльф, норма высева семян - 300 кг/га. Агротехника ячменя - общепринятая: зяблевая вспашка почвы, весной - внесение удобрений под культиватор, предпосевная культивация, обработка посева гербицидом. Метеорологические условия в годы проведения опыта были типичными для Центрального района Нечерноземной зоны и характеризовались в целом достаточным увлажнением почвы в период вегетации ячменя.
1. Агрохимическая характеристика в слое 0-20 см по годам
почвы опытного исследований
участка
Показатель 2006 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г. В среднем
Дата отбора почвенных проб 02.05 27.04 12.04 01.05
рН сол. 5,5 5,3 5,4 4,8 5,2
Нг, мг-экв/100 г 2,2 2,5 2,3 3,3 2,6
Гумус, % 1,7 1,5 1,8 1,5 1,6
N-N03, мг/кг 4,0 7,5 5,2 20,3 9,2
Ы-ЫИ4, мг/кг 36,5 14,4 4,7 17,7 18,3
Р2О5, мг/кг 99,8 104,5 102,0 96,0 100,6
Р2О5, мг/л 0,20 0,25 0,25 0,13 0,21
К2О, мг/кг 116 109 119 124 117
К2О, мг/л 3,80 3,50 3,68 3,93 3,73
Сумма погл. основ., 12,8 12,2 13,8 10,7 12,4
мг-экв/100 г
Степень насыщ. 85,3 82,9 86,2 74,7 82,3
основ., %
2. Урожайность ячменя в зависимости от доз и сроков внесения
Вариант опыта 2006 г 2007 г. 2008 г. 2009 г. В среднем
1. Контроль 20,9 21,2 20,9 22,0 21,2
2. Фон - Р60К90 под культиватор (п/к) 22,5 21,7 21,9 29,4 23,9
3. Фон + Ы30 п/к 30,9 33,0 35,5 30,8 32,6
4. Фон + Ы60 п/к 35,4 32,5 42,8 36,0 36,7
5. Фон + Ы90 п/к 39,0 34,5 41,8 37,7 38,3
6. Фон + N120 п/к 40,2 38,7 42,5 38,8 40,1
7. Фон + Ы30 п/к + Ы30 кущение 36,6 30,1 40,3 38,5 36,4
8. Фон + Ы30 п/к + Ы30 кущение +Ы30 колошение 38,5 37,9 39,5 37,5 38,4
9. Фон + Ы60 п/к + Ы30 кущение 39,7 36,4 42,0 36,5 38,7
10. Фон + Ы60 п/к+ Ы30 кущение +Ы30 колошение 37,9 40,2 43,0 38,7 40,0
11. Фон + Ы60 п/к + Ы60 кущение 42,4 40,1 42,5 37,2 40,7
В среднем по опыту 34,9 33,3 37,5 34,8 35,1
НСР05 2,4 3,0 2,6 3,4 1,7
Методы определения агрохимических показателей - общепринятые. Из диагностических показателей обеспеченности ячменя азотным питанием использовали тканевую (стеблевую) диагностику по В.В. Церлинг [8], а также фотометрические измерения флуоресценции хлорофилла в листьях растений по отношению к их светопроницаемости модельным Ы-тестером «Спектролюкс». Удобрения в основное (предпосевное) внесение и в виде вегетационных подкормок применяли вручную. Определение урожайности ячменя проводили по методу пробных площадок [5]. Статистическая обработка опытных данных выполнена по Б.А. Доспехову [3].
Результаты и их обсуждение. В сложившихся погодных условиях урожайность зерна ячменя по годам различалась незначительно и в среднем по опыту за годы исследований колебалась от 33,3 до 37,5 ц/га (табл.2). В связи с достаточной обеспеченностью почвы подвижными формами фосфора и калия фосфорно-калийные удобрения действовали довольно слабо. Средняя прибавка от внесения Р60К90 по сравнению с абсолютным контролем составляла 2,7 ц/га. Наиболее сильно на урожайность ячменя влияли азотные удобрения, прибавка урожая от применения которых достигала 16,8 ц/га (вар. 11). Общая прибавка урожая возрастала при увеличении дозы азота как при одноразовом, так и при дробном внесении. Применение возрастающих от 6о до 12о кг/га доз азота в один срок до посева (вар. 4-6) повышало среднюю урожайность на 12,8-16,2 ц/га. При дробном внесении таких доз азота получены практически такие же прибавки урожая - 12,5-16,8 ц/га (рис. 1).
однократ.
1 N 6 0 □N90 □ N 1 2
□
ний в дозах от о до 12о кг/га азота за период от начала трубко-вания до колошения ячменя снизился с 2,3 до о,44 при изменении коэффициента парной линейной корреляции (г) между баллами стеблевой диагностики и внесенными дозами азотных удобрений за этот же период - с 0,93 до 0,74. В 2008 г. от начала выхода в трубку до колошения растений коэффициент корреляции снизился с 0,92 до 0,73. Отсюда следует, что результаты стеблевой диагностики ярового ячменя лучше всего отражали условия азотного питания растений в ранние фазы их развития и это может иметь важное значение для обоснования практических рекомендаций по регулированию азотного питания ячменя, так как позволит уже вначале вегетации ячменя определить нуждаемость посевов в вегетационных подкормках.
Рис. 1. Урожайность ячменя в зависимости от кратности внесения азотных удобрений (в среднем за 2006 - 2009 гг.)
Отсутствие существенного различия между однократным (под весеннюю культивацию почвы) и неоднократным, т.е. под культивацию и в вегетационные подкормки, внесением азотных удобрений означает, что при необходимости дополнительного внесения азотных удобрений, вызванной недостатком азота в период вегетации от кущения до колошения, они могут применяться на посевах ячменя в условиях достаточного увлажнения без снижения их агрономической эффективности. Иначе говоря, при внесении перед посевом ограниченной дозы азотных удобрений, рассчитанной на среднемно-голетний уровень урожайности этой культуры, т.е. на средне-многолетние показатели погодных условий, при обнаружении недостатка азотного питания растений методами растительной диагностики, оптимизировать азотный режим агроценоза можно дополнительным внесением азотных удобрений. Этот вывод распространяется также на возможность оптимизации азотного питания ярового ячменя при дифференцированном внесении азотной подкормки с учетом внутрипольной вариабельности плодородия почвы. Однако при обычных технологиях возделывания данной культуры можно ограничиться средними, принятыми в зоне, дозами азотных удобрений, применяемыми однократно, так как дополнительное внесение азота в подкормку может негативно отразиться на экономической эффективности азотных удобрений за счет повторного использования техники для их внесения.
Для изучения возможности диагностирования обеспеченности ячменя азотным питанием в критические периоды вегетации нами проведены соответствующие исследования как традиционным методом тканевой (стеблевой) диагностики, так и более современным методом фотометрии. Как показано на рисунке 2, имеется тесная зависимость между дозами азотных удобрений (при однократном внесении под ячмень) и содержанием нитратного азота в стеблях растений, определенным полуколичественным методом по В.В. Церлинг [8]. Вместе с тем, необходимо отметить, что баллы стеблевой диагностики (нитратный индекс), в разные периоды вегетации ячменя и годы его возделывания изменяются довольно значительно, поэтому для установления доз азотных удобрений по баллам стеблевой диагностики необходимы дальнейшие исследования. Например, в 2006 г. средний балл стеблевой диагностики для вариантов однократного внесения удобре-
Рис. 2. Содержание нитратов в стеблях растений в зависимости от доз азота под ячмень (в среднем за 2006 - 2008 гг.)
В связи с развитием фотометрической диагностики азотного питания растений нами проведены соответствующие изыскания в этом же полевом опыте с ячменем, а именно в вариантах с возрастающими дозами азотных удобрений при однократном их внесении под предпосевную культивацию почвы. Показания фотометрического Ы-тестера «Спектролюкс» в зависимости от доз азотных удобрений с высокой степенью соответствия (К =0,99) характеризуются параболической кривой квадратичного уравнения регрессии (рис. 3).
2.50 ,
[1 2.00 -Б
¡¡> 1.50-
§ 1.00 -I
л
а 0.50 -
о
С 0.00 -
у = -0.0266x2 + 0.2628x + 1.3248 R = 0.99
варианты опыта
Рис. 3. Показания Ы-тестера «Спектролюкс» в зависимости от доз азота под ячмень (в среднем за 2006 - 2008 гг.)
Коэффициент парной линейной корреляции между дозами азота и показаниями фотометра также указывает на тесную сопряженность этих данных, составив в среднем за трехлетние наблюдения 0,97. Но в отличие от результатов стеблевой диагностики показания Ы-тестера теснее коррелировали с дозами азота не в начальные, а в более поздние периоды вегетации ярового ячменя. Так, по данным за разные годы, коэффициенты парной линейной корреляции между показаниями фотометра и дозами азота под ячмень составляли в фазе труб-кования 0,54, колошения - 0,75, в фазе налива зерна - 0,93 и в молочно-восковую спелость - 0,92. В среднем фотометрические показатели могут с достаточно высокой степенью достоверности отражать обеспеченность растений азотом. Вопрос заключается в разработке надежной методики обследования посевов, чтобы случайные флуктуации в состоянии растений не влияли на результаты обследования и, соответственно, на диагностическое заключение.
Выводы. При возделывании ярового ячменя на суглинистых дерново-подзолистых почвах Центральных районов Нечерноземной зоны в условиях достаточного увлажнения допосевное внесение азотных удобрений и одна-две вегетационные подкормки не снижают его урожайности по сравнению с допосевным внесением всей дозы азота. Это позволяет
41 -
3 6
3 5
34
N60
трехк рат
активно регулировать продукционные процессы в соответствии с результатами растительной диагностики.
Для определения нуждаемости посевов ячменя в азотных подкормках можно применять как тканевую (стеблевую), так и фотометрическую диагностики с использованием N-тестеров, основанных на индикации фотоактивности хлорофилла листьев растений.
Особое значение имеет тот факт, что на основе полученных результатов исследований возможно дифференцированное внесение азотных удобрений в период вегетации ярового ячменя современными машинами типа «Amazone», оснащенными соответствующей фотометрической и навигационной аппаратурой. Литература
1. Афанасьев Р.А. Дифференцированное применение удобрений -настоящее и будущее // Плодородие, № 4, 2002. - С. 9 - 11. 2. Ваулин А.В. Эффективность комплексного применения средств химизации в технологиях возделывания ярового ячменя в Центральном районе
Нечерноземной зоны России. Автореф. дисс. ... д.с-х.н. М.: ВНИИА, 1994. - 32 с. 3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Колос, 1979. - 416 с. 4. Измайлов А.Ю., Артюшин А.А. Приоритетные направления исследований по техническому обеспечению точного земледелия. Автоматизация и информационное обеспечение производственных процессов в сельском хозяйстве. Сборник докладов Х международной научно-практической конференции. Ч. 2. - Углич: Изд-во ВИМ, 2008. - С. 493 - 500. 5. Методика полевых и вегетационных опытов с удобрениями и гербицидами. - М.: Наука, 1967.- С. 51. 6. Милащенко Н.З., Ваулин А.В., Ваулина Г.И. Экспертная оценка влияния погодных условий на формирование урожайности ячменя // Аг-рострахование и кредитование, 2008, № 7 (38). - С. 34-37. 7. Минеев В.Г. и др. Интенсивные технологии возделывания полевых культур на окультуренных дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах Центральных районов Нечерноземной зоны РСФСР. - М.: Изд-во ВИУА. 1987. - 104 с. 8. Церлинг В.В. Диагностика питания сельскохозяйственных культур. Справочник. - М.: Агропромиздат, 1990. - 236 с. 9. Сычев В.Г. Основные ресурсы урожайности сельскохозяйственных культур и их взаимосвязь. - М.: Изд-во ЦИНАО, 2003. - 228 с.
DIAGNOSTIC INDICES AND SPRING BARLEY YIELD AT THE APPLICATION OF NITROGEN FERTILIZERS IN THE
CENTRAL NONCHERNOZEMIC ZONE R.A. Afanas'ev1, A. V. Vaulin1, P.M. Pugachev2 1Pryanishnikov All-Russian Scientific Research Institute of Agrochemistry, Russian Academy of Agricultural Sciences,
ul. Pryanishnikova 31a, Moscow, 127550 Russia 2All-Russian Research Institute for Mechanization of Agriculture, Russian Academy of Agricultural Sciences, 1 Institutskii pr. 5,
Moscow, 109428 Russia
Efficiency of the split application of nitrogen fertilizers to spring barley was revealed. It was shown that the barley need for nitrogen could be determined by photometrical diagnostics using N testers based on the indication of chlorophyll photoactivity in plant leaves. Keywords: barley, nitrogen dressing, tissue diagnostics, photometric diagnostics, crop yield.
