CC BY
5ОБЩЕЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ И РАСТЕНИЕВОДСТВО GEOPONICS AND CROPPING
Научная статья
УДК 631.4:631.524.824:631.816.2 https://doi.org/10.24412/2949-2211-1-4-5-11
ДИНАМИКА НАКОПЛЕНИЯ НАДЗЕМНОЙ МАССЫ ПШЕНИЦЫ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ПРИМЕНЕНИИ УДОБРЕНИЙ
Илья Александрович Кубасов
Всероссийский научно-исследовательский институт сои, г. Благовещенск, Россия, 89145656ilya@gmail.com
Аннотация. В условиях южной зоны Амурской области изучена динамика накопления надземной (вегетативной) массы яровой пшеницы сорта Арюна в зависимости от доз применяемых удобрений в длительном стационарном опыте ФГБНУ ФНЦ ВНИИ сои. Почва опыта - лугово-чернозёмовидная. Площадь делянки - 180 м2, повторность опыта - трёхкратная со систематическим размещением делянок во времени и пространстве. Целью исследований являлось установление влияния удобрений на динамику нарастания надземно-сухой массы в онтогенезе пшеницы, а также определение фазы развития, при которой биомасса растений сильно коррелирует с зерновой продуктивностью культуры. В результате проведённых исследований установлено, что применение органоминеральных удобрений (N24P30 + навоз 4,8 т/га севооборотной площади) способствовало значительному превышения роста воздушно-сухой массы пшеницы в контрольном варианте (без применения удобрений) во все фазы роста и развития пшеницы. Накопление надземной массы в этом варианте от фазы колошения до молочной спелости было обусловлено в основном за счёт стремительного увеличения массы колоса, что явилось предпосылкой для получения хорошей урожайности зерна. Внесение органоминеральных удобрений снижало величину варьирования накопления воздушно-сухой массы по фазам развития в отличие от минерального удобрения в дозе N42P48, которое повышало уровень вариабельности нарастания надземно-сухой массы. Выявлено, что величина массы листьев в период кущения - колошения тесно взаимосвязана с урожаем зерна, а количество сформировавшейся вегетативной массы пшеницы в фазы роста и развития, кущения и выхода в трубку могут являться диагностическим признаком будущей урожайности культуры.
Ключевые слова: яровая пшеница, удобрения, надземная масса, листья, стебли, колосья, фаза роста и развития, длительный опыт.
Для цитирования: Кубасов И. А. Влияние длительного применения удобрений на динамику накопления пшеницей надземной массы // Агронаука. 2023. Том 1. № 4. С. 5-11. https://doi.org/10.24412/2949-2211-1-4-5-11
Original article
DYNAMICS OF ACCUMULATION OF ABOVE GROUND MASS OF WHEAT DURING LONG-TERM APPLICATION OF FERTILIZERSI
Ilya A. Kubasov
All-Russian Scientific Research Institute of Soybean, Blagoveshchensk, Russia, 89145656ilya@gmail.com
Abstract. In the conditions of the southern zone of the Amur region, the dynamics of the accumulation of aboveground (vegetative) mass of spring wheat of the Aryuna variety, depending on the doses of fertilizers
© Кубасов И. А., 2023
used in the long-term stationary experiment of the State Budgetary Scientific Institution Federal Research Center "All-Russian Scientific Research Institute of Soybean", was studied. The soil of the experiment is meadow-chernozem. The area of the plot is 180 m2, the repetition of the experience is threefold with systematic placement in time and space. The aim of the research was to establish the effect of fertilizers on the dynamics of the growth of aboveground-dry mass in the ontogenesis of wheat, as well as to determine the phase of development in which plant biomass strongly correlates with the grain productivity of the crop. As a result of the conducted studies, it was found that the use of organomineral fertilizers (N24P30 + manure of 4.8 tons per 1 ha of crop rotation area) contributed to a significant excess of the growth of air-dry weight of wheat over the non-maneuverable variant (control) for all phases of wheat growth and development. The accumulation of aboveground mass in this variant from the earing phase to milk ripeness was mainly due to the rapid increase in the mass of the ear, which was a prerequisite for obtaining a good grain yield. The introduction of organomineral fertilizers reduced the amount of variation in the accumulation of air-dry mass by phases of development, unlike mineral fertilizer at a dose of N42P48, which increased the level of variability in the increase of aboveground-dry mass. It was revealed that the amount of leaf mass in the period from tillering to earing is closely interrelated with the grain yield, and the amount of vegetative mass formed during the growth and development phases of wheat tillering and exit into the tube can be a diagnostic sign of future crop yield.
Keywords: spring wheat, fertilizers, aboveground mass, leaves, stems, ears, growth and development phase, long-term experience.
For citation: Kubasov IA. Vliyanie dlitel'nogo primeneniya udobrenii na dinamiku nakopleniya pshenitsei nadzemnoi massy [Influence of long-term application of fertilizers on the dynamics of above-ground mass accumulation in wheat]. Agronauka. Agroscience. 2023;1:4:5-11. (in Russ.). https://doi.org/10.24412/2949-2211-1-4-5-11
Введение
Яровая пшеница является ведущей продовольственной культурой в мире. Ежегодно занимаемые культурой площади посевов составляют около 240 млн га, а валовые сборы зерна около 600 млн т [1]. Приоритетной задачей сельского хозяйства Российской Федерации является повышение урожайности пшеницы во всех регионах страны. Вместе с тем потенциального плодородия почв не всегда достаточно для увеличения продуктивности культуры. Поэтому применение средств химизации является мощным инструментом в решении вопроса количества получаемого урожая.
Формирование урожайности пшеницы проходит через определённые фенологические периоды роста и развития растений, поэтому минеральное питание и влага являются необходимым условием для мобилизации потенциала зерновой продуктивности сорта. Максимальное нарастание надземной массы растений в ранние периоды роста и развития на повышенном уровне минерального питания создают предпосылки для увеличения зерновой продуктивности пшеницы [2]. К тому же количество воздуш-
но-сухой массы в фазы формирования репродуктивных органов часто взаимосвязано с урожайностью культуры и может являться диагностическим признаком формирующегося урожая [3].
По данным В. А. Кумакова, активный прирост воздушно-сухой массы пшеницы приходится на начальные фазы роста, затем постепенно ослабевает, достигая минимума после колошения, что связано с замедлением работы фотосинтетического аппарата [4]. В своей работе автор утверждает, что из всех структурных органов растений лист является основным производителем органических соединений, которые включаются в ростовые процессы. При неблагоприятных погодных условиях и дефиците элементов питания, снижающих прирост сухого вещества после колошения, дополнительно мобилизуются запасы ассимилянтов, созданные в первой половине вегетации, а также реутилизируется часть структурных соединений листьев и стебля, за счёт которых может создаваться до 50 % массы зерна.
Цель исследования - установление влияния удобрений на динамику нарастания вегетативной массы пшеницы и выяв-
ление фазы роста и развития, в которые её величина наиболее сопряжена с урожаем зерна культуры.
Условия, материалы и методы
Исследования проводили в 20222023 годах на пшенице (5-я культура севооборота) длительного опыта по изучению
систем удобрений в зерно-соевом севообороте на луговой чернозёмовидной почве в Федеральном государственном бюджетном научном учреждении Федеральном научном центре «Всероссийский научно-исследовательский институт сои» (ФГБНУ ФНЦ ВНИИ сои) (таблица 1).
Таблица 1 - Схема внесения удобрений в длительном стационарном опыте, кг д. в.
Ежегодное внесение удобрений на 1 га с/о площади Внесено под культуру севооборота
Овёс + соя (1-я культура с/о) Соя (2-я культура с/о) Пшеница (3-я культура с/о) Соя (4-я культура с/о) Пшеница (5-я культура с/о)
Без удобрений - - - - -
Р30 P30 о ю CL о ю CL - -
N24 N60 N30 N30 - -
N42P48 N90P90 0 Ю CL N60P30 P30 N P 60Г30
N24P30 + навоз 4,8 т/га N60P30 + навоз 12 т N P 301 60 N30 P,„ + навоз 12 т -
Агрохимическое состояние пахотного слоя данной почвы характеризуется значительными валовыми запасами основных элементов питания, из них на долю подвижных соединений приходится малая часть. Содержание гумуса находится в пределах 4,1...4,7 %, минерального азота и подвижного фосфора очень низкое, а обменного калия повышенное: 25.42 и 28.32, 138. 182 мг/кг почвы соответственно. Почва отличается высоким показателем суммы поглощённых оснований (30.40 мг-экв на 100 г почвы), с преобладанием в её составе ионов кальция. Степень насыщенности основаниями находится в пределах 85.90 %.
В опыте возделывали сорт мягкой яровой пшеницы Арюна. Общая площадь делянки составляла 180 м2, учётная - 72 м2. Повторность закладки опыта - 3-кратная во времени и пространстве, расположение вариантов систематическое.
С целью изучения динамики нарастания надземной массы пшеницы отбирали по 50 растений с каждой делянки в фазы роста и развития: кущение, выход в трубку, колошение и молочная спелость. После взвешива-
ния всей воздушно-сухой массы производили учёт отдельно по органам растения (листья, стебли, колосья). Обработку данных осуществляли дисперсионным анализом по методике Б. А. Доспехова (1985 г.) с использованием программы Microsoft Office Excel 2010.
Результаты и обсуждение
Накопление воздушно-сухой надземной массы в различные периоды роста и развития растения зависело от дозы применяемых удобрений (рисунок).
Так, в контроле (без применения удобрений) величина прироста надземной массы от фазы кущения (0,38 т/га) до фазы молочной спелости (2,42 т/га) составляла чуть более 2,00 т/га. Применение только фосфорных (Р30) и одних только азотных (N24) удобрений не сопровождалось значительным увеличением накопления надземной массы пшеницы относительно контроля. В начальный период развития прирост надземной массы в вариантах с повышенными дозами удобрений (N42P48 и N24P30+ навоз 4,8 т/га) был почти одинаков: 0,67 и 0,66 т/га в фазу кущения, 1,17 и 1,14 т/га в
Рисунок - Урожайность воздушно-сухой надземной массы пшеницы в различные периоды развития, в среднем за 2022-2023 гг., т/га
фазу выхода в трубку, соответственно варианту, существенно превысив контроль. В фазу колошения темп роста вегетативной массы пшеницы значительно ускоряется во всех вариантах опыта - более чем в 2 раза, при этом превышение над контролем составило 0,36 и 0,57 т/га в вариантах N42P48 и
N24P30 + навоз 4,8 т/га.
В фазу молочной спелости увеличение воздушно-сухой надземной массы пшеницы по сравнению с предыдущей фазой по всем вариантам опыта составило от 19 до 36 %. Прирост величины вегетативной массы от фазы колошения до молочной спелости в
Таблица 2 - Влияние удобрений на динамику нарастания воздушно-сухой массы отдельных органов растений пшеницы, т/га (в среднем за 2022-2023 гг.)
Варианты опыта Кущение Выход в трубку Колошение Молочная спелость
л* с* к* л с к л с к л с к
Контроль 0,38 - - 0,42 0,44 - 0,35 0,75 0,27 0,33 1,30 0,78
Р30 0,42 - - 0,42 0,49 - 0,33 0,76 0,30 0,33 1,33 0,89
N24 0,38 - - 0,41 0,46 - 0,37 0,78 0,26 0,36 1,48 0,88
N42P48 0,39 - - 0,54 0,62 - 0,46 0,91 0,30 0,43 1,52 0,99
N24P30+ навоз 4,8 т/га 0,65 - - 0,51 0,63 - 0,45 1,06 0,36 0,41 1,59 1,06
НСР05 0,13 - - 0,08 0,10 - 0,12 0,20 0,08 0,16 0,35 0,14
Рф (Рт = 3,84) 10,53 - - 4,33 7,48 - 3,62 3,61 1,93 1,31 1,94 8,60
Примечание: л* - листья, с* - стебли, к* - колосья.
контроле и варианте с применением только фосфорных удобрений был на одном уровне - 19 %. Внесение N42P48 сопровождалось незначительным повышением прироста сухой массы пшеницы (на 23 %), а применение органоминеральной системы удобрения было ниже на 2 %, чем в варианте без применения удобрений.
Длительное внесение удобрений способствовало увеличению массы отдельных органов растений пшеницы (таблица 2).
В результате исследований отмечено, что во всех вариантах опыта масса листьев возрастает от фазы кущения, достигая максимального значения в период выхода в трубку, снижаясь к фазе молочной спелости. В вариантах с внесением только фосфорного и только азотного удобрения масса листьев в фазы роста и развития растений была на уровне контрольного варианта и составляла от 0,42...0,33 т/га при внесении Р30, динамика нарастания сухой массы в варианте с применением N24 - 0,38.0,36 т/га. Самый высокий показатель массы листьев отмечен в фазу кущения при внесении N24P30 + навоз
4.8 т/га, преувеличение над контролем составило 71 %, при этом прибавка к контролю была достоверной (НСР05 = 0,13 т/га). В последующие этапы развития более эффективным оказалось азотно-фосфорное удобрение (N42P48). Масса стеблей и колосьев возрастала на протяжении всей вегетации пшеницы в зависимости от дозы применения удобрений. Внесение органоминерального удобрений в дозе N24P30 + навоз
4.8 т/га обеспечило в фазы развития превышение над контролем: массы стеблей в 1,5.2 раза, колосьев в 1,1...1,2 раз.
В работах В. А. Кумакова и Е. В. Ионовой первостепенное значение отводится формированию листового аппарата в период вегетации [4, 5]. В представленных исследованиях анализ взаимосвязи накопления воздушно-сухой надземной массы с урожайностью зерна пшеницы показал, что относительно высокий прирост массы листьев в варианте с применением
N24P30 + навоз 4,8 т/га способствовал формированию повышенной урожайности зерна яровой пшеницы - 2,97 т/га. Подтверждением вышесказанного является тесная связь воздушно-сухой массы листьев в фазу выхода в трубку и колошения с урожайностью зерна. Коэффициент парной корреляции составил 0,97 и 0,92 соответственно, при гкрит - 0,81. Накопление воздушно-сухой массы стеблей и колоса в фазы развития оказало меньшее влияние на зерновую продуктивность яровой пшеницы, однако характер связи изменялся от умеренной до сильной. Выявлена сильная зависимость показателей урожайности зерна с накоплением вегетативной массы в фазу выхода в трубку (r=0,94) и колошения (r=0,88) при гкрит=0,81. Это можно объяснить тем, что у пшеницы в фазу выхода в трубку происходит образование члеников колосового стержня и колосков в колосе, определяющих потенциальную зерновую урожайность культуры [6]. Связь урожайности зерна с нарастанием воздушно-сухой массы растений в фазы кущения и молочной спелости была слабее, коэффициент парной корреляции составил соответственно 0,46 и 0,47.
Как известно, на изменчивость урожайности пшеницы в течение вегетации растения оказывают различные факторы среды как погодного, так и антропогенного характера. При этом влияние метеоусловий на ростовые процессы в онтогенезе культуры является решающим в получении повышенного урожая. Однако при улучшении питания за счёт внесения удобрений можно нивелировать отрицательное воздействие погодного фактора в процессе вегетации, тем самым увеличивая выход зерна [7]. При анализе данных нарастания сухой массы пшеницы по фазам развития было выявлено, что наибольшая вариабельность отмечается при внесении минеральных удобрений, меньшая - при совместном применении органоминерального удобрения. Так, в варианте без применения удобрений стандартное отклонение (SD) в период от
кущения до молочной спелости составило 0,08...0,51 т/га, а при внесении N42P48 изменчивость становится сильнее (SD = 0,12. 0,75 т/га). Меньшей вариабельностью нарастания воздушно-сухой массы отличается вариант с внесением N24P30 + навоз 4,8 т/га (SD = 0,06.0,64 т/га). Аналогичные данные по варьированию урожайности пшеницы в зависимости от агрофона были получены Н. А. Морозовым в условиях Восточного Предкавказья [8].
Выводы
Динамика накопления воздушно-сухой надземной массы яровой пшеницы в период кущения - выхода в трубку растений может служить показателем величины формирующейся урожайности зерна. Длительное применение органоминеральных удобрений в дозе N24P30 + навоз 4,8 т/га севооборотной площади обеспечило получение относительно высокого показателя накопления количества вегетативной массы в
основном за счёт увеличения массы колоса от фазы колошения до молочной спелости.
Замена части минеральных удобрений аналогичной дозой органических (N24P30 + навоз 4,8 т/га севооборотной площади) способствовала уменьшению варьирования величины сформированной воздушно-сухой массы в фазы развития (SD = 0,06.0,63 т/га) в отличие от минеральных удобрений (N42P48), внесение которых способствовало увеличению вариабельности (SD = 0,12.0,75 т/га).
Масса листьев, сформированная в фазы выхода в трубку и колошения яровой пшеницы, наиболее тесно связана с её зерновой продуктивностью: r=0,97 и r=0,92 соответственно. Длительное использование органоминеральных удобрений в дозе N24P30 + навоз 4,8 т/га обеспечило превышение над контролем массы листьев в 1,99 и 1,45 раз соответственно в фазы выхода в трубку и колошения, что сопряжено с формированием урожайности зерна на уровне 2,97 т/га.
Список источников
1. Филенко Г. А., Фирсова Т. И., Марченко Д. М. Посевная площадь и урожайность озимой пшеницы // Аграрный вестник Урала. 2016. № 6(148). С. 61-69. EDN WHOXHB.
2. Бесалиев И. Н., Крючков А. Г. Особенности формирования сухой надземной биомассы яровой твёрдой пшеницы в Оренбургском Предуралье по различным предшественникам // И. Н. Бесалиев, А. Г. Крючков // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. 2015. № 4. С. 19-21. EDN VBSITH.
3. Наумченко Е. Т., Банецкая Е. В. Потребление азота яровой пшеницей на разных уровнях обеспеченности почвы подвижным фосфором // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. № 6. С. 23-27. EDN JLSMVQ. https://doi.org/10.24411/0235-2451-2020-10604
4. Кумаков В. А. Трофическое обеспечение наливающегося зерна яровой пшеницы // Сельскохозяйственная биология. 1991. № 5. С. 3-15.
5. Ионова Е. В., Газе В. Л., Лиховидова В. А. Фотосинтетическая деятельность и динамика накопления сухой массы растений озимой мягкой пшеницы в зависимости от условий выращивания // Зерновое хозяйство России. 2020. № 1(67). С. 23-27. EDN QUNKCQ. https://doi.org/10.31367/2079-8725-2020-67-1-23-27
6. Куперман Ф. М. Особенности морфогенеза и формирование потенциальной продуктивности пшеницы // Физиолого-генетические основы повышения продуктивности зерновых культур. Москва: Колос. 1975. С. 43-45.
7. Волынкина О. В. Действие удобрений в разных погодных условиях в стационарном опыте курганского НИИСХ // Агрохимический вестник. 2020. № 6. С. 28-34. https://doi.org/10.24412/1029-2551-2020-10081.
8. Морозов Н. А., Ходжаева Н. А., Хрипунов А. И., Общия Е. Н. Экологическая пластичность урожайности озимой пшеницы при возделывании по различным предшественникам в засушливых условиях Восточного Предкавказья // Аграрная наука. 2022. № 10. С. 106-110. EDN LZCFJJ. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2022-363-10-106-110
References
1. Filenko GA, Firsova TI, Marchenko DM. Posevnaya ploshchad' i urozhajnost' ozimoj pshenicy [Sown area and yield of winter wheat]. Agramyj vestnik Urala. Agrarian Bulletin of the Urals. 2016;6(148):61-69. EDN WHOXHB. (in Russ.).
2. Besaliev IN, Kryuchkov AG. Osobennosti formirovaniya suhoj nadzemnoj biomassy yarovoj tverdoj pshenicy v Orenburgskom Predural'e po razlichnym predshestvennikam [Features of the formation of dry aboveground biomass of spring durum wheat in the Orenburg Cis-Ural region according to various predecessors]. Byulleten' Orenburgskogo nauchnogo centra UrO RAN. Bulletin of the Orenburg Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. 2015;4:19-21. EDN VBSITH. (in Russ.).
3. Naumchenko ET, Baneckaya EV. Potreblenie azota yarovoj pshenicej na raznyh urovnyah obespechennosti pochvy podvizhnym fosforom [Nitrogen consumption by spring wheat at different levels of soil supply with mobile phosphorus]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. Achievements of science and technology of agro-industrial complex. 2020;34:6:23-27. https://doi.org/10.24411/0235-2451-2020-10604
4. Kumakov VA. Troficheskoe obespechenie nalivayushchegosya zerna yarovoj pshenicy [Trophic support of filling spring wheat grain]. Sel'skohozyajstvennaya biologiya. Agricultural biology. 1991;5:3-15. (in Russ.).
5. Ionova EV, Gaze VL, Lihovidova VA. Fotosinteticheskaya deyatel'nost' i dinamika nakopleniya suhoj massy rastenij ozimoj myagkoj pshenicy v zavisimosti ot uslovij vyrashchivaniya [Photosynthetic activity and dynamics of dry mass accumulation of winter soft wheat plants depending on growing conditions]. Zernovoe hozyajstvo Rossii. Grain Economy of Russia. 2020:1(67):23-27. (in Russ.). https://doi.org/10.31367/2079-8725-2020-67-1-23-27
6. Kuperman FM. Osobennosti morfogeneza i formirovanie potencial'noj produktivnosti pshenicy [Features of morphogenesis and the formation of potential productivity of wheat]. Fiziologo-geneticheskie osnovy povysheniya produktivnosti zernovyh kul'tur. Physiological and genetic basis for increasing the productivity of grain crops. Moscow: Kolos, 1975:43-45. (in Russ.).
7. Volynkina OV. Dejstvie udobrenij v raznyh pogodnyh usloviyah v stacionarnom opyte kurganskogo NIISKH [The effect of fertilizers in different weather conditions in a stationary experiment at the Kurgan Research Institute of Agriculture]. Agrohimicheskij vestnik. Agrochemical Bulletin. 2020;6:28-34. (in Russ.). https://doi.org/10.24412/1029-2551-2020-10081
8. Morozov NA, Hodzhaeva NA, Hripunov AI, Obshchiya EN. Ekologicheskaya plastichnost' urozhajnosti ozimoj pshenicy pri vozdelyvanii po razlichnym predshestvennikam v zasushlivyh usloviyah Vostochnogo Predkavkaz'ya [Ecological plasticity of winter wheat yield when cultivated using various predecessors in the arid conditions of the Eastern Ciscaucasia]. Agrarnaya nauka. Agrarian Science. 2022;10:106-110. (in Russ.). https://doi.org/ 10.32634/0869-8155-2022-363-10-106-110
Информация об авторах
И. А. Кубасов - мл. науч. сотр.
Information about the authors
I. A. Kubasov - Junior Researcher
Статья поступила в редакцию 10.10.2023; The article was submitted 10.10.2023; одобрена после рецензирования 16.10.2023; approved aftee reviewing 16.10.2023; принята к публикации 18.10.2023 accepted for publication 18.10.2023
