Использование физиологического метода завядания растений для установления оптимального уровня питания кукурузы и картофеля в условиях Омского Прииртышья Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013

УДК 631.811(635.21+633.15)(571.13) ю. И. ЕРМОХИН

Д. Н. МОЛКОЕДОВ

Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО МЕТОДА ЗАВЯДАНИЯ РАСТЕНИЙ ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО УРОВНЯ ПИТАНИЯ КУКУРУЗЫ И КАРТОФЕЛЯ В УСЛОВИЯХ ОМСКОГО ПРИИРТЫШЬЯ

Данная работа посвящена диагностике и оптимизации питания растений кукурузы и картофеля. Для этого используется новый физиологический метод, критерии и параметры которого могут стать основой диагностики и оптимизации питания растений. Полученные данные статистически обработаны и имеют высокую достоверность исследований.

Ключевые слова: физиологический метод завядания (ФМЗ), кукуруза, картофель, урожайность, минеральные удобрения, величина завядания (ВЗ).

Получение сельскохозяйственной продукции остается серьезной проблемой, решить которую без применения удобрений крайне сложно. На протяжении длительного времени исследовательская мысль была обращена на поиски быстрых, простых и достаточно точных методов определения количества доступных растению питательных веществ почвы. Диагностика питания растений остается сложным вопросом в агрохимии. Очень важно найти правильный диагностический метод, который позволит точно узнать о способности растений использовать элементы питания из почвы с наибольшим выходом товарной продукции.

Одним из таких методов является физиологический, предложенный профессором Арландом. Данный метод, в отличие от химических, способен как бы «спрашивать» почву о наличии необходимых питательных веществ, и получать ответ на запрос растения [1].

Следует отметить научную новизну данной работы: диагностировать минеральное питание и одновременно проводить оценку, эффективность сортов в конкретных условиях производства, МЗ профессора Арланда до настоящего времени в Омской области не использовался. В связи с этим нет данных, характеризующих оптимальные величины завядания на раннем этапе развития конкретных сельскохозяйственных культур, которые служили бы диагностическим признаком сбалансированного минерального питания и фактической потребности в конкретных питательных элементах.

Практическая ценность данного метода профессора Арланда состоит в том, что его можно использовать не только для установления потребности растений в элементах питания, но и для определения качества посевного материала, оценки сортов и во многом другом.

Цель работы — исследовать метод завядания (Anwelkmethode) для диагностики и оптимизации минерального питания сельскохозяйственных куль-

тур и оценки сортов картофеля в условиях Омского Прииртышья.

Объекты исследований: районированные сорта картофеля: Алая заря, Розара, Светанок и гибрид кукурузы Омка 130.

Методика исследований. Используют почву, создавая различный уровень минерального питания азотом фосфором и калием. В этих условиях выращивают растения до фазы 8 листьев, затем их убирают, отрезают корневую систему, а место среза обрабатывают расплавленным парафином. Затем растения взвешивают и ставят вертикально на подставки. Через 30 минут их снова взвешивают. По разности между вторым и первым взвешиванием определяют количество испарившейся воды, которую выражают в процентах от сырой массы [1].

Полевые и вегетационные опыты с картофелем и кукурузой в четырех кратной повторности проводились в 2008 — 2010 г. Опыты закладывали на участке с однородным почвенным покровом: лугово-черноземной маломощной малогумусовой среднесуглинистой почвы. Для закладки вегетационного опыта с кукурузой были использованы сосуды Вагнера, вмещающие 4 кг почвы.

Содержание в почве подвижного фосфора было недостаточно (45,2 мг/кг), обменного калия оптимально (101,0 мг/кг). В пересчете на гектар пашни запасы фосфора составили 163,0 кг/га, а калия — 363,6 кг/га (использовали 2 % СН3СООН вытяжку). В вегетационном опыте, содержание азота в почве было низкое (11,4), фосфора и калия оптимальное (91,3) и (127,0) мг/кг (табл. 1).

Кроме того, полевые исследования с кукурузой (2010 г.) проводили в Одесском районе. Опыт закладывался на участке с однородным почвенным покровом, представленным типичной для южной степной зоны почвой — чернозем обыкновенный среднемощный среднегумусовый среднесуглинистый.

Содержание нитратного азота в почве оптимальное, составило 190 кг/га. Согласно градации обеспе-

Содержание элементов питания в почве, 2008 г.

Слой почвы, см N-N03 Р205 к2о

мг/кг кг/га мг/кг кг/га мг/кг кг/га

Содержание элементов питания в почве перед посевом картофеля

0-30 20,10 72,36 45,20 163,0 101,00 363,60

Содержание элементов питания в почве перед посевом кукурузы

0-30 11,40 41,04 91,30 329,0 127,00 457,20

Таблица 2

Содержание подвижных элементов питания в почве перед посевом кукурузы, 2010 г.

Слой почвы, см N-N03 Р205 к2о

мг/кг кг/га мг/кг кг/га мг/кг кг/га

0-30 52,70 190,00 20,70 74,52 190,00 684,00

Таблица 3

Формирование биомассы кукурузы в фазу восьми листьев

Показатели Варианты опыта с удобрениями, мг/кг ,5 0, о, и X ,5 0, О, и X

1. Контроль 2 N 2. 1 ]00 Р100 К50 3. N00 Р100 К50 4. N 100 Р200 К50 5. N00 Р200 К50 6. ^00 Р100 7 N ' ■ 1 200 Р 100

Масса растений, г 50,8 82,7 88,2 78,0 89,2 77,1 81,0 1,3 1,5

ВЗ 1,80 1,48 1,10 1,64 1,18 2,18 1,62 0,1 5,5

h 52,7 60,1 62,1 57,4 60,2 55,9 59,6 1,5 6,0

К 0,96 1,38 1,42 1,35 1,48 1,38 1,36 0,06 4,1

Примечание: ВЗ — величина завядания, %; h — высота растений, см; К — коэффициент качества — отношение массы растений к высоте.

Таблица 4

Влияние уровня минерального питания на величину завядания и биометрические показатели кукурузы, 2008 г.

Варианты опыта ВЗ, % ^ см Коэффициент качества

Без удобрений 1,80 52,7 0,96

N Р 200 100 1,62 59,6 1,36

*к оТ 2" 1,10 62,1 1,42

Таблица 5

Биометрические показатели кукурузы в фазу восьми листьев (полевой опыт 2010 г.)

Биометрические показатели Варианты о, С X сР и X

Контроль N Р 1 76 76 N Р 76 92 N Р 76 114 N Р 76 160 Р Z 92 16

Высота растений, см 58,5 63,4 65,0 69,3 61,0 63,1 1,5 2,2

Масса растений, кг 49,25 54,1 60,0 62,7 53,9 56,1 1,1 1,6

Вз, % 2,23 1,31 1,18 1,06 1,62 1,34 0,1 4,5

Коэффициент качества 0,84 0,85 0,92 1,21 0,76 0,84 0,07 5,7

Содержание сухого вещества, % 9,35 11,2 11,9 12,2 10,4 11,3 0,5 4,16

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013

ченности элементов питания растений по Ю. И. Ер-мохину (2004), подвижным фосфором было низким, обменным калием оптимально [2]. Так, количество подвижного фосфора и обменного калия в пахотном слое почвы составляет 20,7 и 190,0 мг/кг соответственно (табл. 2).

Таким образом, в год исследования в почве перед посевом кукурузы уровень содержания нитратного азота был оптимальный, подвижного фосфора низкий и обменного калия — оптимальный.

Для создания различных уровней питания применяли следующие удобрения, в вегетационном опыте под кукурузу: аммиачную селитру (34,5 % ^, суперфосфат (46 % Р205) и хлористый калий (60 % К20), мг/кг почвы (табл. 3); под картофель в полевом опыте вносили аммиачную селитру(34,5 %), супер-фосфат(46 %), в кг д.в./га.

Результаты и их обсуждение. Кукуруза. В вегетационном опыте 2008 г. у кукурузы в фазу восьми листьев были определены показатели, характеризующие процессы формирования биомассы растений в зависимости от различных уровней и сбалансированности элементов минерального питания растений.

Данные (табл. 3) показывают, что наибольшее формирование биомассы растений в фазу восьми листьев, соответственно 88,2 и 89,2 г/растение, было при использовании удобрений, в дозах ^^Р К и N201^200^0. Данной продуктивности соответствовала и наибольшая высота растений по сравнению с другими вариантами (62,1 и 60,2 см), в то время как на контрольном варианте биомасса и высота растений (50,8 г и 52,7 см растение) были ниже на 73,6 — 75,6 % и 17, 8 %, соответственно.

При выявлении коэффициента качества растений в данную фазу (отношение массы растений к высоте — К) было установлено, что он был наибольший у растений этих вариантов — 1,42 и 1,18.

При проведении вегетационных опытов с гибридом кукурузы Омка 130 ставилась задача выявить связи величины формирования биомассы растений на раннем этапе развития кукурузы с уровнем обеспеченности этих растений элементами питания и насколько эти процессы связаны с величиной завя-дания определенного МЗ по Арланду.

Данные (табл. 3) показывают, что наименьшей величине завядания 1,10 и 1,18 соответствует наибольший показатель формирования биомассы кукурузы — 88,2 и 89,2 г. растение. При статистической обработке данных между величинами урожая и % завядания растений (ВЗ) выражается коэффициентом корреляции 0,79.

Таким образом, уровень оптимального питания растений тесно связан с ростом и формированием биомассы растений, что обусловлено наиболее экономным использованием влаги растением. Оптимальное, сбалансированное питание растений спо-

собствует снижению уровня ВЗ на раннем периоде роста и развития кукурузы.

В табл. 4 представлены конкретные различия величины завядания (%), высота (см.) и качество (К) удобренных и неудобренных растений.

Данные (табл. 4) позволяют сделать вывод, что уровень минерального питания, путем применения доз удобрений в соотношении 2:1:0,5 способствует наилучшим биометрическим показателям кукурузы в фазу восьми листьев с более низкими величинами завядания.

Замечено, что применение калия в дозе 50 мг/кг почвы на фоне ^0[|Р100 резко снижает величину завядания в 1,47 раз (1,62/1,10= 1,47), одновременно увеличивается рост растений (с 59,6 до 62,1 см) и качество биомассы (с 1,36 до 1,42).

Данная связь в системе «почва-урожайность — величина завядания» позволяет использовать наиболее простой метод завядания («Anwelkmethode») при диагностировании питания, эффективности доз и сочетаний удобрений под конкретную культуру (кукурузу).

В 2010 г. нами были продолжены исследования с этим же гибридом кукурузы в полевых условиях с применением различных доз и сочетаний удобрений.

В связи с низким уровнем содержания фосфора в почве высота растений кукурузы хорошо коррелировала с дозами применения фосфорных удобрений в дозах от 76 до 114 кг д.в./га на фоне азота N (табл. 5).

Применение фосфора в дозах 76, 92, 114 кг д.в./ га способствовало наилучшему формированию не только биомассы растений в фазу 8 листьев (табл. 5), но и получению высокого урожая зерна к периоду уборки (табл. 6).

Наибольшая прибавка урожая зерна (27,4 %) была при внесении ^6Р114 (2,25 т/га). Коэффициент корреляции между Р2О5 удобрений (х, кг д.в./га) урожаем зерна (У, т/га) составил 0,89 (уравнение 1).

У т/га = 5,77 + 0,019*Р205. (1)

Из уравнения можно сделать вывод, что каждый килограмм внесенного фосфора удобрений (от низких до оптимальных величин) увеличивает урожайность зерна кукурузы на 0,019 т/га или на 0,19 ц/га.

Высокие коррелятивные связи удобрения с урожайностью зерна кукурузы наблюдается с такими параметрами как высота, фитомасса, коэффициент качества и величина завядания растений (табл. 7).

Таким образом, по результатам двухлетних опытов с кукурузой Омка 130 было установлено, что в фазу 8 листьев наивысший рост и развитие растений (биомасса), формирование зерна кукурузы в фазу полной спелости было при ВЗ 1,06—1,18 %. На основании метода завядания было установлено, что

Влияние удобрений на урожайность кукурузы Омка 130 на черноземе обыкновенном, 2010 г.

Показатели Варианты

Контроль (без удобрений) N Р 1 76 76 N Р 92 92 N Р 92 114 N Р 92 160 Р92^16

Урожайность, т/га 5,95 7,01 7,74 8,20 6,53 6,83

Прибавка, т/га — 1,06 1,79 2,25 0,58 0,88

Прибавка, % — 5,1 23,1 27,4 8,9 12,9

Примечание: НСР05 — 0,4 т/га, НСР05 % — 5,1 % (по урожайности).

Зависимость между величиной завядания и биометрическими показателями растений кукурузы в фазу восьми листьев

Вариант Растение

ВЗ, % (х) Масса, (У1) г Высота, (^ см Коэффициент качества, (К) Урожайность, (У2) т/га

N Р 76 114 1,06 62,70 69,30 1,21 8,20

N Р 76 92 1,18 60,00 65,00 0,92 7,74

^6Р76 1,31 54,10 63,40 0,85 7,01

Р762П16 1,34 56,10 63,10 0,84 6,83

N Р 76 160 1,62 53,90 61,00 0,76 6,53

Контроль 2,23 49,25 58,50 0,71 5,95

Корреляция, (г) - У/х = 0,89 ^х = 0,89 К/х =0,76 У2/х = 0,90

Таблица 8

Урожайность (У т/га) и величина завядания картофеля по вариантам и сортам

Вариант Сорта Контроль N Р 45 90 N Р 105 110

У ВЗ У Вз У Вз

т/га % т/га % т/га

Алая заря 27,3 3,67 33,9 1,18 27,4 0,90

Свитанок 18,6 4,12 24,6 1,14 30,1 1,01

Розара 17,0 1,43 21,6 1,08 22,0 0,79

Примечание: НСР05 % — 7,0 % (по урожайности сортов (2 фактора)).

если ВЗ больше указанных величин растения кукурузы характеризуют низкий и несбалансированный уровень минерального питания за счет запасов доступных питательных элементов почвы. Выявленные закономерности в системе «метод завядания — уровень питания — продуктивность» позволяют диагностировать эффективность плодородия почвы, эффективность удобрений и в дальнейшем проводить коррекцию в питании растений.

В полевом опыте с картофелем ставились одновременно и другие задачи по сравнению с кукурузой. Кроме нахождения взаимосвязи между величиной завядания, биометрическими показателями и урожайностью важно было определить изменение ВЗ не только от условий питания картофеля, но и от сортовых особенностей культуры (табл. 8).

Было установлено, что при внесении удобрений в дозе N Р сумма прибавок урожая по сортам составила 25,7 т/га, а при увеличении дозы удобрений до ^Р — 26,5 т/га, в то время как на неудобренном варианте 21 т/га (табл. 8). Если рассматривать урожайность по сортам, то сорт Алая заря на неудобренном варианте сформировал — 27,3 т/га, а при внесении удобрений в дозе ^5Рад — 33,9 т/га, в то же время величина завядания в свою очередь снижается с 3,67 до 1,18 %. Дальнейшее увеличение доз азота и фосфора не приводит к повышению урожайности клубней картофеля (27,4 т/га).

Сорт Свитанок на контроле показал урожайность 18,6 т/га, Вз была высокой и составила 4,12 %. При внесении удобрений в дозе ^5Р9[| была получена прибавка урожая картофеля 6,0 т/га (32,3 %), а при дозе удобрений ^05Р110 урожайность карто-

феля увеличилась до 30,1 т/га (на 61,8 %). Данный сорт способен был сформировать наибольшую урожайность при наименьшей величине завядания — 1,01 %. Урожайность сорта Розара на контроле составила 17,0 т/га, а при внесении удобрений в дозе НцРдо она возросла до 21,6 т/га, прибавка равнялась 27,0%. При дальнейшем увеличении доз до ^Р наблюдается тенденция к повышению урожайности (22,0 т/га). Величина завядания растений данного сорта, по сравнению с другими сортами картофеля, характеризовались более низкими величинами.

Таким образом, полевые и вегетационные опыты с гибридом кукурузы и сортами картофеля показали, что применение удобрений в различных дозах и сочетаниях изменяли эффективное плодородие почвы, что сказалось на продуктивности растений и других, физиологических и биометрических показателях растений, в том числе и на процессе завяда-ния. Полученные опытные данные показывают о реальных связях физиологических и агрохимических процессов в растениях и почве в системе «почва — урожайность — величина завядания растений». Было установлено, что каждое растение (сорт) расходует разное количество воды при формировании урожайности культуры, что отражается уровнем обеспеченности элементами питания, их сбалансированностью и в конечном итоге оптимальной величиной завядания растений: для кукурузы гибрида Омка 130 ВЗ = 1,0 — 1,1, а для растений картофеля ВЗ = 0,9—1,0 %.

Библиографический список

1. Баранов, П. А. Применение удобрений в ГДР / П. А. Баранов, Н. П. Карпинский. — М. : Сельхозгиз,1957. — 160 с.

2. Ермохин, Ю. И. Основы применения удобрений / Ю. И. Ермохин. — Омск : Вариант — Сибирь, 2004 — 120 с.

ЕРМОХИН Юрий Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор (Россия), профессор кафедры агрохимии, заслуженный деятель науки РФ, академик Международной и Российской академий аграрного образования.

МОЛКОЕДОВ Денис Николаевич, аспирант кафедры агрохимии.

Адрес для переписки: [email protected]

Статья поступила в редакцию 04.03.2013 г.

© Ю. И. Ермохин, Д. Н. Молкоедов

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ