CC BY
46
УДК 631.416.1:633.11«324»
ИСТОЧНИКИ АЗОТА И ДИАГНОСТИКА АЗОТНОГО ПИТАНИЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ПОЛЕВОМ СЕВООБОРОТЕ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ
В.В. Конончук, М.В. Бородуля
Московский научно-исследовательский институт сельского хозяйства «Немчиновка»,
e-mail [email protected]
На среднеокультуренной дерново-подзолистой почве в зернотравяном севообороте с насыщением бобовыми культурами 67% выявлена высокая эффективность биологического азота пожнивно-корневых остатков многолетних трав трех лет пользования различного видового состава и азотных удобрений при возделывании озимой пшеницы по пласту. Установлены параметры обеспеченности почвы и растений азотом для получения урожайности (5-6 т/га) и содержания белка (10-12%) в зерне. Выявлены диагностические параметры, необходимые для расчета доз удобрений в ранневесеннюю азотную подкормку.
Ключевые слова: азотное питание, озимая пшеница, азотные удобрения, диагностика, урожай.
EFFICIENCY OF NITROGEN SOURCES AND DIAGNOSTICS OF WINTER WHEAT NITROGEN NUTRITION
IN FIELD CROP ROTATION ON SOD-PODZOLIC SOIL V.V. Kononchuk, M.V. Borodulya
There has been revealed high efficiency both - of biological nitrogen of stubble-root remains of 3 years usage 'perennials with different specific composition and that of nitrogen fertilizers in winter wheat' cultivation on seam on medium domesticated sod-podzolic soil in grain-herbal crop rotation with saturated legumes 67%. There have been established the parameters of soil and plants supply with nitrogen for the yield' rate of 5-6 ton per hectare and the content ofprotein of 10-12% in grain. There have been also revealed the diagnostic parameters necessary for the assessment of fertilizers' dozes in early spring nitrogen fertilizing.
Keywords: nitrogen nutrition, winter wheat, nitrogen fertilizers, diagnostics, yield.
Современные сорта зерновых культур с потенциалом продуктивности 8-10 т/га предъявляют повышенные требования к технологиям их возделывания. В связи с этим существенно возрастает значимость диагностических исследований при обосновании систем удобрения в севооборотах и, в первую очередь, - азотных, поскольку азот в дерново-подзолистых почвах находится в первом минимуме и, при прочих равных условиях, определяет величину урожайности и качество получаемой продукции. С другой стороны - высокая мобильность соединений азота в почве предполагает строгое дозирование удобрений с учетом потребностей культур в азоте и обеспеченности каждого конкретного поля этим элементом, что может быть достигнуто только с использованием оперативной почвенной и растительной диагностики. Нормативная база последней применительно к Центральным районам Нечерноземной Зоны разработана недостаточно, несмотря на ряд работ в этом направлении [1-4], особенно для сортов и гибридов нового поколения селекции Московского НИИСХ.
Цель работы - установление роли биологического и «технического» азота в формировании урожайности зерна озимой пшеницы, выращиваемой по пласту трав различного видового состава, выявление диагностических параметров обеспеченности почвы и растений азотом применительно к достигнутой максимальной урожайности и качеству зерна, а также затрат азота удобрений на сдвиг запасов N-N03 в почве и Н,бщ. в растениях на единицу весной в кущение в зависимости от состава предшествующих травосмесей.
Исследования проводили в 2007-2008 гг. в длительном стационарном полевом опыте, заложенном на опыт-
ном участке института в 2000-2003 гг. в 6-польном зернотравяном севообороте со следующим чередованием культур: многолетние травы трех лет пользования бес-покровно, озимая пшеница, овес, пелюшка. В травяном звене изучали продуктивность различных видов многолетних бобовых и злаковых трав, их двойных и тройных смесей. Многолетние бобовые травы и травосмеси с участием бобовых видов и тимофеевки выращивали без удобрений. Под тимофеевку в одновидовом посеве ежегодно под каждый из 2-3 укосов дробно вносили азотные удобрения (N0, N90, N145 и N200)- Культуры зернового звена возделывали на двух фонах: без удобрений и с их внесением. Под озимую пшеницу (Немчиновская 24) вносили ^оКио перед посевом и N100 в ранневесеннюю подкормку, под овес (Скакун) и пелюшку (Флора-2) N901450 и ЫбоКм соответственно перед посевом. Фосфорные удобрения не вносили вследствие высокой обеспеченности почвы подвижным фосфором. Использовали аммиачную селитру (N33) хлористый калий (Кх). Агротехника общепринятая в зоне с элементами интенсификации в блоке защиты растений. Площадь делянки 75 м2, повторность четырехкратная, способ уборки сплошной поделяночный комбайном Батро 130 по достижении полной спелости зерна. Результаты учетов урожаев подвергали статистической обработке по Б.А. Доспехову (1985) после приведения их к стандартной влажности и 100% чистоте.
Для установления параметров обеспеченности почвы и растений азотом в почвенных образцах, отобранных из 5 точек на делянке двух несмежных повторений по слоям 0-30 и 30-60 см, определяли содержание нитратного азота ион-селективным методом. Растительные образцы
отбирали в начале отрастания весной и в фазе колошение-цветение. В них определяли содержание общего азота по Кьельдалю. Связь урожайности зерна и содержания сырого белка в нем с запасами N-N03 в почве и в растениях устанавливали с помощью регрессионного анализа согласно «Методических указаний...» (ВИУА, 1983, Ч. 1). При проведении анализов почвы и растений в лаборатории массовых анализов института использовали гостированые методики, принятые в Агрохимической службе.
Почва опытного участка - дерново-подзолистая среднесуглинистая. Перед распашкой трав в пахотном (0-20 см) слое содержалось: гумуса - 1,85-2,37%, подвижного фосфора и калия соответственно 221-278 и 54-100 мг/кг, рНКа 5,6-6,5. Плотность сложения слоев почвы 0-30 см и 30-60 см составила 1,30 и 1,45 г/см3.
Условия весенне-летней вегетации в целом благоприятствовали формированию высокой урожайности. Однако в 2008 г., несмотря на проведение защитных мероприятий наблюдались очаговые поражения растений снежной плесенью, что отрицательно сказалось на величине урожайности.
Многолетние травы, в первую очередь бобовые, служат одним из лучших предшественников зерновых культур. Благодаря способности к азотфиксации на формирование урожая надземной массы они дополнительно используют 400-500 кг/га атмосферного азота, до 30% которого затем остается в почве с пожнивно-корневыми остатками и служит основным источником азотного питания последующих культур [5-8].
Нами установлено, что в среднем по двум полям урожайность зерна озимой пшеницы по пласту неудобренной тимофеевки без удобрений составила 3,02 т/га. Возделывание ее по пласту различных видов многолетних бобовых трав и их двойных смесей с участием клевера лугового, люцерны, лядвенца и козлятника повышало урожайность зерна до 4,44-4,95 т/га. Причем пласт люцерны, лядвенца и козлятника, их двойных смесей с клевером по урожайности не уступал традиционно ис-
пользуемому в зоне пласту клевера лугового или даже несколько превосходил его - 4,63-4,95 т/га против 4,44 т/га соответственно (табл. 1).
Использование в качестве предшественника пласта двух- и трехкомпонентных бобово-злаковых смесей трех лет пользования было менее эффективно. На этих вариантах урожайность уменьшалась и варьировала в пределах 3,14-4,10 т/га, что тем не менее было выше контроля (пласт неудобренной тимофеевки) на 0,12-1,08 т/га (табл. 1). Это объясняется меньшим поступлением биологического азота в почву с пожнивно-корневыми остатками вследствие снижения доли бобового компонента в травосмесях к распашке пласта. С другой стороны, может быть связано с худшей разделкой пласта в процессе предпосевной подготовки почвы и присутствием на ее поверхности остатков злаковой дернины, препятствующей равномерной заделке семян на заданную глубину. При этом следует отметить, что в сравнении с клеверо-тимофеечным пластом, пласты других бобово-злаковых смесей не уступали по урожайности зерна озимой пшеницы соответственно 3,58 т/га и 3,49-4,10 т/га. Эффективность биологического азота пожнивно-корневых остатков находилась в соответствии с составом и показывала четкую тенденцию снижения с 47-64% по пластам бобовых трав до 4-36% по пластам бобово-злаковых смесей.
Внесение удобрений способствовало росту урожайности до 4,56-6,16 т/га. Однако различия, обусловленные составом предшественника, при этом сохранялись: 5,60-6,16 т/га - по пласту бобовых трав и 4,56-5,19 т/га - по пласту бобово-злаковых смесей (табл. 1).
Эффективность удобрений находилась в обратной связи с уровнем прибавок от биологического азота и возрастала с 15-28% по пласту бобовых трав и их двойных смесей до 27-58% по пласту бобово-злаковых травосмесей. Наиболее высокая (41-58%) эффективность удобрений отмечалась при посеве озимой пшеницы по пласту тройных бобово-злаковых смесей, где урожайность составляла 4,96-5,05 т/га.
1. Влияние предшественников и удобрений на урожайность зерна озимой пшеницы
(среднее за 2007-2008 гг., т/га)
Варианты предшественников Без удобре- N16(^150 Прибавка Эффект
ний от N биол. от удобрений взаимодействия
т/га % т/га % т/га %
Тимофеевка N0 3,02 5,24 - - 2,22 75 2,22 75
Клевер луговой 4,44 5,60 1,42 47 1,16 26 2,58 85
Люцерна 4,88 5,78 1,86 62 0,90 18 2,76 91
Лядвенец 4,82 5,92 1,80 60 1,10 23 2,90 96
Козлятник 4,85 6,12 1,83 61 1,27 26 3,10 103
Клевер + люцерна 4,63 5,68 1,61 53 1,05 23 2,66 88
Клевер + лядвенец 4,95 5,68 1,93 64 0,73 15 2,66 88
Клевер + козлятник 4,80 6,16 1,78 59 1,36 28 3,14 104
Клевер + тимофеевка 3,58 4,56 0,56 18 0,98 27 1,54 51
Люцерна + тимофеевка 4,10 4,70 1,08 36 0,60 15 1,68 56
Лядвенец + тимофеевка 3,44 5,19 0,42 14 1,75 51 2,17 72
Козлятник + тимофеевка 3,66 4,64 0,64 21 0,98 27 1,62 54
Клевер + люцерна + тимофеевка 3,49 5,02 0,47 16 1,53 44 2,00 66
Клевер + лядвенец + тимофеевка 3,58 5,05 0,56 18 1,47 41 2,03 67
Клевер + козлятник + тимофеевка 3,14 4,96 0,12 4 1,82 58 1,94 64
#СР05,т/га 0,25 0,11 - - - - - -
2. Влияние состава предшественников и азотных удобрений на запасы нитратного азота _в почве под озимой пшеницей весной в кущение (слой 0-60 см)_
Группы предшественников Запасы N-NO3 в почве Увеличение запасов N-NO3 в почве от 100 кг/га N удобрения Затраты N удобрений на повышение запасов N-NO3 в почве на 100 кг/га
2007 г. 2008 г. В среднем за 2007-2008 гг.
N0 Ni60 N0 N160 N0 N160
Одновидовые посевы многолетних бобовых трав 35 30-40 135 89-179 54 42-64 194 165-249 44 30-64 164 89-249 75 78 138 128
Двухкомпонентные бобовые смеси 32 24-42 169 117-201 47 42-52 160 116-191 40 24-52 164 116-201 78 71-86 128 116-141
Двухкомпонентные бобово-злаковые смеси 40 32-58 172 106-243 52 36-65 97 61-164 46 32-65 134 61-243 54 28-81 185 123-357
Трехкомпонентные бобово-злаковые смеси 30 29-31 153 94-202 56 44-69 142 104-167 43 29-69 148 94-202 65 54-77 154 130-185
Примечание. Над чертой в среднем по вариантам, кг/га, под чертой диапазон варьирования.
Урожайность зерна максимального достигнутого уровня 5,7-6,2 т/га в среднем по двум полям обеспечивалась при предпосевном внесении М60К.150 и N100 рано весной в подкормку по пласту различных видов многолетних бобовых трав и их двойных смесей с клевером луговым. Эффективность взаимодействия биологического азота и азота удобрений на этих вариантах достигал 2,58-3,14 т/га, или 85-104% к показателю по пласту неудобренной тимофеевки (табл. 1).
При достигнутой урожайности озимой пшеницы содержание сырого белка в зерне без удобрений было низким и в 2007 г. изменялось в пределах 7,81-11,59%, в 2008 г. - 9,01-10,72% в зависимости от предшественников без четкой связи с их составом. Внесение азота 160 кг/га совместно с калием с переносом большей части дозы в ранневесеннюю подкормку повышало содержание белка в зерне соответственно по годам до 8,61-12,31% и до 10,32-12,03%. Причем в 2008 г. азотные удобрения параллельно с ростом урожайности обеспечивали и повышение белковости зерна. В 2007 г. положительное влияние их на качество зерна было менее четким и наиболее заметно проявлялось в вариантах пластов тройных бобово-злаковых смесей с участием клевера, люцерны, лядвенца и тимофеевки, а также по пласту двойных бобово-злаковых смесей с их участием.
Следовательно, на дерново-подзолистых почвах Центрального Нечерноземья среднего уровня окультуренно-сти с содержанием гумуса до 2,5% получить высококачественное зерно озимой пшеницы при одной ранневе-сенней подкормке даже по пласту бобовых и бобово-злаковых трав с высокой долей бобового компонента весьма проблематично. Для доведения содержания сырого белка в зерне до показателей, присущих категориям ценного и сильного зерна, следует использовать дробное внесение азотного удобрения. Но этот прием приводит к существенному росту себестоимости зерна.
Нами установлено, что к началу активного потребления азота растениями через 2-3 недели после схода снега весной в почве за счет остаточных количеств и внесения азотной подкормки был создан широкий диапазон запасов нитратного азота, слабо различающийся в зависимости от видового состава предшественников. В группе одновидовых посевов многолетних бобовых трав и их смесей - от 24-42 кг/га до 201-249 кг/га, в группе двойных и тройных бобово-злаковых смесей - от 29-44 кг/га до 202-243 кг/га (табл. 2).
Диапазон содержания общего азота в растениях при этом в зависимости от предшественников и удобрений составил 3,03-4,99% и 2,61-4,87%, в фазе колошение-цветение - 1,35-2,39% и 1,16-2,32% соответственно по пласту бобовых трав и бобово-злаковых смесей (табл. 3).
Расчеты показывают, что в среднем по двум полям внесение 160 кг/га азота осенью и весной в соотношении 1:2 повышало запасы N-N03 в слое почвы 0-60 см в сравнении с неудобренным фоном весной в группе пластов бобовых трав на 120-124 кг/га, в группе бобово-злаковых на 88-105 кг/га, а в расчете на 100 кг/га азота в среднем соответственно на 80 и 60 кг/га. При этом затраты азота удобрений на сдвиг запасов N-N03 в почве на 100 кг, составили 128-138 кг/га (пласт бобовых трав) и 154-185 кг/га (пласт бобо-злаковых смесей) или в среднем 130 и 170 кг/га (табл. 2). Более высокие величины затрат и меньшие размеры нормативов увеличения запасов N-N03 от единицы внесенного азота в группе бобово-злаковых предшественников обусловлены очевидно усилением процессов микробной иммобилизации азота удобрений в почве.
При содержании общего азота в растениях озимой пшеницы, высеваемой по пласту многолетних бобовых трав и их смесей, весной в кущение в среднем по двум полям (3,34-3,38%), а по пласту бобово-злаковых смесей -2,92-3,04% применение азотных удобрений повышало его соответственно до 4,22-4,59% и до 4,21-4,32%. В расчете на 100 кг/га азота удобрений это составляет 0,52-0,78% и 0,80-0,81%, а затраты азота удобрений на сдвиг содержания общего азота в растениях на 0,1% в этот период в группе бобовых предшественников составили 13-19 кг/га, в группе бобово-злаковых - 12 кг/га (табл. 3).
Найденные нами показатели являются ориентировочными и могут быть использованными для расчета доз первой азотной подкормки по количеству нитратного азота в почве или по содержанию общего азота в растениях в сходных почвенно-климатических условиях. Уточнение их следует проводить по результатам специальных диагностических опытов на более широком диапазоне доз азотных удобрений и предшественников, включая занятые пары и пропашные культуры.
Сопоставление величин урожайности и качества зерна с запасами нитратного азота в почве и с содержанием общего азота в растениях весной в кущение, а также с количеством азота в растениях в начале формирования зерна (колошение-цветение) свидетельствует о наличии
3. Влияние состава предшественников и азотных удобрений на содержание общего азота
в растениях озимои пшеницы весной в кущение
Группы предшественников Содержание No6n,, % Увеличение содержания No6ffl. в растениях от 100 кг/га азота удобрений,% Затраты азота удобрений на сдвиг содержания N06ni. в растениях на 0,1%, кг
2007 г. 2008 г. В среднем за 2007-2008 гг.
N0 Ni6o N0 N160 N„ N160
Одновидовые посевы многолетних бобовых трав 3.48 3,20-3,90 3.97 3,80-4,09 3.27 3,08-3,56 4.47 4,17-4,66 3.38 3,08-3,90 4.22 3,80-4,66 0,52 19
Двухкомпонентные бобовые смеси 3.64 3,40-3,79 4.42 4,21-4,62 3.05 3,03-3,09 4.76 4,40-4,99 3.34 3,03-3,79 4.59 4,21-4,99 0,78 13
Двухкомпонентные бобо-во-злаковые смеси 3.06 2,79-3,34 3.80 3,66-3,98 2.78 2,61-3,17 4.62 4,27-4,87 2.92 2,61-3,34 4.21 3,66-4,87 0,81 12
Трехкомпонентные бобо-во-злаковые смеси 3.10 2,98-3,31 4.23 4,11-4,29 2.97 2,91-3,01 4.41 4,13-4,56 3.04 2,91-3,31 4.32 4,11-4,56 0,80 12
Примечание. Над чертой в среднем по вариантам, %, под чертой диапазон варьирования.
4. Показатели обеспеченности почвы (слой 0-60 см) и растений азотом для получения
урожайности зерна достигнутого максимального уровня и качества 2007-2008 гг.
Предшественник Урожайность, т/га Сырой белок, % N-NO3 в почве весной в кущение, кг/га Содержание N06ffl в растениях, %
кущение колошение-цветение
Пласт многолетних бобовых трав трех лет пользования 5,5-6,0 10,5-11,5 75-100 4,4-4,8 1,8-2,4
Пласт многолетних бобо-злаковых трав трех лет пользования 4,5-5,5 10,6-11,3 100-125 4,2-4,9 1,6-2,3
между ними тесной корреляционной связи(г = 0,68-0,94), которая имеет как линейный, так и затухающий характер и выражается уравнениями регрессии:
У(Б) = а,№-5п(Р) + а2Ып(Р), где: У— урожайность, т/га; Б содержание сырого белка, %; Ып - запасы N-N03 в почве, кг/га; Шп = 1 кг/га; ЫР -содержание общего азота в растениях, %; \ЫР =1%.
Согласно полученным зависимостям, урожайность пшеницы озимой (5,5-6,0 т/га), выращиваемой по пласту многолетних бобовых трав, близкая к достигнутому максимуму (91-96%) с содержанием сырого белка 10,5-11,5%, создавалась при запасах нитратного азота в почве весной в кущение не менее 75-100 кг/га, что составляло порядка 60% общего выноса азота урожаем зерна
и соломы (табл. 4). Содержание общего азота в растениях при этом в фазы кущения и колошения-цветения составляли соответственно 4,4-4,8% и 1,7-2,4%. При выращивании озимой пшеницы по пласту бобово-злаковых смесей общий уровень урожайности был ниже. Близкая к максимальной урожайность (4,5-5,5 т/га) создавалась при более высоких весенних запасах № N03 в сравнении с пластом бобовых трав (100-125 кг/га), что составляет около 80% суммарного выноса азота. При этом содержание сырого белка в зерне составляло 11,0-11,5%. Для получения указанной урожайности и качества зерна содержание общего азота в растениях весной в кущение должно быть не ниже 4,2-4,9%, в фазе колошения-цветения 1,6-2,3%.
Литература
1. Горшкова М.А. Почвенно-растительная диагностика минерального питания зерновых культур макро- и микроэлементами / Совершенствование системы диагностики питания сельскохозяйственных растений // Тез. докл. 12 Всесоюзного координационного научн-метод. совещ. М., 1985. С 54-56.
2. Захаров В.Н. Диагностика азотной подкормки озимой пшеницы в центральных областях Нечерноземной зоны РСФСР // Бюл. ВИУА, 1990, № 98. С. 66-70.
3. Шафран С.А. Оптимизация азотного питания зерновых культур при различной обеспеченности дерново-подзолистых почв фосфором и калием: Автореф. дис. доктора с.-х. наук. М., 1995. - 51 с.
4. Дерюгин И.П., Новиков H.H., Ушакова Т.Ф., Лакалина О.И. Диагностика азотного питания для регулирования качества зерна яровой пшеницы // Бюл. ВИУА, 1990, № 98. С. 70-76.
5. Посыпанов Г.С., Баткова Т.В., Чернова В.И. Биологическая фиксация азота воздуха клевером луговым в зависимости от состава фитоценоза и уровня минерального питания. Изв. ТСХА. Вып. 2. 1991. - С. 251-263.
6. Лукин С.М. Значение биологической азотфиксации бобовых в балансе азота в земледелии Нечерноземной зоны России // Агрохимия, 1995, № 8. - С. 11-17.
7. Азаров Б.Ф. Симбиотический азот в земледелии Центрально-Черноземной зоны Российской Федерации // Автореф. дис. доктора с.-х. наук. - М., 1995. - 59 с.
8. Конончук В.В. Оптимизация системы удобрения в зернокормовом севообороте на светло-каштановой почве Поволжья при орошении // Автореф. дис. доктора с.-х. наук. М., 2004. - 37 с.
