CC BY
58
DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11007 УДК 633.11 «321» : 631.81
Оптимизация минерального питания яровой пшеницы на черноземе обыкновенном
С. В. ПАСЬКО, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник (e-mail: [email protected]) А. В. ФЕДЮШКИН, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник Федеральный Ростовский аграрный научный центр, ул. Институтская, 1, пос. Рассвет, Аксайский р-н, Ростовская обл., 346735, Российская Федерация
Резюме. Цель исследований - оптимизировать минеральное питание яровой пшеницы сорта Донская элегия. Работу проводили в 2016-2017 гг. в Ростовской области в стационарном опыте с длительным систематическим применением удобрений. Схема опыта включала следующие варианты: без удобрений (контроль); N40; N90; Р60; Р90; К60; К90; N40P60; N40K60; N40P60K60; N90P90Kg0. Учитывали водопотребление растений яровой пшеницы, урожайность и баланс элементов питания. Почва опытного участка - чернозём обыкновенный, кратковременно промерзающий, повторность - трехкратная, площадь делянки - 140 м2, агротехника - рекомендуемая для зоны. Внесение минеральных удобрений в результате более продуктивного использования влаги снижало ее расход на производство единицы сухого вещества растений до 43,9...46,4 %. В варианте с минеральными удобрениями в дозе N90P90K90 коэффициент водопотребления был наименьшим -429...411 м3/т, что связано с оптимальным расходом влаги на формирование единицы сухого вещества пшеницы. Применение удобрений во всех вариантах достоверно увеличивало урожайность яровой пшеницы. Самая высокая величина этого показателя (3,81 т/га) отмечена на фоне дозы N90P90K90. Только в этом варианте отмечали положительный баланс элементов питания в почве - 10 кг/га N, 52 кг/га Р2О5 и 17кг/га К2О. Самая высокая окупаемость достигнута при использовании только азотных удобрений в дозе N40 - 14 кг/кг д.в. Внесение полного минерального удобрения в дозе N90P90K90 обеспечило величину этого показателя в размере 6,7 кг/кг д.в. Ключевые слова: яровая пшеница, минеральное питание, доза удобрений, урожайность, окупаемость удобрений. Для цитирования: Пасько С. В., Федюшкин А. В. Оптимизация минерального питания яровой пшеницы на черноземе обыкновенном//Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 10. С. 33-36. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11007.
Яровая пшеница - важная продовольственная культура, спрос на которую, в особенности твердых сортов, с каждым годом только возрастает [1, 2]. В России на ее долю ежегодно приходится около 33 % всех посевных площадей или примерно 14 млн га, в Ростовской области - 84 тыс. га [3]. Основные районы возделывания этой культуры в РФ - Западная и Восточная Сибирь, Поволжье, Урал, Центрально-Черноземная зона [4].
Одна из причин недостаточной востребованности яровой пшеницы сельхозпроизводителями - невысокая и неустойчивая по годам урожайность, которая по данным Минсельхоза в Ростовской области не превышает 1,4 т/га [3, 5]. В условиях неустойчивого увлажнения, в которых влагообеспеченность оказывает значительное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур, существует острая необходимость в оптимизации некоторых приемов их возделывания [6, 7, 8].
Ключевую роль в вопросе повышения урожайности яровой пшеницы, по мнению ряда авторов, играет использование минеральных удобрений, а потому необходим дифференцированный подход к установлению их затрат для обеспечения планируемогоуровняурожайно-
сти при интенсивной технологии возделывания с учетом погодных и агротехнических условий [9, 10, 11]. Кроме того, немаловажный элемент технологии возделывания любой культуры - сорт, именно его свойства определяют приспособленность к неблагоприятным условиям среды, технологичность, отзывчивость на удобрения, что, в итоге, отражается на урожайности [12].
Цель исследований - оптимизировать минеральное питание яровой пшеницы сорта Донская элегия при возделывании в условиях Приазовской зоны Ростовской области.
Условия, материалы и методы. Полевые исследования проводили в 2016-2017 гг. на опытном поле ФГБНУ ФРАНЦ (ранее ФГБНУ «ДЗНИИСХ») в стационарах с длительным систематическим применением удобрений в севооборотах. Лабораторные анализы выполняли в испытательной лаборатории ФГБНУ ФРАНЦ.
Почва опытного участка - чернозём обыкновенный, кратковременно промерзающий, тяжелосуглинистый, местами легкоглинистый. По профилю почвы он относительно выровнен, что адекватно валовому составу, обусловленному однородностью первичных и вторичных глинистых минералов, гумуса (по И. В. Тюрину в модификации С. Н. Симакова) - 3,6...4,0 %, валового азота - 0,22.0,24 (ГОСТ 260107-84), общего фосфора - 0,17.0,18, калия - 2,3.2,4 % (ГОСТ 26261-84), минерального азота и подвижного фосфора (по Ма-чигину) - низкое, калия (по Мачигину) - повышенное. Специфический признак почвы - миграция карбонатов, сопровождающаяся образованием карбонатного иллювиального горизонта ниже гумусового. Сумма поглощённых оснований в пахотном слое в среднем 40 мг-экв./100 г почвы, в их составе больше всего кальция - 85 %, магния - около 10 %, натрия - 3 %. Вниз по профилю количество магния возрастает и на глубине 150.200 см превышает или выравнивается с содержанием кальция. Реакция почвенной среды Ап - нейтральная или слабощелочная. В нижних горизонтах при изменении соотношения обменных катионов в сторону увеличения магния она становится более щелочной. Плотность гумусового горизонта не превышает 1,4 г/ см3, в пахотном - колеблется от 1,0 до 1,2. Пахотный слой имеет вполне удовлетворительную пористость -50.60 % от объёма. Водный режим почвы непромывной, характеризуется наличием периодически увлажнённого горизонта, куда влага не проникает.
Годы исследования отличались по количеству выпадавших осадков и температурному режиму в период вегетации яровой пшеницы, что оказало влияние на развитие растений и соответственно урожайность. В 2016 г. отмечали обильные осадки в зимний период (161 мм) с положительными температурами, что благоприятно сказалось на накоплении влаги к посеву. В период вегетации выпало 249 мм осадков (рис. 1), что вместе с температурой воздуха на уровне среднемно-голетней (рис. 2) позволило растениям интенсивно развиваться и формировать высокий урожай.
Отличительной особенностью 2017 г. было неравномерное распределение осадков и повышенная
140
120
? 100
?
80
со
О * 60
ч
га о 40
О
20
0
IX
III IV V VI VII
Рис. 1. Количество осадков в годы проведения исследований: о - 2015-2016 сельскохозяйственный год; □ - 2016-2017 сельскохозяйственный год; — ♦--среднемного-
Вариант
Рис. 2. Температура воздуха в годы проведения исследований:
скохозяйственный год; —■-- 2016-2017 сельскохозяйственный год;
летнее.
температура воздуха. За зимний период их выпало на 44,4 мм меньше нормы, причем более 50 % в феврале, в сочетании с обильными осадками в марте к посеву в почве отмечали достаточное количество влаги для появления дружных всходов. В период вегетации пшеницы осадки выпадали неравномерно, их общее количество составило всего 189 мм, причем почти 40 % пришлось на апрель, а в остальные месяцы количество осадков было ниже среднемноголетней нормы, что вместе с повышенной температурой воздуха отрицательно сказалось на развитии растений и привело к резкому снижению урожайности.
Материалом для исследования служила яровая твердая пшеница селекции Донского НИИСХ сорта Донская элегия. Схема внесения удобрений включала следующие варианты: без удобрений (контроль); N ; р; р; К; К; NP; N К ; N Р К ■ N Р К
90' 60' 90' 60' 90' 40 60' 40 60' 40 60 60' 90 90 90'
Фосфорные и калийные удобрения вносили под основную обработку, азотные - в подкормку в виде аммиачной селитры (34,5 %) в фазе кущения и выхода в трубку. Норма высева - 5 млн шт. всхожих семян/ га. Общая площадь делянок - 140 м2, учётная - 70 м2, повторность - трёхкратная, расположение - рендо-мизированными блоками, предшественник - озимая пшеница, агротехника - рекомендуемая для зоны.
Фенологические наблюдения осуществляли по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1989), содержание влаги в почве - по ГОСТ 28268-89. Учёт урожая и определение сухого вещества выполняли по стандартным методикам. Математическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа по Б. А. Доспехову [13].
Результаты и обсуждение. В 2016 г. во всех вариантах перед посевом запасы влаги в метровом слое почвы характеризовались как хорошие, что
способствовало появлению дружных всходов и с учетом обильных осадков формированию большой вегетативной массы. В 2017 г. запасы влаги перед посевом были удовлетворительными - в среднем 121 мм, что привело к уменьшению вегетативной массы яровой пшеницы (табл. 1).
Неравноценные условия увлажнения в период вегетации привели к значительным изменениям суммарного расхода влаги растениями по годам исследований. В более засушливом 2017 г. величина этого показателя уменьшилась в среднем на 61 мм, по сравнению с 2016 г., что отрицательно сказалось на накоплении сухого вещества, которое сократилось в зависимости от вариантов опыта на 0,46...1,58 т/га.
Внесение удобрений привело к заметному увеличению (до 36.48 мм) суммарного расхода влаги в оба года испытаний, причем самую высокую величину этого показателя
Таблица 1. Влагообеспеченность и коэффициент водопотребления растений яровой пшеницы
- 2015-2016сель-*--среднемного-
Запасы влаги в слое 0...100 см, мм
посев
уборка
Суммарный расход влаги, мм
Контроль
N40
N90
P60
K90 K60
N90p
N>60
N Р К
40 60 60
N Р К
90 90 90
Среднее
НСР05
Контроль
N40 N90
P60 PK90
KK60
K90
N P NN40PK60
4060
N Р К 406060
^0Р6Д0
Среднее НСР
149 145 147
150
145
151
146
147
146 144
152
147 7
124 121
119 122
120 121 119 118
119 118 118
120 5
92
84 75 90
85
93 87
86 80 75 64 83 4
78 61 54 61 61 66 63 51 50 47 24 56 4
2016 г.
306 310 321 309
309
307
308
310 315 318 337 314 18
2017 г.
235
252 254 250 248
244
245 256 258 260 283
253 15
Содержание сухого вещества перед уборкой, т/га
Коэффициент водопотребления, м3/т
4,0 5,19
6.72
4.73
5.11 4,64
4.71 5,98 6,42 7,70 7,86
5.73
1.12
3,04 4,11 5,90 4,07 3,53
3.74 4,03 5,52 5,80 5,38 6,84
4.72 0,95
765 597 478
653 605 662
654 518 491
413 429 570 25
773
613 431
614 703 652 608 464 445 483
414 564 23
Таблица 2. Урожайность яровой пшеницы, т/га
Вариант
2016 г.
2017 г.
Контроль
N40
„60 К90 К60
К90
N Р
м40К60
40 60
N Р К
40 60 60
N Р К
90 90 90
Среднее НСР„с
2,38 2,82 3,74 2,69 2,81 2,51 2,59 3,25 3,47 3,68 4,06 3,09 0,24
1,65 2,31 2,58 1,92 1,87 1,79 1,84 2,58 2,83 3,07 3,56 2,36 0,18
Среднее
2,01 2,57 3,16 2,31 2,34 2,15 2,22 2,92 3,15 3,38 3,81
на 31
отмечали в варианте с внесением ^0Р90К90 мм и 48 мм больше, чем в контроле, соответственно годам исследования, что связано с интенсивным использованием почвенных запасов на формирование вегетативной массы растений, увеличившейся, по сравнению с контролем, в 2016 и 2017 гг. в 1,97 и 2,25 раза соответственно.
Использование минеральных туков повлияло на коэффициент водопотребления, существенно снижавшийся во всех удобренных вариантах, по сравнению с контролем, в оба года исследований. Причем на фоне и совместного внесения азотно-фосфорных, азотно-калийных и полного минерального удобрений величина этого показателя уменьшалась наиболее интенсивно (соответственно на 287, 247, 274, 352, 336 мм
Таблица 3. Баланс элементов питания, среднее за 2016-2017 гг. (кг/га)
по-видимому, достигается оптимальное сочетание элементов питания для интенсивного формирования вегетативной массы, что позволяет сократить расход продуктивной влаги на транспирацию.
Применение минеральных удобрений приводило к достоверному увеличению урожайности во всех вариантах опыта в оба года исследования (табл. 2). В среднем за два года самую высокую прибавку отмечали при внесении ^0Р90К90 - 89,55 % к контролю, что связано с лучшим обеспечением растений питательными элементами.
Метеоусловия лет исследования оказывали значимое влияние на урожайность. Так, в более влагоо-беспеченном 2016 г. она была выше, чем в 2017 г., в среднем по вариантам опыта на 0,73 т/га. Необходимо отметить, что совместное применение минеральных туков существенно снижало разницу в урожайности, несмотря на различия по влагообеспеченности. Так, если в контроле сбор зерна в 2017 г. был на 30,7 % ниже, чем в 2016 г., то при внесении ^0Р60 разница сокращалась до 20,6 %. Применение полного минерального удобрения в дозе ^0Р90К90 уменьшало разрыв до 12,3 %, что подтверждает вывод о более экономном расходовании влаги растениями яровой пшеницы при оптимальном содержании элементов питания в почве. Использование только азотных, фосфорных и калийных удобрений не способствовало снижению разницы в урожайности по годам, поскольку растения яровой пшеницы при высокой обеспеченности одним из элементов питания начинали испытывать недостаток в других.
Вариант
Приход Расход Баланс
N Р2Р5 кр N Р2Р5 К2Р N Р2Р5 К2Р
14 2 5 40 27 40 -25 -25 -35
55 2 5 62 30 54 -6 -28 -49
108 2 5 86 36 65 22 -35 -60
15 62 5 51 29 51 -36 33 -46
15 92 5 49 34 59 -34 58 -54
15 2 65 52 29 54 -37 -27 10
15 2 95 51 33 52 -36 -31 43
57 62 5 69 34 62 -12 28 -57
57 2 65 82 35 78 -24 -33 -14
57 62 65 75 38 77 -18 24 -12
108 92 95 98 40 78 10 52 17
Контроль
N40 ¡>
РР60 РК90 КК60
К90
N Р
^0К60
40 60
Ж»
в 2016 г.; на 342, 309, 328, 290, 359 мм в 2017 г.), что, вероятно, связано с более продуктивным расходом доступной для растений влаги на формирование мощной вегетативной массы растений. В варианте с ^0Р90К90 коэффициент водопотребления был наименьшим в оба года исследований, снизившись, по сравнению с контролем, на 43,9 % и 46,4 % соответственно. Необходимо отметить, что несмотря на значительные различия во влагообеспеченности вегетационных периодов яровой пшеницы величина этого показателя в 2017 г. была на 15 м3/т меньше, чем в 2016 г., что связано со снижением массы сухого вещества растений.
Следовательно, применение минеральных туков позволяет растениям яровой пшеницы более экономно расходовать почвенную влагу на формирование единицы сухого вещества. При
Как показали расчеты, положительный баланс по всем трем элементам питания формировался в варианте с внесением полного удобрения в дозе ^0Р90К90 (табл. 3). Кроме того, положительный баланс азота отмечали при внесении только азотных удобрений в дозе поскольку в этом варианте потребность растений в азоте полностью покрывали удобрения.
Положительный баланс фосфора отмечен во всех вариантах с внесением фосфорных удобрений с наи-
15 14,0
I О 12,0
а
ю ¡н 10,0 8,0
■а
н * о > 6,0
4,0
О
л с 2,0
1? 0,0
О
N4
N9
К90 N4(^60 ^0К60 М40Р60К60 ^0Р90К90
внесении в почву ^0Р90К90,
Рис. 3. Окупаемость удобрений, вносимых под яровую пшеницу среднее за 2016-2017 гг. (кг/кг д.в.).
Р
Р
к
60
90
60
большей величиной этого показателя при дозе Р90. Выводы. Внесение минеральных удобрений под
Баланс калия оказался положительным при раздель- яровую пшеницу, обеспечивая более продуктивное
ном его внесении и применении полного минерального использование влаги, снижало ее расход на про-
удобрения в дозе ^0Р90К90. В остальных вариантах изводство единицы сухого вещества растений до
баланс был отрицательным, поскольку при совместном 43,9.46,4 %. В варианте с дозой ^0Р90К90 коэффи-
использовании удобрений в количествах, не обеспечи- циент водопотребления был наименьшим - 429.411
вающих оптимальное сочетание питательных веществ м3/т, что связано с наиболее близким к оптимальному
резко возрастает их расход на формирование единицы расходом влаги на формирование единицы сухого
продукции, соответственно потребность в калии сильно вещества пшеницы.
увеличивается. Самая высокая урожайность отмечена также при
Расчет окупаемости показал, что лучшим был вари- использовании полного удобрения в дозе ^0Р90К90,
ант использования только азотных удобрений в дозе что обеспечивало формирование высокопродук-
в котором она достигала 14 кг/кг д.в. Внесение тивных посевов с урожайностью 3,81 т/га, что на
фосфорных и калийных удобрений не обеспечивало 89,55 % больше, чем в контроле. В этом же варианте
достоверной прибавки урожайности и, как следствие, зафиксирован положительный баланс элементов
не позволяло окупить затраты на их применение (рис. питания.
3). Внесение полного минерального удобрения в дозе Самая высокая окупаемость (14 кг/кг д.в.) достигну-
^0Р90К90 позволяло не только получить самую высо- та при использовании только азотных удобрений в дозе
кую прибавку урожая, но и обеспечить окупаемость При внесении полного минерального удобрения в
их использования в размере 6,7 кг зерна на 1 кг д.в. дозе ^0Р90К90 величина этого показателя составляла
удобрений. 6,7 кг/кг д.в.
Литература.
1. Вошедский Н. Н., Гринько А. В. Выращивание яровой твердой пшеницы в условиях Ростовской области // Известия Оренбургского ГАУ. 2016. № 3. С. 23-26.
2. Агафонов Е. В., Олеинов В. Н. Урожайность и качество зерна новых сортов яровой пшеницы в Ростовской области // Плодородие. 2008. № 5 (44). С. 40.
3. Гринько А. В., Кулыгин В. А. Влияние уровней минерального питания на продуктивность яровой пшеницы Мелодия Дона на черноземе обыкновенном// Научный альманах. 2016. № 10-2 (24). С. 238-243.
4. Сандакова Г. И. Научное обоснование зон оптимального размещения производства и глубокой переработки высококачественного зерна яровой пшеницы в степи Южного Урала. Оренбург: ООО Агентство «Пресса», 2012. 222 с.
5. Гринько А. В., Кулыгин В. А. Эффективность использования удобрений на яровой пшенице в Ростовской области // Экономика и бизнес: теория и практика. 2018. № 3. С. 49-51.
6. Колпаков Ю. В., Тимошин А. А., Распутин М. В. Повышение производства высококачественного зерна // Вестник Омского государственного аграрного университета. 2001. № 2. С. 17-19.
7. Федюшкин А. В., Парамонов А. В., Медведева В. И. Влияние минеральных удобрений на формирование элементов продуктивности и урожай яровой пшеницы//Научные инновации - аграрному производств: материалы Междунар. науч.-практич. конф., посвящ. 100-летнему юбилею Омского ГАУ. Омск: ФГБОУ ВО Омский ГАУ, 2018. С. 473-477.
8. Федюшкин А. В., Парамонов А. В., Медведева В. И. Влияние систематического применения минеральных удобрений на продуктивность зернотравяного севооборота // Бюллетень науки и практики. 2018. Т. 4. № 6. С. 107-112.
9. Агафонов Е. В., Агафонова Л. Н. Влияние удобрения на урожай яровой пшеницы на мицеллярно-карбонатном черноземе Ростовской области // Агрохимия. 1986. № 5. С. 30-35.
10. Аношкин П. А., Васильев И. В., Скороходов В. Ю. Эффективность применения ресурсосберегающих технологий возделывания яровой мягкой пшеницы в условиях оренбургского Предуралья// Известия Оренбургского ГАУ. 2016. №3. С. 15-16.
11. Парамонов А. В., Пасько С. В., Медведева В. И. Влияние некоторых элементов технологии возделывания на урожайность и сбор белка яровой пшеницы // Известия Оренбургского ГАУ. 2017. № 3. С. 14-16.
12. Поволоцкая Ю. С., Федюшкин А. В. Влияние минеральных удобрений на урожай и качество зерна озимой пшеницы сорта Губернатор Дона, возделываемого по непаровым предшественникам // Бюллетень науки и практики. 2018. Т. 4. № 8. С. 77-83.
13. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). изд. 5-е. М.: Агропромиздат, 1985. 352 с.
Optimization of Mineral Nutrition of Spring Wheat on Ordinary Chernozem
S. V. Pas'ko, A. V. Fedyushkin
Federal Rostov Agrarian Scientific Center, ul. Institutskaya, 1, pos. Rassvet, Aksaiskii r-n, Rostovskaya obl., 346735, Russian Federation
Abstract. The aim of the research was to optimize the mineral nutrition of spring wheat 'Donskaya Elegia'. The work was carried out in 2016-2017 in Rostov region in a stationary experiment with the long-term systematic use of fertilizers. The design of the experiment included the following options: without fertilizers (control); N40; N90; P60; P90; K60; K90; N40P60; N40K60; N40P60K60; N90P90K90. Water consumption by spring wheat plants, yield and balance of nutrients were taken into account. The soil of the experimental site was ordinary chernozem, short-term freezing; the replication was three-fold; the area of the plot was 140 m2; the agrotechnics was that, recommended for the zone. Direct application of mineral fertilizers reduced the consumption of moisture for the production of a unit of dry matter of plants to 43.9-46.4% due to more productive use of water. In the variant of application of mineral fertilizers at a dose of N90P90K90 for spring wheat, the water consumption coefficient was the lowest (429-411 m3/t), which is associated with the optimal moisture consumption for the formation of a dry matter unit of wheat. In all variants, mineral fertilizers significantly increased the yield of spring wheat. The highest value of this parameter (3.81 t/ha) was in the variant of fertilizer application in the dose of N90P90K90. Only this option provided a positive balance of nutrients in the soil: 10 kg/ha of nitrogen, 52 kg/ha of phosphorus and 17 kg/ha of potassium. The highest payback was achieved when using only nitrogen fertilizers at a dose of N40 (14 kg/kg of active substances). The introduction of complete mineral fertilizer at the dose of N90P90K90 provided the value of this indicator in the amount of 6.7 kg/kg of active substances.
Keyword: spring wheat; mineral nutrition; fertilizer dose; yield; fertilizer payback.
Author Details: S. V. Pas'ko, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow (e-mail: [email protected]); A. V. Fedyushkin, Cand. Sc. (Agr.), research fellow.
For citation: Pas'ko S. V., Fedyushkin A. V. Optimization of Mineral Nutrition of Spring Wheat on Ordinary Chernozem // Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2018. Vol. 32. No. 10. Pp. 33-36 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11007.
