CC BY
6_АГРОХИМИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ_
УДК 631.82:633.16
ПРОДУКТИВНОСТЬ ЯЧМЕНЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ДЕРНОВО-СЛАБОПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ
Н.С. Алметов, д.с.-х.н., Марийский ГУ, Л.С. Чернова, к.с.-х.н., А.А. Завалин, д.с.-х.н.,ВНИИА
Оценено влияние доз и соотношений азотных, фосфорных и калийных удобрений на урожайность и качество зерна ячменя в зависимости от гранулометрического состава почв. Установлено, что на дерново-слабоподзолистых почвах Республики Марий Эл с повышенным содержанием Р2О5, средним К2О и близкой к нейтральной рНсол при возделывании ячменя наиболее эффективными дозами минеральных удобрений на среднесуглинистых почвах являются ЫбоРцКба на легкосуглинистых — Ым-юРяКбо и на супесчаных ЫаРдКбо-ы При применении этих доз удобрений наиболее высокая урожайность ячменя, выше качество зерна, окупаемость 1 кг ЫРК и коэффициент использования элементов питания из минеральных удобрений.
Ключевые слова: удобрения, урожайность, окупаемость, качество, коэффициент использования элементов питания, почва, гранулометрический состав.
Ячмень - одна из основных сельскохозяйственных культур Республики Марий-Эл. Его возделывают для продовольственных, технических и кормовых целей. Ячмень имеет короткий период вегетации, слабую корневую систему, отличается высокой требовательностью к элементам питания, поэтому внесение минеральных удобрений - необходимое условие получения высоких урожаев хорошего качества. Однако эффективность минеральных удобрений во многом зависит от почвенно-климатической зоны, агрохимических показателей и гранулометрического состава почвы [1-5]. По данным [6], участие минеральных удобрений в формировании урожайности сельскохозяйственных культур в Нечерноземной зоне составляет 31-37%, а остальная доля приходится на погодные условия. В то же время, при увеличении степени окультуренности почв за счет повышения содержания в ней питательных веществ, роль погодного фактора в формировании урожайности уменьшается [7]. Например, при низкой обеспеченности дерново-подзолистой почвы подвижными формами фосфора и калия их вклад в формирование урожайности ячменя составил 34%, вклад климатического фактора - 38, удобрений - 28%, при оптимальной обеспеченности этими элементами питания - соответственно, 58; 24 и 18%.
Методика. Изучение влияния доз и соотношений азотных, фосфорных и калийных удобрений на урожайность и качество зерна ячменя проводили в 1981-2008 гг. на дерново-слабоподзолистых среднесуглинистых, легкосуглинистых и супесчаных почвах республики Марий Эл. Агрохимические показатели почв следующие: среднесуглинистые почвы (17 опытов) - содержание гумуса (по Тюрину) - 1,5-1,9%, рНсол. -
калия - 8-12 мг/100 г почвы (по Кирсанову), сумма поглощенных оснований (по Каппену-Гильковицу) - 16-21 мг-экв/100 г почвы, гидролитическая кислотность (по Каппену) - 1,5-2,2 мг-экв/100 г почвы; легкосуглинистые почвы (7 опытов) - содержание гумуса - 1,4-1,6%, рНсол - 5,6-6,0, содержание подвижного фосфора - 10-14 и подвижного калия - 11-14 мг/100 г почвы, Б-10-13, Нг - 1,3-1,5 мг-экв/100 г почвы; супесчаные почвы (6 опытов) - содержание гумуса 1,2-1,5%, рНсол - 5,5-6,1, содержание подвижного фосфора 10-14 и подвижного калия - 1013 мг/100 г почвы, Б-8-10, Нг - 1,1-2,0 мг-экв/ 100 г почвы. Предшественник ячменя - озимая рожь. Агротехника общепринятая для условий республики. Сорта ярового ячменя: Московский 121 и Зазерский 85. Общая площадь делянки - 100 м2, учетной - 80 м2 , расположение вариантов систематическое, повторность четырехкратная. Минеральные удобрения в виде №а, Рсд и Кх вносили весной вразброс под предпосевную культивацию. Уборку урожая проводили в фазе полной спелости зерна прямым комбайнированием. Данные урожая приведены к 100%-ной чистоте и стандартной влажности. Метеорологические условия в годы проведения опытов были в основном благоприятными для возделывания ячменя.
Результаты и их обсуждение. Данные учета урожая показали, что изучаемые факторы влияли на урожайность зерна ярового ячменя и его качество (табл.1). При практически одинаковом содержании в почве подвижного фосфора и калия наиболее высокая урожайность зерна без применения минеральных удобрений получена на легкосуглинистых почвах - 27,0 ц/га, на супесчаных почвах она достигала 21,6 и на среднесуглинистых - 18,8 ц/га. Применение минеральных удобрений существенно влияло на урожайность ярового ячменя. Прибавка урожайности от их использования составила 1,4-13,1 ц/га, или 7-70 %. Минимальная прибавка урожайности ячменя (1,4-2,5 ц/га к контролю) получена от фосфорно-калийных удобрений. Максимальное влияние на увеличение продуктивности ячменя оказывали азотные удобрения. Внесение азотных удобрений в дозах 30; 60; 90; 120 кг д.в/га на фоне Р60К60 способствовало увеличению урожайности зерна ячменя на среднесуглинистых почвах на 5,6-7,5 ц/га, на легкосуглинистых на 4,5-7,6 и на супесчаных на 2,8-5,3 ц/га. Окупаемость 1 кг д.в. азотных удобрений при внесении соответствующих доз составила на среднесуглинистых почвах 18,7-6,3 кг, на легкосуглинистых 15,0-5,9 и на супесчаных - 9,3-4,0 кг зерна.
5,5-6,1, содержание подвижного фосфора 10-13 и подвижного
1. Эффективность применения минеральных удобрений под ячмень на дерново-слабоподзолистых почвах
Среднесуглинистые почвы (17 опытов) Легкосуглинистые почвы (7 опытов) Супесчаные почвы (6 опытов)
Вариант опыта урожайность прибавка к окупаемость 1 урожайность прибавка к окупаемость 1 урожайность прибавка к окупаемость 1
ячменя, ц/га контролю, кг ОТК кг ячменя, ц/га контролю, кг ОТК кг ячменя, ц/га контролю, кг №К кг
ц/га зерна ц/га зерна ц/га зерна
1. Контроль 18,8 - - 27,0 - - 21,6 - -
2. К60Р90 26,2 7,4 4,9 33,9 6,9 4,6 24,1 2,5 1,7
3. N60^0 26,0 7,2 6,0 29,9 2,9 2,4 24,5 2,9 2,4
4. Р90К60 21,3 2,5 1,7 29,2 2,2 1,5 23,0 1,4 0,9
5. ^0Р90К60 26,9 8,1 4,5 33,7 6,7 3,7 25,8 4,2 2,3
6. ^0Р90К60 29,7 10,9 5,2 36,2 9,2 4,4 28,1 6,5 3,1
7. N<^90^ 28,8 10,0 4,2 36,8 9,8 4,1 28,3 6,7 2,8
8. N^90^ 28,8 10,0 3,7 36,3 9,3 3,4 27,8 6,2 2,3
9. ^0Р60К60 28,5 9,7 5,4 34,3 7,3 4,1 26,9 5,3 2,9
10. ^Р^К«, 29,1 10,3 4,3 35,5 8,5 3,5 26,9 5,3 2,2
11. НюРшК«, 29,6 10,8 4,0 35,3 8,3 3,1 27,1 5,5 2,0
12. N«^30 28,8 10,0 5,6 34,8 7,8 4,3 27,4 5,8 3,2
13. N«^90X90 31,9 13,1 5,5 34,9 7,9 3,3 28,3 6,7 2,8
14. N«^90X120 31,3 12,5 4,6 35,0 8,0 3,0 28,0 6,4 2,4
НСР05 1,9 2,0 1,9
Наиболее высокая оплата 1 кг азота получена при внесении N30 на фоне Р90К60. Доза азота выше 60 кг/га д.в. не способствовала дальнейшему росту урожайности, при этом окупаемость 1 кг д.в. азота снижалась.
Эффективность фосфорных удобрений была ниже азотных. При внесении фосфорных удобрений в дозах 60; 90; 120; 150 кг д.в/га на фоне N60K60 увеличение урожайности зерна ячменя составило на среднесуглинистых почвах 2,5-3,7 ц/га, на легкосуглинистых 4,4-6,3 и на супесчаных почвах 2,4-3,6 ц/га при окупаемости 1 кг д.в. фосфора на среднесуглинистых почвах 4,2-2,4 кг, на легкосуглинистых почвах 7,3-3,6 и на супесчаных почвах 4,0-2,2 кг зерна. Во всех опытах наиболее высокая прибавка урожайности и окупаемость 1 кг д.в. Р2О5 получена при внесении 90 кг д.в/га фосфора на фоне N60K60. При этом на среднесуглинистых и супесчаных почвах рост урожайности ячменя от внесения фосфорных удобрений был практически одинаковым. На легкосуглинистых почвах эффективность фосфорных удобрений несколько выше.
Эффективность калийных удобрений во многом зависела от гранулометрического состава почвы. Самая высокая прибавка урожайности зерна ячменя от использования калийных удобрений получена на супесчаных почвах. При внесении калийного удобрения в дозах 30; 60; 90; 120 кг д.в/га на фоне N60P90 урожайность зерна ячменя увеличивалась на среднесуглинистых почвах на 2,6-5,7 ц/га при окупаемости 1 кг д.в. К2О 8,7-4,3 кг зерна, на легкосуглинистых почвах на 0,9-2,3 при окупаемости 3,8-0,9 кг зерна и на супесчаных почвах 3,34,2 ц/га при окупаемости 1 кг д.в. К2О 11,0-3,3 кг зерна.
Таким образом, результаты исследований показывают, что оптимальными дозами минеральных удобрений на посевах ячменя на среднесуглинистых почвах являются N60P90K90, на легкосуглинистых почвах - N60-90P90K60, на супесчаных почвах - N60P90K60-90.
Результаты корреляционного и регрессионного анализов зависимости урожайности зерна ячменя от доз и соотношений азотных, фосфорных и калийных удобрений на почвах разного гранулометрического состава выявили положительную связь между урожаем зерна ячменя и дозами минеральных удобрений. Рассмотрим уравнения регрессии, отражающие зависимость урожайности ячменя от доз минеральных удобрений:
для среднесуглинистых почв Y=19,3+0,06N+0,03P+0,05К, коэффициент корреляции г (N) = 0,88, г (Р) = 0,90, г (К) = 0,92; для легкосуглинистых почв: Y=27,1+0,06N+0,04Р+0,01К, г (N) = 0,87, г (Р) = 0,86, г (К) = 0,48; для супесчаных почв: Y =21,2+0,04№0,02Р+0,03К; г (N) = 0,86; г (Р) = 0,72; г (К) = 0,79, где N - доза азота (единичная 30 кг/га), Р - доза Р2О5 (1Р = 30 кг/га), К - доза К2О (1К= 30 кг/га).
Минеральные удобрения существенно влияют на содержание азота, фосфора и калия в зерне и соломе ячменя. Резуль-
таты химического анализа основной и побочной продукции ячменя показали, что с возрастанием доз минеральных удобрений количество азота в зерне повышалось с 1,93 до 2,25% на среднесуглинистых почвах, с 2,05 до 2,35 - на легкосуглинистых и с 2,54 до 2,83% - на супесчаных.
Один из основных показателей качества зерна - содержание белка. Максимальное влияние на белковость зерна ячменя оказали азотные удобрения. При повышении доз азотных удобрений до 90-120 кг д.в/га количество белка в зерне возрастало на 1-2 % по сравнению с контролем, достигая 16,6% на супесчаных, 13,7 - на легкосуглинистых и 13,1% - на среднесуглинистых почвах. Во влажные годы белковость зерна ниже, чем в засушливые. Содержание фосфора в зерне было более стабильным и изменялось с 0,69% Р2О5 без удобрений до 0,78% при К60Р150К60 на среднесуглинистых почвах, с 0,64 до 0,73% - на легкосуглинистых с 0,58 до 0,60% - на супесчаных.
Установлены значительные колебания содержания азота в зерне и соломе и калия в соломе ячменя в зависимости от метеорологических условий. В годы с количеством осадков выше среднемноголетних содержание азота и калия в зерне и соломе снижалось особенно сильно.
Определенное влияние на показатели качества зерна и соломы оказал гранулометрический состав почвы. Так, на супесчаных почвах отмечалось более высокое содержание азота и калия в зерне, калия в соломе и самое низкое количество фосфора в зерне. Белковость зерна на супесчаных почвах была на 2-5% выше, чем на суглинистых почвах, однако выход белка с 1 га больше на легкосуглинистых почвах. Наиболее низкое количество азота в зерне и калия в зерне и соломе отмечалось на среднесуглинистых почвах.
Вынос питательных веществ ячменем зависел от урожайности зерна и соломы, от содержания азота, фосфора и калия в основной и побочной продукции и был самым высоким на легкосуглинистых почвах.
Однако обобщающим показателем выноса питательных веществ урожаем из почвы является потребление элементов питания на формирование 1 т зерна с соответствующим количеством соломы. Установлено (табл. 2), что наибольшее количество азота на формирование 1 т зерна расходовалось на супесчаных почвах, вынос составил 34,7-40,7 кг, в то время как на легкосуглинистых почвах на формирование 1 т урожая использовалось 30,9-36,5 кг, а на среднесуглинистых почвах 29,3-33,9 кг азота. Наименьший расход фосфора на формирование урожая отмечен на супесчаных почвах (7,5-8,5 кг/т) по сравнению с легкосуглинистыми (8,3-9,7 кг/т) и среднесугли-нистыми (9,3-10,8 кг/т) почвами. Калия больше всего потреблялось ячменем на супесчаных почвах - 27,2-31,2 кг/т, в то время как на легкосуглинистых - 24,0-28,1 и на среднесуглинистых - 18,9-23,1 кг/т.
2. Влияние удобрений на вынос азота, фосфора и калия урожаем ячменя и коэффициенты
использования их из удобрений
Вариант опыта Среднесуглинистые почвы Легкосуглинистые почвы Супесчаные почвы
вынос на 1 т зерна* коэффициент использования, % вынос на 1 т зерна* коэффициент использования, % вынос на 1 т зерна* коэффициент использования, %
N Р2О5 К2О N Р2О5 К2О N Р2О5 К2О N Р2О5 К2О N Р2О5 К2О N Р2О5 К2О
Контроль 29,9 9,3 18,9 - - - 30,9 8,4 24,0 - - - 34,8 7,6 29,2 - - -
N60P90 31,2 10,3 20,4 42,5 10,4 - 33,6 9,1 25,3 51,2 9,0 - 37,4 8,2 27,8 25,0 3,9 -
N60K0 31,1 9,7 21,5 41,0 - 34,0 35,4 8,3 24,0 37,3 - 11,8 35,8 7,5 27,2 21,2 - 5,7
Р90К60 29,3 10,1 21,7 - 4,6 17,8 32,0 8,6 24,9 - 2,9 13,2 34,7 8,0 29,0 - 2,3 6,0
N30P90K60 30,5 10,3 21,6 86,0 11,2 37,5 31,9 8,8 25,3 80,3 7,8 34,3 38,5 7,8 31,2 80,3 4,1 29,2
N60P90K60 31,4 10,4 21,8 61,8 14,8 48,8 33,8 8,9 26,1 65,3 10,6 49,7 37,7 8,2 28,4 51,2 7,6 27,8
N90P90K60 33,2 10,4 22,1 43,9 13,7 46,7 36,5 9,2 25,8 56,6 12,4 50,2 39,3 8,3 27,3 40,0 8,0 23,5
N120P90K60 33,9 10,4 22,0 34,6 13,7 46,5 33,9 9,1 26,5 33,0 11,6 52,5 40,7 8,5 27,5 31,7 8,2 22,0
N60P60K50 31,4 10,1 22,0 55,3 19,0 45,5 33,9 9,0 26,1 54,7 13,7 41,3 35,7 8,0 27,1 34,7 8,7 16,2
N60P120K60 30,4 10,6 22,0 53,5 11,0 47,7 32,7 9,4 25,0 54,8 9,0 40,2 38,2 8,0 27,6 46,2 4,3 18,5
N60P150K60 30,9 10,8 22,2 58,5 9,6 50,5 33,5 9,7 25,3 58,2 7,8 41,2 36,6 8,0 26,3 40,2 3,6 13,7
N60P90K30 30,6 10,0 21,5 53,0 12,7 88,3 32,9 9,0 22,6 51,7 9,7 46,7 35,7 8,0 25,2 38,0 6,2 19,3
N60P90K90 30,9 10,1 22,8 70,7 16,4 41,2 33,0 9,1 27,6 53,3 10,1 35,2 36,9 8,0 29,4 48,7 7,0 22,2
N60P90K120 31,2 10,2 23,1 69,0 15,9 30,7 32,5 9,2 28,1 51,0 10,7 28,2 37,7 7,7 30,0 50,7 5,8 17,5
*С учетом соответствующего количества побочной продукции.
Расчет коэффициентов использования (КИ) азота, фосфора и калия из удобрений, произведенный разностным методом, показал, что они изменяются в широких пределах в зависимости от доз и соотношений элементов питания. Самые низкие коэффициенты использования питательных веществ из удобрений на вариантах с парным их сочетанием, с увеличением доз внесения азотных, фосфорных и калийных удобрений коэффициенты использования их из удобрений снижались. Так, если при внесении N30 на фоне Р9оК6о коэффициент использования азота из минеральных удобрений составлял 80,386,0%, то при внесении N¡20 - 31,7-34,6%, КИ фосфора на среднесуглинистых почвах изменялся на фоне ^0К60 с 19% при дозе Р60 до 9,6% при дозе Р150. КИ калия из удобрений на фоне ^0Р90 уменьшался с 88,3% при дозе К30 до 30,7% при дозе К120.
Использование элементов питания из удобрений было различным на почвах разного гранулометрического состава. Наиболее низкие коэффициенты использования питательных веществ из удобрений отмечены на супесчаных почвах. Здесь на оптимальном варианте (^60Р90К60) коэффициенты использования азота составляли 51,2%, фосфора - 7,6, калия -27,8%. На легкосуглинистых почвах на варианте ^0Р90К60 использовалось 65,3% азота, фосфора - 10,6, калия - 49,7%, а на среднесуглинистых, соответственно, 61,8; 14,8 и 48,8%. В целом на среднесуглинистых почвах получены самые высокие коэффициенты использования азота, фосфора и калия из минеральных удобрений.
Выводы. Результаты исследований показали, что на дерново-слабоподзолистых почвах республики Марий Эл, характеризующихся повышенным содержанием подвижного фосфора и средним подвижного калия и близкой к нейтральной реакцией почвенной среды оптимальными дозами минеральных удобрений на посевах ячменя являются на среднесуглинистых почвах N60P90K90, на легкосуглинистых N60.9oP9oK6o и на супесчаных N60P90K60-90. При использовании удобрений в этих дозах отмечена более высокая урожайность зерна ячменя, выше окупаемость 1 кг NPK и коэффициент использования питательных веществ из минеральных удобрений. Литература
1. Державин ЛМ. Интегрированное применение агрохимических средств в зерновом хозяйстве // Агрохимия. - 2007. - №12. - С. 3-17. 2. Минеев В.Г., Ивлев М.М., Аникст ДМ. Удобрение зерновых культур.-М.: Россельхозиздат, 1980.- 160 с. 3. Никитишен В.И., Личко В.И. Формирование продуктивности агроэкосистем при применении минеральных удобрений и действии климатических факторов в условиях ополий Центральной России // Агрохимия. -2008.- №12.- С. 2028. 4. Панников В.Д., Минеев В.Г. Почвы, климат, удобрение, урожай. - М.: Агропромиздат, 1987. - 510 с. 5. Завалин А.А., Пасынков А.В. Азотное питание и прогноз качества зерновых культур. - М.: ВНИИА, 2007. - 208 с. 6. Сычев В.Г. Основные ресурсы урожайности сельскохозяйственных культур и их взаимосвязь. - М.: ЦИНАО, 2003.- 228 с. 7. Шафран С.А., Прошкин В.А. Прогноз содержания фосфора и калия в почве Центральных районов Нечерноземной зоны. - М.: НИИСХ ЦРНЗ, 2006. - 40 с.
BARLEY PRODUCTIVITY AT THE USE OF MINERAL FERTILIZERS ON SODDY-SLIGHTLY PODZOLIC SOILS
N.S. Almetov1, L.S. Chernova2, A.A. Zavalin2 1Mari State University, pl Lenina 1, Yoshkar-Ola, Republic of Mari El, 424001 Russia, 2Pryanishnikov All-Russian Research Institute of Agricultural Chemistry, Russian Academy of Agricultural Sciences,
ul Pryanishnikova 31a, Moscow,127550 Russia
The effect of the application rates and proportions of nitrogen, phosphorus, and potassium fertilizers on the yield and quality of barley grain was assessed depending on the particle-size distribution of soils. It was found that at the growing of barley on soddy-slightly pod-zolic soils of the Republic of Mari El with an increased content of P2O5, a medium content of K2O, and a near-neutral pHKCl, the most efficient application rates of mineral fertilizers were as follows: N60P90K60 for medium loamy soils, Na60-90P90K60 for sandy loamy soils, and N60P90K6o-9ofor loamy sandy soils. These fertilizer rates gave the highest barley yield, the best grain quality, the highest return of 1 kg NPK, and the highest coefficient of utilization offertilizer nutrients.
Keywords: fertilizers, crop yield, return, quality, coefficient of utilization of fertilizer nutrients, soil, particle-size distribution.
