CC BY
61
doi: 10.24411/0235-2451-2020-10302
УДК 631.811
Содержание элементов питания в растениях культур севооборота в длительном стационаре
А. Г. ДЗЮИН
Удмуртский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, ул. Ленина, 1, с. Первомайский, 427007, Российская Федерация
Резюме. Исследования проводили с целью определения оптимальной системы удобрений для обеспечения наилучших условий питания растений и повышения урожайности культур севооборота. Работа выполнена в условиях Среднего Предуралья в стационарном опыте в 1971-2012 гг. Почва дерново-подзолистая среднесуглинистая. Опыт 2-х факторный с четырьмя фонами (нулевой, известь, навоз, известь + навоз) и несколькими вариантами уровней применения минеральных удобрений. Использование различных систем удобрения в среднем за 5 ротаций повысило содержание азота в основной продукции картофеля и кукурузы - на 0,02.. .0,04 %, клевера 1 и 2 гп., яровой пшеницы - на 0,06.0,09 %. Содержание фосфора в основной продукции культур возрастало незначительно (не более 0,04 %). Отмечено увеличение концентрации калия, наибольшее - в зеленой массе кукурузы (на 0,70 %) и клевера 1 и 2 г.п. (на 0,35 % и 0,10 %), наименьшее - в клубнях картофеля и зерне ячменя (на 0,08 %). Известково-органоминеральная система удобрения, которая предусматривает внесение полного минерального удобрения, извести и навоза, способствовала повышению урожайности культур и продуктивности севооборота в среднем за 5 ротаций с 1,98 до 3,34 тыс. зерн. ед./га. В этом варианте отмечено накопление питательных веществ близкое к оптимальному: азота - от 1,69 % в зеленой массе кукурузы до 2,85 % в зерне яровой пшеницы, фосфора - от 0,50 % в клубнях картофеля до 0,99 % в зерне ячменя, калия - от 0,66 % в зерне яровой пшеницы до 2,40 % в сене клевера 2 г.п. В то же время применение удобрений не повышало содержания азота в зерне последних культур севооборота - озимой ржи и ячменя, фосфора - в зеленой массе кукурузы и сене клевера 1 г.п., калия - в зерне озимой ржи и ячменя.
Ключевые слова: севооборот, минеральные удобрения, известь, навоз, содержание азота, содержание калия, содержание фосфора в продукции.
Сведения об авторах: А. П Дзюин, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник (е-mail: ugniish@yandex.ru). Для цитирования: Дзюин А. П. Содержание элементов питания в растениях культур севооборота в длительном стационаре // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т 34. № 3. С. 11-16. doi: 10.24411/0235-2451-2020-10302.
The content of nutrients in plants of the crop rotation in a long-term field experiment
A. G. Dzyuin
Udmurtia Agricultural Research Institute, ul. Lenina, 1, s. Pervomaiskii, 427007, Russian Federation
Abstract. The studies aimed at the determination of the optimal fertilizer system to ensure the best conditions for plant nutrition and increase the yield of crops. The field experiment was performed under conditions of the Middle Urals in 1971-2012. The soil was medium loamy sod-podzolics. The two-factor experiment was conducted against four backgrounds (zero, lime, manure, lime + manure) and included several options of the mineral fertilizer application. The use of various fertilizer systems on average over 5 rotations increased the nitrogen content in the main potato and corn products by 0.02-0.04%, in first- and second-year clover, and in spring wheat - by 0.06-0.09%. The phosphorus content in the main crop products increased slightly (not more than by 0.04%). The largest increase in the concentration of potassium was noted in the green mass of corn (by 0.70%) and in first- and second-year clover (by 0.35% and 0.10%); the smallest increase was noted in potato tubers and barley grains (by 0.08%). The lime, organic and mineral fertilizer system, which provided for the application of complete mineral fertilizer, lime, and manure, contributed to an increase in crop yields and crop rotation on average from 1.98 thousand cereal units/ha to 3.34 thousand cereal units/ha for 5 rotations. In this option, the accumulation of nutrients was close to the optimal one: the content of nitrogen varied from 1.69% in the green mass of corn to 2.85% in the green mass of spring wheat; the content of phosphorus varied from 0.50% in potato tubers to 0.99% in barley grain; the content of potassium varied from 0.66% in spring wheat to 2.40% in second-year clover hay. At the same time, the use of fertilizers did not increase the nitrogen content in the grain of the last cultures in the crop rotation (winter rye and barley) as well as the content of phosphorus in the green mass of corn and first-year clover hay and the content of potassium in the grain of winter rye and barley. Keywords: crop rotation; mineral fertilizers; lime; manure; nitrogen content; potassium content; phosphorus content in products. Author Details: A. G. Dzyuin, Сand. Sc. (Biol.), leading research fellow.
For citation: Dzyuin AG. [The content of nutrients in plants of the crop rotation in a long-term field experiment]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2020; 34(3):11-6. Russian. doi: 10.24411/0235-2451-2020-10302.
Уровень содержания питательных веществ (азота, фосфора, калия и др.) в почве определяет качественный состав растений. Однако публикаций об изменчивости величины этих показателей в продукции культур севооборота при использовании разных систем удобрений очень мало. Поэтому особый интерес представляет изучение влияния систематического применения минеральных удобрений в сочетании с известью и навозом на содержание элементов минерального питания в растениях в многолетних стационарных опытах [1, 2, 3]. При этом по результатам исследований краткосрочного характера, которых, несомненно, имеют определенный интерес известно, что растения кукурузы используют азот, фосфор и калий не только из пахотного, но и из подпахотных слоев почвы [4]. Установлено также, что поглощение питательных веществ из разных слоев почвы имеет важное значение в питании растений ячменя [5]. В то же время в опыте с этой культурой [6] было показано, эффективность азотного удобрения,
внесенного в пахотный горизонт, выше, чем при его заделке в подпахотный, на 20...25 %, фосфорного - на 20...25 %, калийного - на 25.30 %. Однако наступает предел, когда повышение уровня внесения удобрений уже не оказывает влияния на содержание питательных веществ в растении. Так, в модельных опытах В. И. Титовой содержание фосфора в продукции ячменя от дополнительного внесения азота и калия в почву при фоновом содержании подвижных фосфатов 300 и 1300 мг/кг повышалось, а на максимальном изучавшемся фосфатном фоне (2200 мг/кг) - не изменялось [7]. Кроме того, выявлено, что содержание фосфора и калия в зерне яровой пшеницы повышается, если провести озонирование семян [8].
Результаты многолетних экспериментов на Ротам-стедской опытной станции показали роль органического вещества в почве, которое улучшает структуру почвы и обеспечивает нормальный рост и развитие ячменя. Это особенно важно для более эффективного исполь-
зования азотных и фосфорных удобрений, достижения высоких урожаев [9].
Необходимость исследований по оптимизации питания растений, особенно при разработке зональных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, очевидна и подтверждается различными авторами [10, 11, 12].
Цель исследований - выявить оптимальную систему удобрения для обеспечения наилучших условий питания растений и повышения урожайности культур севооборота.
Условия, материалы и методы. Многолетний стационарный эксперимент заложен на полях Удмуртского НИИСХ. Исследования проводили в 1971-2012 гг. Почва опытных участков дерново-среднеподзолистая среднесуглинистая со следующими агрохимическими показателями перед закладкой эксперимента: рН (по ГОСТ 26483-85) - 5,0; Нг (по Каппену, ГОСТ 26212-91)
- 2,7; Б (по Каппену-Гильковицу, ГОСТ 27821-88) - 14,8 ммоль/100 г почвы, Р2О5 и К2О (по Кирсанову, ГОСТ 26207-91) - 52 и 98 мг/кг почвы соответственно, гумус (по Тюрину, ГОСТ 26213-91) - 2,5 %.
Стационарный 2-х факторный опыт с 8-польным севооборотом был заложен в 1971-1972 гг. Чередование культур в севообороте: пар чёрный - озимая рожь - картофель (в 1...3 ротациях) / кукуруза (в 4... 5 ротациях) - яровая пшеница + клевер - клевер 1 г.п.
- клевер 2 г.п. - озимая рожь - ячмень. Фактор А - фон (нулевой, известь, навоз, известь + навоз), фактор В -различные варианты систем минеральных удобрений (табл. 1). В 1-й ротации севооборота средние дозы под культуру составляли ^4РК во 2-
второй ротациях севооборота клевер 1 и 2 г.п. весной подкармливали аммиачной селитрой в дозе Во 2 ротации, кроме того, весной вносили разбросным способом, вручную Р30К30. В 3.5 ротациях на клевере удобрения не применяли. Содержание азота, фосфора и калия в растениях определяли в вариантах со следующими дозами: 1 - 0;
5 - ^0Р28К^
9 - N Р К ;
81 80 102'
6 - ^7Р46К74;
2 - N Р ;
^ 'М7Г 46'
3 - ^7К46;
10 - ^1Р46К102;
7 - N Р К
64 62 74
4 - Р46К46;
11
8 - ^4Р46К74'
^1РЛ2+МЭ. В
в 3й N56P46K46 77'
N Р К
64 63 74
N Р К
81 80 102'
в 4-й - ^0Р28К^
N Р К
47 46 46
микроэлементы ^п, Со, Си, В, Мо), в 5-й - NPK по 10, 20, 40, 50, 60 кг д. в./га. В первых двух ротациях изучали применение фосфорных и калийных удобрений в запас с расчетом на 2.3 года и 7 лет действия, вносили осенью под зяблевую обработку. В 3 и 4 ротациях РК удобрения использовали в дозах, рассчитанных на 2.3 года действия. Расчет осуществляли балансовым методом в зависимости от содержания питательных веществ в почве в конце каждой ротации севооборота на планируемую его продуктивность 40.50 тыс. зерн. ед./га.
В 5-й ротации минеральные удобрения применяли ежегодно в дозах с шестью уровнями под предпосевную обработку почвы. Азотные удобрения во всех ротациях под озимую рожь вносили под предпосевную культивацию и весной в подкормку, под яровые культуры и кукурузу - под предпосевную культивацию. В первой и
Таблица 1. Схема 2-х факторного опыта в 4-й ротации севооборота (1996-2002 гг.)
Фон (фактор А)
о.
N.
Минеральные удобрения (фактор_ Б)
N.
аГ
а?
Н1- 0
И2 - известь Н5 - навоз И2Н5 -известь + навоз
Характеристика фона
навоз внесен только в 1-й ротации в дозе 40 т/га (после первой ротации отнесен к минеральной системе удобрения)
известь вносили в 1 ротации по 1 г.к. - 4 т/га и во 2 ротации по 2 г.к. -7,5 т/га СаСО3 (известково-минеральная система удобрения) навоз вносили во всех 5 ротациях севооборота в дозах 40 + 60 + 60 + 60 + 60 т/га естественной влажности (органоминеральная система удобрения) известь вносили в 1 ротации - 4 т/га СаСО3 и 2 ротации - 7,5 т/га СаСО3, навоз использовали во всех 5 ротациях в дозах 40 + 60 + 60 + 60 + 60 т/га естественной влажности (известково-органРминеральная система удобрения)
среднем за 5 ротаций дозы этих удобрений составили ^4Р60К60. С 3-й ротации севооборота в почву заделывали солому озимой ржи. Стационарный опыт заложен в 2-х повторениях с интервалом во времени один год. Повторность фоновых блоков и вариантов 4-кратная. Фоновые блоки, включающие 11 вариантов, размещены по ярусам с рендомизацией, методом организованных повторений. Площадь делянок соответственно по закладкам: посевной - 114,7 и 119 м2, учётной для зерновых культур - 33,3 и 36,9 м2, картофеля -120,4 м2, кукурузы - 14,0 м2, многолетних трав - 11,6. 12,4 м2. Уборку зерновых культур осуществляли комбайном САМПО 130, картофеля - картофелекопалкой с последующим сбором клубней и взвешиванием на весах, зеленую массу кукурузы и многолетние травы (в фазе цветения) - скашиванием вручную с последующим взвешиванием в поле на весах.
Климат в зоне проведения исследований умеренно-континентальный с продолжительной холодной многоснежной зимой и коротким тёплым летом. По данным агрометеостанции «Ижевск» среднегодовая температура воздуха составляет + 2 0С. Продолжительность периода с температурой воздуха выше 5 0С - 166 дн. (с 20 апреля по 3 октября), их сумма составляет 2365 0С. Характер увлажнения - неустойчивый, в среднем за год выпадает 538 мм осадков. ГТК равен 1,14. Метеорологические условия в годы проведения исследований были типичными для зоны. Из-за сильной засухи пострадали яровая пшеница (1973 г.) и клевер 1 г.п. (1975 г.). Отдельные годы 3 ротации (1988, 1989, 1991, 1995 гг.) характеризовались значительным недостатком влаги в мае-августе (40.72 % от среднемноголетних). Наиболее благоприятными для развития растений по количеству выпавших осадков были вегетационные периоды 1987, 1990, 1993, 1994 гг. В период 4-й ротации севооборота в мае 1999, 2000, 2002 гг., июне - 2001, 2002 и 2003 гг. отмечали прохладную и холодную погоду. В июле в течение всей ротации осадков выпадало меньше нормы (кроме 1999 г.) -12,3.41,9 мм при норме 71 мм. В годы 5-й ротации севооборота в июне-июле 2006, 2008-2010 гг. сложились засушливые условия.
Особенно экстремальным был 2010 г. (ГТК в мае - 0,47, июне - 0,57, июле - 0,43, за лето - 0,64).
Анализ почвы (почвенные образцы отбирали до закладки опыта и после уборки культур в слое 0. 20 см) и растительной продукции осуществляли по действующим методикам и стандартам в аналитической лаборатории Удмуртского НИИСХ. Растительные пробы, взятые в период уборки, анализировали на содержание азота (^ - по
N. о о о
а? о а? N. 0? а? О а? а? •Я
аГ аГ г г аГ аГ г
Таблица 2. Влияние минеральных удобрений на содержание азота, фосфора и калия в основной продукции культур севооборота (среднее за 5 ротаций), % абс. сухое вещество
Культура Среднее за 5 ротаций Содержание в растениях
доза продуктивность, тыс. зерн. ед./га N Р2О5 К2О
без удобрений NPK НСР05 без удобрений NPK НСР05 без удобрений NPK НСР05
Озимая N Р К 2,41 2,33 2,42* 0,08 0,89 0,91 0,04 0,65 0,66 0,06
рожь (зерно) 0,09 0,02 0,01
Картофель М10бРбЛЭ 6,16 1,67 1,76 0,04 0,46 0,50 0,04 2,34 2,53 0,06
(клубни) 0,09 0,04 0,19
Кукуруза (зе- N Р К 106 61 59 2,66 1,49 1,60 0,06 0,65 0,65 0,02 1,92 2,07 0,20
леная масса) 0,06 0 0,15
Яровая пше- N Р К 3,59 2,41 2,83 0,08 0,87 0,84 0,06 0,56 0,56 0,07
ница (зерно) 0,42 - 0,03 0
Клевер 1 г.п. 2,56 2,22 2,32 0,04 0,67 0,69 0,04 2,58 2,82 0,23
(сено) 0,10 0,02 0,24
Клевер 2 г.п. 3,20 2,55 2,58 0,06 0,69 0,76 0,04 2,65 3,01 0,09
(сено) 0,03 0,07 0,36
Озимая ^0Р100К76 3,49 1,68 1,74 0,11 0,92 0,98 0,06 0,73 0,70 0,04
рожь (зерно) 0,06 0,06 - 0,03
Ячмень N Р К 4,19 1,93 2,09 0,04 1,00 0,98 0,04 0,70 0,70 0,06
(зерно) 0,16 - 0,02 0
*в числителе - содержание, в знаменателе - отклонение от контроля.
Кьельдалю (ГОСТ13496.4-93), фосфора (Р2О5) - фотометрическим методом (ГОСТ 26657-97) и калия (К2О)
- на пламенном фотометре ПФМ (ГОСТ 30504-97). Статистическую обработку осуществляли методом дисперсионного анализа.
Результаты и обсуждение. В среднем за 5 ротаций при внесении минеральных удобрений содержание азота в основной продукции культур севооборота повышалось, по сравнению с вариантом без их использования (табл. 2). Прослеживалось существенное увеличение концентрации азота в зерне озимой ржи (1-й культуры), яровой пшеницы, ячменя, клубнях картофеля, зеленой массе кукурузы, сене клевера 1 г.п. и на уровне тенденции - в сене клевера 2 г. п. и озимой ржи, расположенной в севообороте после клевера 2 г. п.
В то же время положительного влияния на содержание фосфора в основной продукции этих культур не отмечено (кроме увеличения у клевера 2 г.п. на 0,07 % при НСР05 - 0,04 %). Зерновые (озимая рожь, яровая пшеница, ячмень) отличались слабым выносом калия. В основной продукции этих культур повышения его содержания от внесения минеральных удобрений практически не произошло. Только с увеличением доз удобрений в отдельные годы отмечали некоторую положительную тенденцию. В клубнях картофеля количество калия при использовании минеральных удобрений достоверно возрастало на 0,19 % (НСР05 - 0,06 %), в сене клевера 1 г. п. - на 0,24 % (НСР05 - 0,23 %), в сене клевера 2 г. п. - на 0,36 % (НСР05 - 0,09 %).
Системы удобрений (с применением минеральных удобрений, извести и навоза) достоверно повышали урожайность культур севооборота, по сравнению с нулевым фоном (табл. 3). Так, сбор озимой ржи увеличивался на 0,23 (первая культура в севообороте) и 0,13 (после клевера) тыс. зерн. ед./га, яровой пшеницы - на 0,14, ячменя - на 0,09 тыс. зерн. ед./га. Урожайность клубней картофеля возросла на 0,33 тыс. зерн. ед./га, зеленой массы кукурузы - на 0,52, сена клевера 1 и 2 г.п.
- на 0,18.0,19 тыс. зерн. ед./га. При этом, как правило, повышение сбора продукции сопровождалось ростом содержания азота и калия в ее отчуждаемой части.
Исходя из величин средних показателей по фонам, количество азота в зерне озимой ржи (первой культуры севооборота) доказуемо увеличилось, по отношению к минеральной системе, взятой в качестве контроля (2,24 %), на 0,20 %. Это можно объяснить внесением
комплекса удобрений в паровом поле. Достоверное увеличение концентрации азота отмечено также в сене 1 и 2 г.п. - на 0,06 и 0,09 % при величине этого показателя в контроле 2,45 и 2,35 % соответственно (см. табл. 3). В клубнях картофеля и зеленой массе кукурузы при высокой их продуктивности (5,55 и 4,28 тыс. зерн. ед./га в среднем по фонам И2, Н5, И2Н5), отмечена лишь тенденция к повышению содержания азота при величине этого показателя в варианте с минеральной системой удобрения (контроль) 1,72 и 1,58 % соответственно, что свидетельствует о «разбавлении» его в большей массе продукции. В зерне яровой пшеницы также наблюдали тенденцию повышения содержания азота на 0,07 % при величине этого показателя в контроле 2,78 %. У замыкающих культур севооборота (озимая рожь и ячмень), отдаленных от навоза, напротив, отмечена тенденция к снижению концентрации азота в зерне на 0,08 и 0,01 %, по отношению к контролю (1,87 и 2,11 % соответственно).
По сравнению со средними данными стационарного опыта ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА [1], проведенного на таких же почвах с аналогичными системами удобрений, выявлены некоторые различия. Так, в зерне озимой ржи (первой культуры) азота в среднем содержалось 2,42 %, что на 0,37 % больше, чем в опытах Ижевской ГСХА, а в зерне предпоследней озимой ржи и последней культуры ячменя - 1,74 и 2,09 % соответственно, что на 0,31 % и 0,51 % меньше, чем в сравниваемом эксперименте. В сене клевера отмечали примерно одинаковое содержание азота (2,32.2,58 %). Такие различия, на наш взгляд, связаны с более коротким (на половину) севооборотом в опытах ГСХА и разными уровнями применения минеральных удобрений.
Содержание фосфора в основной продукции кукурузы и клевера 1 г.п., по сравнению с контролем, в среднем за 5 ротаций не изменялось и составляло 0,65. 0,76 %. У остальных культур рост был незначительным - 0,02.0,04 %. Сравнение результатов исследований Ижевской ГСХА и нашего эксперимента показало, что в зерне первой и предпоследней озимой ржи, а также ячменя среднее содержание фосфора находилось на одном уровне - 0,90 %, 0,87 %, 0,99 % соответственно, в клубнях картофеля - 0,50 %. В зерне яровой пшеницы величина этого показателя составляла 0,85 % (на 0,14 % меньше, чем в опытах ГСХА), сене клевера -0,66.0,70 % (на 0,25.0,19 % больше), зеленой массе
Таблица 3. Влияние фонов в сочетании с минеральными удобрениями на содержание питательных веществ в основной продукции культур севооборота (среднее за 5 ротаций), % абс. сух. вещество
Культура Число лет Вид продукции Фон* Среднее Отклонение НСР05
Н1 (контроль) И2 Н5 И2Н5
Азот
Озимая рожь 5 зерно 2,24 2,56 2,47 2,47 2,44 + 0,20 0,08
Картофель 3 клубни 1,72 1,76 1,77 1,72 1,74 + 0,02 0,04
Кукуруза 2 зеленая масса 1,58 1,58 1,66 1,65 1,62 + 0,04 0,06
Яровая пшеница 5 зерно 2,78 2,80 2,92 2,89 2,85 + 0,07 0,08
Клевер 1 г.п. 5 сено 2,45 2,51 2,52 2,57 2,51 + 0,06 0,04
Клевер 2 г.п. 5 сено 2,35 2,32 2,58 2,52 2,44 + 0,09 0,06
Озимая рожь 5 зерно 1,87 1,84 1,94 1,50 1,79 - 0,08 0,11
Ячмень 5 зерно 2,11 2,09 2,09 2,11 2,10 - 0,01 0,04
Фосфор
Озимая рожь 5 зерно 0,88 0,89 0,94 0,87 0,90 + 0,02 0,04
Картофель 3 клубни 0,48 0,49 0,50 0,52 0,50 + 0,02 0,04
Кукуруза 2 зеленая масса 0,66 0,62 0,67 0,71 0,66 0 0,02
Яровая пшеница 5 зерно 0,83 0,93 0,80 0,85 0,85 + 0,02 0,06
Клевер 1 г.п. 5 сено 0,66 0,64 0,67 0,68 0,66 0 0,04
Клевер 2 г.п. 5 сено 0,68 0,68 0,71 0,72 0,70 + 0,02 0,04
Озимая рожь 5 зерно 0,83 0,86 0,92 0,87 0,87 + 0,04 0,06
Ячмень 5 зерно 0,96 1,02 0,99 1,00 0,99 + 0,03 0,04
Калий
Озимая рожь 5 зерно 0,70 0,71 0,70 0,65 0,69 - 0,01 0,06
Картофель 3 клубни 1,97 1,98 2,11 2,04 2,05 + 0,08 0,06
Кукуруза 2 зеленая масса 1,12 1,88 2,15 2,14 1,82 + 0,70 0,20
Яровая пшеница 5 зерно 0,63 0,73 0,62 0,64 0,66 + 0,03 0,07
Клевер 1 г.п. 5 сено 2,03 2,30 2,53 2,68 2,38 + 0,35 0,23
Клевер 2 г.п. 5 сено 2,28 2,30 2,59 2,44 2,40 + 0,10 0,09
Озимая рожь 5 зерно 0,70 0,52 0,74 0,73 0,67 - 0,03 0,04
Ячмень 5 зерно 0,75 0,89 0,75 0,75 0,78 + 0,08 0,06
Продуктивность, тыс. зерн. ед./га (средняя)
Озимая рожь 5 зерно 2,99 3,02 3,28 3,37 3,22 + 0,23 0,15
Картофель 3 клубни 5,22 5,05 5,72 5,88 5,55 + 0,33 0,25
Кукуруза 2 зеленая масса 3,76 3,68 4,70 4,47 4,28 + 0,52 0,19
Яровая пшеница 5 зерно 2,08 2,05 2,31 2,31 2,22 + 0,14 0,05
Клевер 1 г.п. 5 сено 2,66 2,61 2,88 3,02 2,84 + 0,18 0,15
Клевер 2 .п. 5 сено 2,30 2,34 2,54 2,58 2,49 + 0,19 0,14
Озимая рожь 5 зерно 2,83 2,69 3,07 3,11 2,96 + 0,13 0,10
Ячмень 5 зерно 2,65 2,58 2,91 2,94 2,74 + 0,09 0,14
*дозы извести и навоза см. в табл. 1.
кукурузы - 0,66 %. Системы удобрений не повлияли на содержание калия в зерне озимой ржи (0,67.0,70 %). В продукции других культур оно возросло: сильнее всего (на 0,70 %) и достоверно в зеленой массе кукурузы - до 1,82 %, в сене клевера 1 г.п. (на 0,35 %) - до 2,38 %, в сене клевера 2 г.п. (на 0,10 %) - до 2,40 %, небольшой прирост наблюдали в клубнях картофеля и зерне ячменя (на 0,08 %) - до 2,05 и 0,78 % соответственно. В зерне яровой пшеницы и предпоследней озимой ржи отмечено повышение на уровне тенденции до 0,66 и 0,67 %. По сравнению с данными Ижевской ГСХА, в нашем опыте содержание калия в зерне озимой ржи в среднем (0,66 %) было меньше на 0,10 %, в клубнях картофеля (2,53 %) - на 0,05 %, в сене клевера 1 и 2 г.п. (в среднем 2,94 %) - на 0,10 %, в то же время в зерне яровой пшеницы и ячменя величина этого показателя находилась на одном уровне. Содержание питательных веществ варьировало в зависимости от внесения удобрений, их систем и прочих факторов. Аналогичные данные приводит в своей работе А. С. Башков [1]. Так же в очень широких пределах изменялось содержание азота, фосфора и калия в растениях ячменя на серых лесных почвах с применением удобрений в [13].
Выявлено влияние на содержание питательных веществ в основной продукции культур севооборота извести и навоза в сочетании с минеральными удобрениями. Так, на известкованном фоне их внесение повышало содержание азота в зерне первой культуры севооборота - озимой ржи (на 0,32 %), в сене клевера
1 г.п. (на 0,06 %), в клубнях картофеля и зерне яровой пшеницы рост величины этого показателя оставался в пределах ошибки опыта. Концентрация фосфора в зерне яровой пшеницы возросла на 0,10 %, ячменя -на 0,06 %. Содержание калия заметно увеличилось, по сравнению с контролем, в зеленой массе кукурузы (на 0,76 %), зерне яровой пшеницы (на 0,10 %) и ячменя (на 0,14 %), сене клевера 1 г.п. (на 0,27 %). Тогда как количество калия в зерне озимой ржи, высеваемой после клевера, снизилось на 0,18 %, что, вероятно, связано с высоким выносом этого элемента ее предшественником.
Навоз в сочетании с минеральными удобрениями обеспечил повышение содержания азота в основной продукции всех культур, за исключением последнего в севообороте ячменя. Наибольший рост отмечен в зерне озимой ржи (1-й культуры) и сене клевера 2 г.п. (на 0,23 %). Концентрация фосфора в зерне озимой ржи (1-й и 6-й культур севооборота) увеличилась на 0,06 и 0,09 %. Наибольший рост количества калия отмечен в сене клевера 1 и 2 г.п. (на 0,50 и 0,31 % соответственно) и клубнях картофеля (на 0,14 %).
На фоне совместного внесения извести и навоза содержание азота в основной продукции культур севооборота было таким же, как по навозу (то есть выше, чем по нулевому фону): в зерне озимой ржи - 2,47 % и 2,47 %, в зерне яровой пшеницы - 2,89 % и 2,92 %, в зерне ячменя - 2,11 % и 2,09 %, в зеленой массе кукурузы - 1,65 % и 1,66 %, в сене клевера 1 г.п. - 2,57 % и 2,52 %, сене
Таблица 4. Влияние минеральных удобрений на содержание азота, фосфора и калия в побочной продукции культур севооборота (среднее за 5 ротаций), % абс. сухое вещество
Культура N Р2О5 К2О
без удобрений NPK НСР05 без удобрений NPK НСР05 без удобрений NPK НСР05
Озимая рожь 0,97 1,09* 0,05 0,26 0,27 0,05 1,52 1,71 0,07
(солома) 0,12 0,01 0,19
Картофель 3,01 3,19 0,10 0,49 0,50 0,07 2,74 3,44 0,18
(ботва) 0,18 0,01 0,70
Яровая пшеница 0,89 0,94 0,06 0,20 0,20 0,03 1,33 1,59 0,11
(солома) 0,05 0 0,26
Озимая рожь 0,69 0,76 0,06 0,29 0,33 0,03 1,44 1,65 0,26
(солома) 0,07 0,04 0,21
Ячмень 0,94 1,06 0,18 0,39 0,41 0,08 1,51 1,81 0,34
(солома) 0,12 0,02 0,30
*числитель - содержание, знаменатель - отклонение от контроля; дозы удобрений и урожайность культур см. в табл. 2.
клевера 2 г.п. - 2,52 % и 2,58 % соответственно. Однако в клубнях картофеля оно находилось на уровне нулевого фона (1,72 %) и было достоверно меньше, чем на фоне навоза, на 0,05 %. В зерне озимой ржи, выращиваемой после клевера, концентрация азота (1,50 %) существенно снизилась, по сравнению с нулевым фоном (1,87 %) и фоном навоза (1,94 %) при величине НСР05 - 0,11 %, что свидетельствует об интенсивном расходовании азота на создание урожая.
Внесение извести на фоне навоза оказало положительное влияние на поступление фосфора в растения кукурузы. Его содержание возросло с 0,67 % до 0,71 % при НСР05 - 0,02 %. В зерне озимой ржи, наоборот, отмечено снижение величины этого показателя с 0,94 % до 0,87 % при НСР05 - 0,04 %.
Влияние фона известь + навоз на содержание калия в основной продукции возделываемых культур также имело сходство с фоном навоза. Так, в зеленой массе кукурузы оно составляло 2,14 % и 2,15 % соответственно, в зерне озимой ржи, идущей после клевера 2 г.п.,
- 0,73 % и 0,74 %, в зерне ячменя - 0,75 % и 0,75 %, НСР05 - 0,04 %. В зерне первой культуры озимой ржи отмечается снижение содержания калия на уровне тенденции - 0,65 % против 0,70 % (НСР05 - 0,06 %). В сене клевера 1 г.п., напротив, наблюдали тенденцию роста величины этого показателя на фоне известь + навоза
- 0,68 % против 0,53 % (НСР05 - 0,23 %). Достоверное снижение концентрации калия отмечено в сене клевера 2 г.п. - 2,44 % против 2,59 % (НСР05 - 0,09 %), и клубнях картофеля - 2,04 % против 2,11 % (НСР05 - 0,06 %).
Таблица 5. Влияние фонов в сочетании с минеральными удобрениями на содержание питательных веществ в побочной продукции культур севооборота, % абс. сух. вещество
Культура Вид продукции Фон Среднее Отклонение НСР05
Н1 (контроль) И2 Н5 И2Н5
Азот
Озимая рожь солома 0,96 1,04 1,09 1,10 1,05 + 0,09 0,06
Картофель ботва 2,47 3,04 3,26 3,02 2,95 + 0,48 0,10
Яровая пшеница солома 0,97 1,00 1,00 1,19 1,04 + 0,07 0,07
Озимая рожь солома 0,96 0,93 1,01 0,97 0,97 + 0,01 0,06
Ячмень солома 1,02 1,20 1,02 1,04 1,07 + 0,05 0,19
Фосфор
Озимая рожь солома 0,26 0,29 0,29 0,33 0,29 + 0,03 0,06
Картофель ботва 0,48 0,49 0,53 0,50 0,50 + 0,02 0,03
Яровая пшеница солома 0,20 0,22 0,23 0,24 0,22 + 0,02 0,04
Озимая рожь солома 0,38 0,40 0,41 0,43 0,40 + 0,02 0,03
Ячмень солома 0,38 0,42 0,43 0,65 0,47 + 0,09 0,08
Калий
Озимая рожь солома 1,56 1,62 1,78 1,73 1,68 + 0,12 0,08
Картофель ботва 1,48 2,91 4,19 3,30 2,74 + 2,26 0,27
Яровая пшеница солома 1,20 1,53 1,86 1,62 1,86 + 1,66 0,13
Озимая рожь солома 1,79 1,81 1,89 1,96 1,86 + 0,07 0,28
Ячмень солома 1,78 1,60 1,87 1,79 1,76 - 0,02 0,37
В побочной продукции культур (соломе зерновых, ботве картофеля), как и в основной, содержание азота в вариантах с внесением азотных удобрений было выше, чем в контроле (табл. 4). Однако достоверное увеличение (на 0,12 % и 0,18 %) отмечено только в соломе озимой ржи и ботве картофеля. Небольшой рост концентрации фосфора (на 0,04 %) наблюдали в соломе озимой ржи (6-й культуры). Содержания калия повысилось в соломе первой в севообороте озимой ржи (на 0,19 %), яровой пшеницы (на 0,26 %) и ботве картофеля (на 0,70 %). Следует отметить, что уровень применения минеральных удобрений мало или практически не оказывал влияния на содержание питательных веществ в побочной продукции.
По средним показателям систем удобрений содержание азота в побочной продукции у первых двух культур - озимой ржи и картофеля - увеличилось, в сравнении с минеральной системой (контроль), на 0,09.0,48 % (табл. 5), фосфора - только в соломе последней культуры ячменя - на 0,09 %. Концентрация калия повышалась в соломе первой в севообороте озимой ржи (на 0,12 %), яровой пшеницы (на 1,66 %) и особенно ботве картофеля (на 2,26 %), что свидетельствует о важной роли минеральных удобрений в питании растений.
Выводы. Длительное и систематическое применение минеральных удобрений привело к существенному повышению содержания азота в основной и побочной продукции большинства культур 8-польного севооборота (и на уровне тенденции в
сене клевера 2 г. п., зерне озимой ржи после него и соломе ячменя). Однако на содержание фосфора оно влияния практически не оказало. Самая высокая концентрация калия отмечена в основной продукции картофеля и клевера, а также в побочной продукции первых культур севооборота - озимой ржи, картофеля и яровой пшеницы.
Системы удобрений (с использованием минеральных удобрений извести и навоза) оказали положительное воздействие на урожайность, рост которой сопровождался увеличением содержания азота и
калия в отчуждаемой части продукции. Влияния этого фактора на концентрацию фосфора не наблюдали.
Известкование повысило содержание азота в основной и побочной продукции культур озимой ржи, картофеля, яровой пшеницы, клевера 1 и 2 г.п. Известь не обеспечивала существенного увеличения концентрации фосфора в основной (за исключением яровой пшеницы) и побочной продукции культур севооборота, но способствовала росту содержания калия в основной продукции кукурузы, яровой пшеницы, ячменя и клевера 1 г.п., а также в побочной продукции озимой ржи, яровой пшеницы и картофеля.
Использование навоза в каждой ротации севооборота повысило содержание азота в основной продукции культур (кроме последней в севообороте - ячменя), а
также в соломе озимой ржи и ботве картофеля, увеличило концентрацию фосфора в зерне озимой ржи и ботве картофеля. Кроме того, под его действием отмечено существенное повышение содержания калия в сене клевера 1 и 2 г.п., клубнях картофеля, а также побочной соломе первой культуры (озимой ржи) и ботве картофеля.
Таким образом, известково-органоминеральная система удобрения,предусматривающая использование азотно-фосфорно-калийных минеральных удобрений, извести и навоза на дерново-подзолистой суглинистой почве в условиях Среднего Предуралья, наряду с повышением урожайности культур и продуктивности севооборота, обеспечила лучшие условия для усвоения растениями питательных веществ.
Литература.
1. Башков А. С. Повышение эффективности удобрений на дерново-подзолистых почвах Среднего Предуралья: монография. Ижевск: Ижевская ГСХА, 2013. 328 с.
2. Дзюин Г. П., Дзюин А. Г. Биологизация земледелия в Северо-Восточной зоне Нечерноземья: монография. Ижевск: Удмуртский НИИСХ, 2014. 202 с.
3. Койчуева Ф. М., Хубиева О. П. Влияние минерального питания на рост и развитие растений //Экспериментальные и теоретические исследования в современной науке: сб. ст. по матер. XXXIV-XXXVмеждунар. науч. практич. конф. № 4-5 (32). Новосибирск: СибАК, 2019. С. 63-66.
4. Кидин В. В., Украинская Т. В. Потребление азота, фосфора, калия и микроэлементов растениями кукурузы из разных слоев дерново-подзолистой почвы //Агрохимия. 2016. № 6. С. 9-15.
5. Organic cropping systems do not increase weed seed numbers but do increase weed diversity/H. Madsen, L. Talgre, J. Kuht, et al. //Agricultural Research & Technology. 2020. Vol. 23. No. 4. Рр. 44-51.
6. Кидин В. В., Малахова Ю. Е. Использованием ячменем элементов питания из разных слоев дерново-подзолистой почвы // Агрохимический вестник. 2012. № 6. С. 16-18.
7. Титова В. И. Оптимизация применения азотных и калийных удобрений на почвах с высоким содержанием фосфора // Пермский аграрный вестник. 2018. № 1 (21). С. 87-93.
8. Water deficit-induced regulation of growth, gas exchange, chlorophyll fluorescence, inorganic nutrient accumulation and antioxidative defense mechanism in mungbean/A. Afzal, I. Gulzar, M. Shahbaz, et al. // Journal of Applied Botany and Food Quality. 2014. No. 87. Pp. 147-156.
9. Джонстон Дж. Роль органического вещества почвы в получении высоких урожаев и повышении эффективности использования азота и фосфора растениями // Питание растений. 2013. № 4. С. 2-5.
10. Smaill S. J., Garrett L. G. Multi-rotation impacts of increased organic matter removal in planted forests//Journal of Soil Science and Plant Nutrition. 2016. Vol. 16. No. 2. 287-293.
11. Zebarth B. J., Rochette P., Burton D. L. N2O emissions from spring barley production as influenced by fertilizer nitrogen rate // Canadian Journal of Soil Science. 2008. Vol. 88. No. 2. Pp. 197-205. doi.10.4141/CJSS06006.
12. Совершенствование программ агрохимических исследований в Географической сети опытов с удобрениями / В. Г. Сычев, М. П. Листова, М. В. Беличенко и др. // Бюллетень Географической сети опытов с удобрениями. М.: ВНИИА, 2016. Вып. 22. 44 с.
13. Никитишен В. И., Личко В. И. Взаимосвязи в минеральном питании ячменя при длительном применении удобрений на серой лесной почве ополья //Агрохимия. 2014. № 10. С. 45-52.
References
1. BashkovAS. Povyshenie effektivnosti udobreniina dernovo-podzolistykh pochvakh Srednego Predural'ya: monografiya [Improving the efficiency of fertilizers on sod-podzolic soils of the Middle Urals: monograph]. Izhevsk (Russia): Izhevskaya GSKhA; 2013. 328 p. Russian.
2. Dzyuin GP, Dzyuin AG. Biologizatsiya zemledeliya v Severo-Vostochnoi zone Nechernozem'ya: monografiya [Agriculture biologization in the North-Eastern zone of the Non-Black Earth Region: monograph]. Izhevsk (Russia): Udmurtskii NIISKh; 2014. 202 p. Russian.
3. Koichueva FM, Khubieva OP. [The effect of mineral nutrition on plant growth and development]. In: Eksperimental'nye i teoreticheskie issledova-niya vsovremennoi nauke [Experimental and theoretical research in modern science]. XXXIV-XXXVmezhdunarodnaya nauchno-prakticheskya konferentsiya [XXXIV-XXXV international scientific and practical conference]. Novosibirsk (Russia): SibAK; 2019. p. 63-6. Russian.
4. Kidin VV, Ukrainskaya TV. [Consumption of nitrogen, phosphorus, potassium and trace elements by corn plants from different layers of sod-podzolic soil]. Agrokhimiya. 2016;(6):9-15. Russian.
5 Madsen H, Talgre L, Kuht J, et al. Organic cropping systems do not increase weed seed numbers but do increase weed diversity. Agricultural Research & Technology. 2020;23(4):44-51.
6. Kidin VV, Malakhova YuE. [Using barley of nutrients from different layers of sod-podzolic soil]. Agrokhimicheskii vestnik. 2012;(6):16-8. Russian.
7. Titova VI. [Optimization of the use of nitrogen and potassium fertilizers in soils with a high phosphorus content]. Permskii agrarnyi vestnik. 2018;(1):87-93. Russian.
8. Afzal A, Gulzar I, Shahbaz M, et al. Water deficit-induced regulation of growth, gas exchange, chlorophyll fluorescence, inorganic nutrient accumulation and antioxidative defense mechanism in mungbean. Journal of Applied Botany and Food Quality. 2014;(87):147-56.
9. Dzhonston Dzh. [The role of soil organic matter in obtaining high yields and increasing the efficiency of nitrogen and phosphorus utilization by plants]. Pitanie rastenii. 2013;(4):2-5. Russian.
10. Smaill SJ, Garrett LG. Multi-rotation impacts of increased organic matter removal in planted forests. Journal of Soil Science and Plant Nutrition. 2016;16(2):287-93.
11. Zebarth BJ, Rochette P, Burton DL. N2O emissions from spring barley production as influenced by fertilizer nitrogen rate. Canadian Journal of Soil Science. 2008;88(2):197-205. doi.10.4141/CJSS06006.
12. Sychev VG, Listova MP, Belichenko MV, et al. Sovershenstvovanie programm agrokhimicheskikh issledovanii v Geograficheskoi seti opytov s udobreniyami. Byulleten' Geograficheskoi seti opytov s udobreniyami [Improving agrochemical research programs in the Geographic Network of Fertilizer Experiments. Bulletin of the Geographic Network of Fertilizer Experiments]. Moscow: VNIIA; 2016. Vol. 22. 44 p. Russian.
13. Nikitishen VI, Lichko VI. [Interconnections in the mineral nutrition of barley with long-term use of fertilizers in the grey forest soil of the Opolie]. Agrokhimiya. 2014;(10):45-52. Russian.
