Совершенствование способов внесения минеральных удобрений под сахарную свёклу при безотвальной обработке почвы Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

ТЕХНОЛОГИЯ ВЫСОКИХ УРОЖАЕВ

Ссиа^рассахар - /.и лет на о лага страны-! -

УДК 631.816.3

Совершенствование способов внесения минеральных удобрений под сахарную свёклу при безотвальной обработке почвы

Н.В. БЕСЕДИН, д-р с/хнаук, Е.И. КОСТЕНКО, аспирант

ФГБОУ ВО «Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова»

В настоящее время в сельскохозяйственном производстве появилась возможность использования множества разнообразных орудий для обработки почвы, в том числе и для основной обработки почвы. Можно отметить, что качественный скачок технологических инноваций машиностроения раздвинул имеющиеся технические рамки и открыл широкие возможности применения принципиально новых технологий и машин в сельском хозяйстве. В последние десятилетия российские учёные и компании — производители сельскохозяйственной техники активно внедряют в практику различные новые приёмы обработки почвы. Однако отсутствие системного подхода при классификации, позиционировании технологий и выработке единых рекомендаций по направлениям использования, на наш взгляд, приводит к серьёзным ошибкам в процессе их внедрения и распространения. Более того, бессистемное, бездумное использование машин приводит не только к потере урожая, но и к ухудшению агрохимических, агрофизических характеристик почвы, к усилению процессов эрозии почвы, увеличению засорённости культурных угодий различными типами сорной растительности, усилению вредоносности патогенов. Глубокий анализ причин подобных явлений зачастую не проводится, производственники пытаются их решить путём интенсификации производства: превышают нормы при внесении мине-

ральных удобрений, шире используют средства защиты растений. Но дополнительные затраты часто не окупают вкладываемых средств, так как истинные причины снижения урожайности кроются в системных ошибках, допускаемых при обработке почвы.

Обратить внимание на данную тему нас заставил анализ причин возникновения гнилей неизвестной этиологии, широко распространённых в последние годы на корнеплодах сахарной свёклы в Центрально-Чернозёмном регионе РФ. Анализ полученных в производстве на протяжении нескольких лет фактических данных, наблюдение за особенностями развития данного заболевания и проведённые предварительные исследования позволили сделать предположение о том, что вредоносность гнилей корнеплодов сахарной свёклы, развивающихся по типу «резиновый корнеплод», напрямую зависит от условий вегетации культуры: чем более благоприятные в части минерального питания и влагообеспеченности условия создаются, тем в меньшей степени проявляются симптомы заболевания, вплоть до полного их отсутствия. Таким образом, главной целью нашего исследования является поиск путей улучшения агротехники возделывания сахарной свёклы с целью совершенствования приёмов основной обработки почвы и внесения минеральных удобрений.

Основная задача технологического приёма по внесению удобре-

ний — обеспечить растениям оптимальные условия питания в течение всей вегетации. При выборе приёмов внесения удобрений важно оценивать потребность культуры в отдельных питательных элементах по фазам роста и возможность размещения их в зоне наибольшего соприкосновения с корневой системой на различных этапах вегетации. Кроме того, при ведении сельскохозяйственного производства в условиях умеренно-континентального климата, в частности, в Центрально-Чернозёмном регионе, необходимо учитывать, что доступность для растений элементов питания зависит от наличия достаточного для их потребления количества влаги в том или ином слое пахотного горизонта (рис. 1). Известно, что количество влаги в верхних слоях традиционно падает с середины апреля по сентябрь, в то время как на большей глубине показатель влажности почвы стабильнее и никогда не падает ниже определённого уровня.

Принимая во внимание выраженный хемотаксис корней растений [4], глубина размещения элементов питания также должна способствовать развитию корневой системы растения в зоне большей влагообеспеченности на протяжении всего вегетационного периода.

Существенное влияние на выбор приёмов внесения удобрений оказывают свойства самих удобрений: степень их подвижности, особенности взаимодействия с почвен-

ТЕХНОЛОГИЯ ВЫСОКИХ УРОЖАЕВ

Сш^россахар - 20 лет на $лаш страны-!

Таблица 1. Размещение удобрений в пахотном слое почвы в зависимости от

способа заделки

Глубина пахотного слоя, см Размещение удобрений в зависимости от способа заделки, %

Лёгкая борона Тяжёлая борона Тяжёлый культиватор Плуг Плуг с предплужником

0-3 98 75 55 11 3

3-6 2 22 21 12 4

6-9 3 23 16 12

9-12 1 16 14

12-15 23 20

15-20 22 47

ным поглощающим комплексом, наличие в удобрении балластных элементов и отношение к ним сельскохозяйственных культур. Необходимо учитывать, что в почвенном горизонте происходит перераспределение элементов питания вследствие их миграции при наличии, прежде всего, почвенной влаги. При этом подвижность элементов питания значительно различается [1]. Общеизвестно, что фосфорные удобрения хорошо поглощаются почвой в местах их внесения: фосфор слабо мигрирует по профилю почвы, быстро фиксируется в ней в результате химического поглощения, особенно на почвах с высокой ёмкостью поглощения и степенью насыщенности основаниями. Хорошо удерживается почвой и калий, внесённый с калийными удобрениями, за исключением лёгких почв с малой ёмкостью поглощения. Азотные удобрения гораздо более подвижны в почвенном профиле.

От выбора приёма внесения и способа заделки удобрений в значительной мере зависит размещение их в пахотном слое (табл. 1), [1].

Учитывая физико-химические свойства элементов питания, можем предположить, что при безотвальной системе обработки почвы и поверхностном внесении ми-

неральных удобрений фосфор (и другие малоподвижные элементы) будут распределяться по пахотному горизонту крайне неравномерно. Единственным агротехническим решением для относительно равномерного распределения элементов питания продолжает оставаться глубокая вспашка с оборотом пласта, использование которой не всегда рационально по многим причинам. Действительно, при выполнении основной обработки почвы безотвальным способом перемешивания слоев пахотного горизонта не происходит. С одной стороны, это даёт положительный эффект, так как, во-первых, с почвой не перемешиваются растительные остатки, во-вторых, не на-

рушается деятельность почвенных микроорганизмов, но с другой — не происходит равномерного распределения минеральных удобрений и перемешивания разных по содержанию элементов питания слоев пахотного горизонта. Перемешивание с почвой минеральных удобрений при безотвальной системе обработки почвы возможно только при выполнении лущения, которое согласно агротехническим требованиям необходимо производить на глубину не более 8—10 см. Таким образом, учитывая низкую подвижность некоторых элементов питания (например, фосфора, который перемещается в почве не более, чем на 3—5 см), эти элементы будут сконцентрированы в горизонте 0—12 см, даже если основная обработка производится на глубину 30 см и более. Одновременно с этим в естественных ценозах распределение элементов по горизонтам почвенного профиля тесно связано с физическими и химическими свойствами конкретных почв, а также с химической природой типоморфных элементов. В результате указанных факторов формируется некое равновесное распределение элементов по почвенному профилю. При антропогенном воздействии в агроценозах формируется совершенно иная картина распределения элементов питания. Это объясняется как влиянием культурных растений,

Дата

-Глубина 7-28см - Глубина 28-100см

Рис. 1 Влажность почвы в горизонте 7—28 и 28—100 см в условиях центральной части Воронежской области за период 2010—2015 гг.

которые аккумулируют, перераспределяют и выносят с урожаем элементы питания, так и деятельностью почвенных микроорганизмов. Кроме того, распределение элементов питания в агроценозах существенно зависит от уровня интенсификации производства, способов, норм и мест внесения удобрений.

С целью изучения возможного влияния дисбаланса распределения минеральных элементов питания на развитие корневых гнилей неизвестной этиологии на сахарной свёкле в южной зоне Центрально-Чернозёмного региона (Ольховатский район, Воронежская область) нами были отобраны образцы почвы с разных почвенных горизонтов на полях сево-

оборота, где отмечались симптомы данного заболевания и длительное время (не менее 7 лет) использовалась обработка почвы без оборота пласта (табл. 2).

Из таблицы видно, что при высоком среднем содержании таких элементов, как фосфор и калий, наблюдается крайне неравномерное их распределение по пахотному горизонту. Содержание фосфора в верхней части пахотного горизонта в 4,7 раза превышает его содержание в нижней части (и это на фоне относительно равномерного распределения азота и органического вещества), аналогичный показатель для калия составляет 1,8. Также крайней неравномерностью распределения (показатель — 2) отличается и марганец.

Подобная картина распределения прослеживается и при анализе данных, полученных при отборе проб на поле (Каменский район, Воронежская область) с использованием традиционной системы обработки почвы — вспашки с оборотом пласта (табл. 3).

Мы проанализировали образцы почвы с разных слоев пахотного горизонта, отобранные нами в 2013—15 гг. с нескольких полей свекловичного севооборота с различными уровнями плодородия и системами обработки почвы, в разных климатических районах Воронежской области и пришли к следующим выводам:

При внесении минеральных удобрений разбросным (поверхностным) способом под культуры в свекловичном севообороте наблюдается неравномерность распределения по пахотному горизонту малоподвижных элементов питания (прежде всего, фосфора и калия).

Неравномерность распределения характерна как для безотвальной системы обработки, так и для системы обработки почвы с оборотом пласта.

Содержание данных элементов питания существенно выше в поверхностном слое почвы (0—10 см) и резко падает в нижних слоях пахотного горизонта (30—40 см) (табл. 4).

Примечательно, что подобная картина распределения фосфора по пахотному горизонту является нестандартной для культурных

Таблица 4. Относительное распределение фосфора и калия по пахотному горизонту в свекловичном севообороте в условиях ЦЧР

Таблица 2. Содержание основных элементов питания (подвижные и обменные формы) в зависимости от глубины почвенного горизонта при длительном использовании обработки почвы без оборота пласта (Рр5 и К26 по Чирикову (ГОСТ26204-91))

Глубина отбора образца, см рН, ед. Азот общий, % рА, мг/кг к2о, мг/кг Са, мг/кг Ме, мг/кг мг/кг Мп, мг/кг Органическое вещество (гумус), %

0-40 7,0 0,27 95 123 23,3 1,6 1,1 9 5,87

0-5 6,9 0,27 115 159 25,6 2,0 0,7 12 5,70

0-10 6,9 0,29 111 139 27,1 2,6 1,3 9 5,96

10-20 6,9 0,27 85 124 23,6 1,8 1,3 8 5,87

20-30 6,9 0,28 63 97 28,6 2,1 1,2 6 5,89

30-40 7,0 0,25 24 87 27,8 2,1 1,2 6 5,62

Таблица 3. Содержание основных элементов питания (подвижные и обменные формы) в зависимости от глубины почвенного горизонта при использовании обработки почвы с оборотом пласта (Рр5 и Кр по Чирикову (ГОСТ26204-91))

Глубина отбора образца, см рН, ед. Азот общий, % РА, мг/кг кр, мг/кг Са, мг/кг ме, мг/кг мг/кг Мп, мг/кг Органическое вещество (гумус), %

0-40 7,0 0,20 39 147 26,4 3,9 3,2 9 5,65

0-5 7,1 0,25 52 175 25,8 3,3 13,8 9 5,67

0-10 7,0 0,24 48 186 21,7 2,8 1,8 12 5,80

10-20 7,1 0,23 35 129 24,5 3,5 1,2 9 5,74

20-30 6,9 0,18 21 93 23,8 4,1 0,7 4 5,63

30-40 6,8 0,17 19 101 21,9 5,0 2,2 4 5,24

Глубина отбора образца, см Р2О5, мг/кг кр, мг/кг

0-5 119 110

0-10 117 95

10-20 98 79

20-30 59 68

30-40 37 65

ТЕХНОЛОГИЯ ВЫСОКИХ УРОЖАЕВ

Сша^россахар - 20 лет на $лага страны-!

агроценозов в сравнении с той, которая имела место на конец XX в. [3], когда содержание фосфора в слое 15—30 см было максимальным (табл. 5). Это говорит о том, что современные методы ведения сельскохозяйственного производства, в частности, способы обработки почвы, нормы и способы внесения минеральных удобрений, оказали существенное влияние на изменение условий вегетации культур в наше время.

Таблица 5. Содержание фосфора на многолетней залежи и на пашне в выщелоченном чернозёме

Слой почвы, см Р2О5, мг/кг

залежь пашня

0-10 92 227

17-27 127 251

27-37 97 41

В этой связи следует отметить, что сформировавшиеся условия в почвах ЦЧР до глубины 40 см по содержанию гумуса и прочим показателям (рН, азот, содержание мезо- и микроэлементов) достаточно благоприятны для обеспечения питания культурных растений. А учитывая недостаточную увлажнённость верхних слоёв в течение большего периода веге-

тации, крайне желательно расположение значительной части корневой системы в слоях глубже 20 см. Однако, по нашему предположению, недостаточность фосфора в нижних слоях на фоне его избытка в верхних провоцирует развитие корневой системы растений в верхних слоях пахотного горизонта (особенно при наличии здесь влаги в весенний период). Это, в свою очередь, приводит к снижению устойчивости культур к явлениям засухи во второй половине вегетации. Ведь согласно традиционным представлениям [2], в пахотном горизонте чернозёмных почв должно находиться не менее 50—65% общей массы корней травянистых растений, при этом около половины из них (по объёму) должны располагаться в слое глубже 15 см. Кроме того, на долю корней, расположенных в верхней половине пахотного слоя почвы, приходится лишь 15—20% от суммарного поглощения элементов питания из почвы за период вегетации, т. е. их роль в поглощении элементов питания относительно невелика. Основное количество питательных веществ (80—85%) должно поступать в растения при участии молодых растущих корней, расположенных в нижней части пахотного слоя почвы. Чего,

видимо, при имеющемся распределении фосфора по пахотному горизонту, не происходит.

С целью практического изучения представленных выше теоретических заключений нами в 2015 г. было проведено исследование влияния внесения основного удобрения на глубину 20—35 см на урожайность сахарной свёклы, а также на степень поражения корнеплодов гнилями по типу «резиновый корнеплод». Опыт был заложен в Бутурли-новском районе Воронежской области. Предшественник — соя. Операции перед основной обработкой почвы — двукратное лущение агрегатом БДМ-6*4. Основная обработка почвы на глубину 35 см с одновременным внесением удобрений в слой 20—35 см проводилась осенью 2014 г. агрегатом Bednar Terraland TO 4000 Fertibox (рис.2).

Норма внесения основного удобрения (диаммофоска N10P26K26) составила 250 кг/га.

На участке без локального внесения в почву распределение удобрения с аналогичной нормой внесения (250 кг/га N10P26Kj6) выполнено машиной Amazone ZAM-1500, основная обработка почвы проведена тем же агрегатом Bednar Terraland TO Fertibox на глубину 35 см, но уже с выключенной системой внесения удобрений.

В дальнейшем весной под предпосевную культивацию было внесено 150 кг/га аммиачной селитры (N34 6). Агротехника возделывания для всего поля была идентичной, посев производился поперёк направления основной обработки почвы, гибрид-Шайен (Sesvanderhave), норма высева 1,3 п. ед./га.

Условия вегетации в целом были достаточно благоприятными для сахарной свёклы, негативно на урожайность сказалось незначительное количество осадков во второй половине периода вегетации (август - октябрь). Агротехника возделывания и схе-

ма защиты на экспериментальном участке были традиционными для региона.

Условия вегетации сезона 2015 г. представлены на рис. 3.

Учёт биологической урожайности производился 17.09.2015 г. в трёхкратной повтор-ности по следующей методике: корнеплоды вручную выкапывались с двух смежных рядков длиной 11,1 п.м. Далее производилось удаление листовой розетки, подсчёт количества корнеплодов и их взвешивание. Оценка поражения гнилями по типу «резиновый корнеплод» производилась органолептически, путем сгибания кончика корнеплода. Результаты исследования представлены в таблице 6. Вариант 1 — с внесением минеральных удобрений на глубину 20—35 см совместно с основной безотвальной обработкой почвы; вариант 2 — с поверхностным внесением удобрений и последующей основной безотвальной обработкой почвы.

1. Биологическая урожайность сахарной свёклы на участке с глубинным внесением удобрений составила 69,5 т/га при среднем размере корнеплода 585 г, при этом доля корнеплодов с симптомами поражения гнилями составила 1,7%.

2. Биологическая урожайность сахарной свёклы на участке с поверхностным внесением удобрений составила 61,6 т/га при среднем размере корнеплода 524 г, при этом доля корнеплодов с симптомами поражения гнилями составила 10,7%.

Параллельно с результатами обработки данных по урожайности сахарной свёклы нами были отобраны и проанализированы образцы почвы с участков опыта. Результаты представлены в таблице 7.

Из приведённых данных видно, что при схожих значениях среднего показателя содержания NPK в пахотном слое (глубина отбора образца почвы 0—40 см) при локальном размещении удобрений на глубине 20—35 см наблюдается более равномерное распределение по всему пахотному слою малоподвижных элементов питания, в частности, фосфора. На наш взгляд, данный факт и объясняет полученную в результате опыта разницу в урожайности сахарной свёклы и снижение уровня поражения гнилями по типу «резиновый корнеплод».

Выявленные особенности распределения малоподвижных элементов питания по пахотному горизонту при выполнении традиционного внесения минеральных удобрений и основной обработке почвы в условиях

60 50 40 30 20 10 О

2015.04.012015.05.01 2015.06.012015.07.012015.08.01 2015.09.01 2015.10.012015.11.01 -Осадки, мм -Накопленные осадки, см

120 100 80 60 40 20 О

2015.04.01 2015.05.01 2015.06.012015.07.01 2015.08.01 2015.09.01 2015.10.01 2015.11.01 -О-7см -7-28см - 28-100см

30 25 20 15 10 5 О

2015. -5

-10

Рис.3. Основные метеорологические показатели условий вегетации 2015 г. для экспериментального участка

Таблица 6. Урожайность сахарной свёклы в опыте с локальным внесением удобрений в слой почвы 20—35 см.

Повторность Показатель Вариант 1 Вариант 2

Повторность 1 густота, тыс. растений/га 120 115

средняя масса корнеплода, г 532 522

урожайность, т/га 63,8 60,0

Повторность 2 густота, тыс. растений/га 125 115

средняя масса корнеплода, г 572 553

урожайность, т/га 71,5 63,6

Повторность 3 густота, тыс. растений/га 112 123

средняя масса корнеплода, г 652 498

урожайность, т/га 73,0 61,3

средняя масса корнеплода, г 585 524

средняя урожайность, т/га 69,5 61,6

поражённость гнилями, % 1,7 10,7

Осадки

Г.— —Г 1 л

ДО лм.А К Л. а л л .*_ 11/У

Влажность, % ПВ

Среднесуточная тепература воздуха, С

ТЕХНОЛОГИЯ ВЫСОКИХ УРОЖАЕВ

Сша^россахар - 20 лет на $лаш страны-!

Таблица 7. Сравнительное содержание основных элементов питания в различных слоях пахотного горизонта при локальном внесении удобрений на глубину 20—35 см (Вариант 1) и при поверхностном распределении

удобрений (Вариант 2).

Вариант Глубина отбора образца, см Подвижный фосфор Р2О5/ Mobile Phosphorus Р2О5, ГОСТ/GOST 26204-91 Обменный калий K2O/ Mobile Potassium K2O, ГОСТ/ GOST 26204-91 Общий азот (по Къельдалю, TKN), ГОСТ 26107-84 / Total Kjeldhal Nitrogen, GOST 26107-84

мг/кг, ppm % от глубины 0-40 мг/кг, ppm % от глубины 0-40 % % от глубины 0-40

Вариант 1 0-40 100 100 121 100 0,34 100

0-10 106 106 131 108 0,36 105

10-20 98 98 95 78 0,33 99

20-30 83 83 88 73 0,33 97

30-40 68 68 93 77 0,29 84

Вариант 2 0-40 97 100 171 100 0,35 100

0-10 105 108 140 82 0,34 97

10-20 74 76 126 74 0,33 96

20-30 63 65 168 99 0,34 98

30-40 52 53 116 68 0,21 61

свекловичного севооборота Центрально-Чернозёмного региона позволили сделать предположение о том, что они могут оказывать существенное влияние как на урожайность сахарной свёклы, так и на развитие в данном регионе заболеваний корнеплодов, первопричиной которых является снижение физиологической устойчивости растений к комплексу почвооби-тающих патогенных микроорганизмов. Особенно сильно данный эффект может проявляться при наступлении в летний период почвенной засухи, так как корневая система растений согласно свойству хемотропизма в начальные периоды вегетации, имея в верхних слоях достаточное содержание элементов питания, не будет развиваться в нижние слои пахотного горизонта. В этом случае с наступлением периода недостаточного увлажнения, при пересыхании слоя почвы 0—20 см, наблюдается нехватка доступных элементов питания в зоне предшествующего активного развития корневой систе-

мы, дальнейшая потеря тургора и снижение иммунитета и, как следствие, инфицирование растения различными почвообитающими патогенами. Это особенно явно наблюдалось в данном регионе в период 2009—15 гг. после засушливой осени, когда передвижение элементов питания по почвенному профилю было минимальным.

Решение данной проблемы возможно за счёт применения машин для основной обработки почвы, позволяющих локально вносить минеральные удобрения в любой слой пахотного горизонта вплоть до глубины 35—40 см. В этом случае за короткий промежуток времени можно выровнять содержание элементов по всему пахотному горизонту, что позволит использовать его равномерно в течение всего вегетационного периода и стимулировать культурные растения развивать корневую систему на всю глубину пахотного горизонта.

Список литературы

1. Минеев В.Г. Агрохимия. — М.: Издательство Московского университета, Издательство «КолосС», 2004, - 719 с.

2. Рожков В.А., Кузнецова И.В., Рахматуллоев Р.Х. Методы изучения корневых систем растений в поле и лаборатории. — М.: Издательство Московского университета, 2008, — 51 с.

3. Татошин И.Ф., Тешева С.А. Сравнительная характеристика агрохимических свойств выщелоченного слитого чернозёма на многолетней залежи и пашне. — Краснодар: Энтузиасты аграрной науки, в. 4, 2005, с. 243—246

4. Третьяков Н.Н. и др. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений. — М.: Издательство «КолосС», 2005. — 655 с.

Аннотация. В представленной статье отмечены тенденции изменения основной обработки почвы под сахарную свёклу. Предложены пути улучшения агротехники возделывания сахарной свёклы в части совершенствования приёмов основной обработки почвы и внесения минеральных удобрений. Представлены результаты анализа содержания элементов питания в различных слоях пахотного горизонта. Приведены результаты производственного опыта по внесению минеральных удобрений в слой почвы 20-35 см. Проанализирована взаимосвязь между глубиной внесения удобрений и степенью поражения корнеплодов сахарной свёклы гнилями неизвестной этиологии, характерных для южной зоны свеклосеяния ЦЧР. Ключевые слова: сахарная свёкла, безотвальная обработка почвы, минеральное питание, гнили корнеплодов сахарной свёклы, внесение удобрений в слой пахотного горизонта.

Summary. The paper describes trends changing basic soil cultivation for sugar beet. Methods improving agricultural techniques of sugar beet growing in terms of upgrading basic cultivation and mineral fertilizers input are offered. Results of analysis of food elements in various layers of plough horizon are presented. Experimental results of mineral fertilizers input into 20-35 cm plough layer are presented. Correlation between depth of fertilizers input and degree of beet roots damage by rots of indefinite etiology, specific for southern sugar beet seeding area of Central Black Earth region is analyzed. Keywords: sugar beet, subsoil tillage, mineral nutrition, sugar beet roots rot, fertilizers input into plough horizon.