CC BY
18
633.11 »324»: 631.841:631.445.24
ВЛИЯНИЕ АЗОТНЫХ ПОДКОРМОК НА МАССУ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ, ВОЗДЕЛЫВАЕМОЙ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ЛЕГКОСУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЕ С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ГУМУСА
В. Б. ВОРОБЬЕВ, В. В. КОЗЛОВА
УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия», г. Горки, Беларусь, 213407, e-mail: [email protected] [email protected] (Поступила в редакцию 06.10.2017)
Известно, что с растительными остатками в почву поступает значительное количество свежего органического вещества. Они служат резервом элементов питания растений и энергии. Их использование в системе удобрения полевых культур позволяет повторно и неоднократно вовлекать в сельскохозяйственное производство жизненно необходимые для растений элементы питания, формировать бездефицитный баланс гумуса. В статье представлены результаты изучения взаимосвязей между массой растительных остатков озимой пшеницы и гумусированностью почвы, показана трендовая модель изменения массы послеуборочных остатков в зависимости от доз азотного удобрения и содержания в почве гумуса, а также взаимосвязь с урожайностью зерна. Установлено, что между содержанием в почве гумуса и массой растительных остатков озимой пшеницы, существует сильная криволинейная корреляционная связь имеющая вид параболы с вершиной, соответствующей оптимальному уровню гумусированности почвы. Масса послеуборочных остатков при этом сильно коррелирует с урожайностью зерна (коэффициентами корреляции от 0,80 до 0,86). Приведены уравнения регрессии, характеризующие эту связь на фоне одной, двух и трех азотных подкормок. Доказано, что максимальное количество послеуборочных остатков накапливается в почве при возделывании озимой пшеницы на делянках с содержанием гумуса от 1,80 до 2,20 %. При таком содержании в почве гумуса в варианте без азотных подкормок масса растительных остатков в среднем за три года исследований составила от 47,7 до 48,4 ц/га. В варианте сранневесенней подкормкой в дозе 90 кг д.в./га - от 53,2 до 54,3 ц/га. Дополнительные подкормки азотом в фазу конец кущения-начало выхода в трубку и в фазу флагового листа увеличили массу растительных остатков соответственно до 59,2-60,5 ц/га и 62,1-64,3 ц/га.
Ключевые слова: озимая пшеница, азотные подкормки, гумус, урожайность, масса растительных остатков.
It is known that a significant amount of fresh organic matter enters the soil with plant residues. They serve as a reserve for plant nutrients and energy. Their use in the system of fertilization of field crops makes it possible repeatedly and repeatedly to involve in the agricultural production vital elements for the plants and nutrition, to form a non-deficit balance of humus. The article presents results of studying the relationships between the mass of plant residues of winter wheat and soil humus content, and shows a trend model for the change in the mass ofpost-harvest residues, depending on the doses of nitrogen fertilizer and soil humus content, as well as the relationship with grain yield. We have established that between the content of humus in the soil and the mass ofplant residues of winter wheat there is a strong curvilinear correlation that has the form of a parabola with a vertex corresponding to the optimum level of soil humus. The weight ofpost-harvest residues is strongly correlated with the grain yield (correlation coefficients from 0.80 to 0.86). We have shown regression equations characterizing this relationship on the background of one, two and three nitrogen feedings. We have proven that the maximum amount of post-harvest residues accumulates in the soil when growing winter wheat in plots with a humus content of 1.80 to 2.20 %%. With such content of humus in the soil in the variant without nitrogen fertilizing, the weight ofplant residues averaged from 4.77 to 4.84 t / ha on average over three years of research. In the variant with early spring feeding in the dose of 90 kg of acting substance / ha - from 5.32 to 5.43 t / ha. Supplementary nitrogen feeding in the phase of tillering end - the beginning of stem elongation and the phase of the flag leaf increased the weight ofplant residues to 5.92-6.05 t / ha and 6.21-6.43 t / ha, respectively.
Key words: winter wheat, nitrogen fertilizing, humus, yield, plant residues weight.
Введение
Послеуборочные остатки сельскохозяйственных культур являются основным, а во многих случаях и единственным источником свежего органического вещества, поступающего в почву. Четкое представление о взаимосвязях между урожайностью и массой растительных остатков позволяет более точно рассчитывать количество послеуборочных остатков по урожайности основной продукции без непосредственного трудоумкого определения корневых и пожнивных остатков, поступающих в почву после уборки полевых культур. Это особенно важно при расчетах баланса гумуса в почве, без которых невозможно рациональное использование органических удобрений. Используемые в настоящее время коэффициенты для определения массы послеуборочных остатков сельскохозяйственных культур по их урожайности очень приблизительны. Они получены на основе обобщения научных данных большого количества исследований, проведенных в разных условиях и часто разными методами. В каждом конкретном случае эти коэффициенты требуют уточнения, особенно при разных способах обработки почвы и при высокой урожайности. До сих пор являются актуальными исследования по изучению особенностей накопления послеуборочных остатков сельскохозяйственных культур, возделываемых при разных уровнях гумуси-рованности почвы и разных дозах азотного удобрения.
Весьма актуальным является выявление наиболее оптимальных параметров содержания в почве гумуса, а также изучение взаимосвязей между массой растительных остатков сельскохозяйственных растений и гумусированностью почвы. Растительным остаткам принадлежит ведущая роль в создании бездефи-
цитного баланса гумуса. Ежегодные потери гумуса в результате минерализации и эрозии под пропашными культурами компенсируются за счут послеуборочных остатков на 5-10 %, под яровыми зерновыми и однолетними травами - на 45-75, озимыми зерновыми - на 65-90, многолетними травами - на 160330 %. При этом отрицательный баланс гумуса под пропашными культурами составляет от -2,0 до -2,2 т/га, под яровыми зерновыми - от -0,23 до -0,42, однолетними травами - от -0,15 до -0,66 т/га. И только исключительно многолетние травы обеспечивают положительный баланс гумуса в почве [10, 11].
В формировании приходной части баланса гумуса неравнозначна роль растительных остатков и зависит в первую очередь от вида возделываемой культуры и ее урожайности. При этом данные о массе растительных остатков сельскохозяйственных культур, приводимые в литературе сильно разнятся. Тем не менее, можно заключить, что наибольшее количество послеуборочных остатков поступает в почву после уборки многолетних трав, несколько меньше - после зерновых культур и еще меньше - после пропашных. На массу растительных остатков оказывают влияние почвенно-климатические условия, уровень применения удобрений, особенности агротехники, величина урожая, норма высева семян, технология уборки, наличие в севообороте промежуточных и пожнивных культур, долевое участие многолетних трав, оставляющих растительных остатков в 2,5-3,0 раза больше урожая надземной массы. Зависит она также от биологических особенностей возделываемой культуры.
Многими учеными предлагаются коэффициенты и уравнения регрессии, с помощью которых массу растительных остатков можно рассчитать по урожайности сельскохозяйственных культур. Однако, при подобных расчетах, не учитываются неразложившиеся растительные остатки предшествующих культур, так как большинство исследователей при отборе корней пытаются их отделить. Масса же этих остатков в почве обычно велика она может достигать 30-70 а иногда даже превышает массу корней изучаемой культуры 140-180 ц/га [2, 5, 4].
Иначе говоря, из неразложившихся остатков предшествующих культур впоследствии образуется гумус, а также они являются в почве ежегодным переходящим фондом органического вещества.
Послеуборочные остатки сельскохозяйственных культур - это не только источник органического вещества, из которого впоследствии формируется гумус, но и ценный биологический аккумулятор элементов питания растений, емкость которого зависит как от массы растительных остатков, так и от содержания в них элементов питания [1, 6, 8, 9, 12].
По подсчутам М. М. Кононовой [3] в растительных остатках аккумулировано около 1/3 общего количества азота и фосфора, которые растения берут из почвы.
Основная часть
Исследования проводились в 2012, 2015 и 2016 гг. в производственных посевах озимой пшеницы учебно-опытного хозяйства УО БГСХА. Для этого были подобраны два поля с выровненным рельефом и автоморфными условиями увлажнения, расположенные на почве одного генезиса и имеющие одинаковую историю. Почва опыта дерново-подзолистая легкосуглинистая, развивающаяся на лессе. Ежегодно на одном из подобранных полей с существенным различием в содержании гумуса выделялся массив опытного участка протяженностью около 1 км и шириной 60 м, на котором на фоне Р60К120, внесенных в основную заправку изучались 3 варианта азотных подкормок: К90, К90+30 и К90+30+30. Первая подкормка проводилась в начале весенней вегетации растений, вторая и третья - в фазу конец кущения-начало выхода в трубку и в фазу флагового листа. Контролем служил вариант без азотных подкормок. Объект исследования - озимая пшеница сорта Богатка. Предшественником являлся озимый рапс. Норма высева озимой пшеницы - 5 млн всхожих семян на гектар. Уход за посевами включал: обработку гербицидом «Марафон» и обработку фунгицидом «Рекс Дуо». В основную заправку под озимую пшеницу было внесено 2,4 ц/га аммонизированного суперфосфата и 2 ц/га хлористого калия. На каждом варианте азотного удобрения было выделено по 36 учетных площадок размером 0,52 м2, с которых учитывали урожайность зерна, соломы, массы послеуборочных остатков, отбирались образцы почвы для анализа их гумусового состояния и агрохимических свойств.
Отбор растительных остатков в 0-20 см слое проводили по методу Н. З. Станкова [7]. Результаты исследований подвергнуты корреляционному анализу.
В целом взаимосвязь между содержанием в почве гумуса и массой растительных остатков озимой пшеницы напоминала аналогичную связь с урожайностью зерна. Во всех вариантах опыта она имела вид параболы с вершиной, соответствующей максимальному количеству послеуборочных остатков Эта связь характеризовалась корреляционными отношениями (п) в пределах от 0,52 до 0,97.
Масса корневых и пожнивных остатков в зависимости от вариантов азотного питания и содержания в почве гумуса колебалась от 32,5 до 70,0 ц/га. При этом во всех вариантах опыта максимальное количество растительных остатков, накопленное в почве после уборки озимой пшеницы было отмечено на делянках с содержанием гумуса от 1,70 до 2,20 %.
На основании обобщения корреляционных связей, рассчитанных по отдельным годам исследований, нами получены уравнения полиномиальных линий тренда изменения массы растительных остатков озимой пшеницы в зависимости от содержания гумуса на применении одной, двух и трех азотных подкормок. Для этого в совокупности было использовано около 450 пар сравнения.
Таблица 1. Уравнения полиноминальных линий тренда изменения массы растительных остатков (У, ц/га) в зависимости от содержания в почве гумуса (Х, %) при разных дозах азотного питания
Азотная подкормка удобрения, кг д.в./га Уравнения полиноминальных линий тренда Коэффициент аппроксимации, R2 Интервал содержания в почве гумуса, %
Без подкормок У = -15,306Х2 + 60,937Х - 12,292 0,72 1,00-3,00
N90 У= 4,7591Х3 - 41ДК2 + 105,68Х - 29,578 0,62 1,20-3,20
N90+30 У=-5,1826X3 + 20,098Xi - 14,736Х + 50,846 0,61 1,00-3,00
^N90+30+30 У=5,8616Х3 - 50,712Xi + 126,73Х - 33,655 0,81 1,20-3,20
Достоверность приближения полученных уравнений к фактической массе послеуборочных остатков озимой пшеницы характеризуется коэффициентами аппроксимации ^2). Чем они ближе к единице, тем точнее полученные уравнения. В нашем случае они находились в пределах от 0,61 до 0,81. Это говорит о том, что от 61 до 82 % всех изменений массы послеуборочных остатков озимой пшеницы были обусловлены изменением содержания в почве гумуса. На основании приведенных выше уравнений нами разработана трендовая модель, наглядно показывающая, как изменяется масса корневых и пожнивных остатков изучаемой культуры в зависимости от содержания в почве гумуса и количества азотных подкормок (рис.). Анализ данной модели говорит о том, что в интервале гумусированности почвы от 1,20 до 3,00 % в варианте без азотных удобрений средняя масса растительных остатков озимой пшеницы составляет 43,13 ц/га. При этом максимальное значение данного показателя (48,4 ц/га) соответствует содержанию в почве гумуса около 2,0 %. В варианте с ранневесенней азотной подкормкой в дозе 90 кг д.в./га среднее значение массы корневых и пожнивных остатков по сравнению с контрольными делянками возросла на 16,1 % и составила 50,09 ц/га. Как и в предыдущем варианте, наибольшее их количество (54,4 ц/га) также соответствует делянкам с содержанием гумуса от 1,80 до 2,0 %. Дополнительная азотная подкормка в фазу конец кущения-начало выхода в трубку (30 кг д.в./га) увеличила массу корневых и пожнивных остатков по сравнению с предыдущей азотной подкормкой в среднем на 6,30 ц/га. На этом фоне азотного удобрения максимальная масса растительных остатков изучаемой культуры (60,5 ц/га) была получена на делянках с содержанием гумуса около 2,20 %. При применении третьей азотной подкормки ^30 в фазу флагового листа) наибольшая масса растительных остатков (64,3 ц/га) была получена на учетных делянках с содержанием в почве гумуса 1,80 %.
Рис. Трендовая модель изменения массы растительных остатков озимой пшеницы в зависимости от доз азотного удобрения и содержания в почве гумуса
Результаты изучения корреляционной связи между массой послеуборочных остатков озимой пшеницы и урожайностью зерна представлены в табл. 2. При корреляционном анализе всего массива трех летних данных эта связь характеризовалась коэффициентами корреляции в пределах от 0,80 до 0,86. Анализ
полученных уравнений регрессии показывает, что увеличение урожайности зерна озимой пшеницы на каждые 1,00 ц/га сопровождалось увеличением массы корневых и пожнивных остатков на 0,76-0,90 ц. При этом от 65 до 74 % всех изменении массы растительных остатков было обусловлено изменением урожайности зерна. Именно поэтому наиболее высокая масса послеуборочных остатков озимой пшеницы была получена при тех же значениях содержания в почве гумуса, что и урожайности зерна.
Таблица 2. Взаимосвязь между урожайностью зерна (Х, ц/га) и массой растительных остатков (У, ц/га) озимой пшеницы в среднем за 3 года
Азотные подкормки, кг д.в./га Уравнения регрессии Коэффициент корреляции, (Г) Коэффициент детерминации, № Интервал изменения урожайности, ц/га
Без подкормок У=10,94+0,90Х 0,80 0,65 19,19-58,20
N90 У=16,06+0,76Х 0,84 0,71 16,30-58,15
N90+30 У=11,24+0,89Х 0,83 0,68 34,90-69,70
^N90+30+30 У=14,99+0,82Х 0,86 0,74 35,37-74,20
В пределах указанных в таблице интервалах урожайности зерна данные уравнения регрессии мы рекомендуем использовать для определения массы послеуборочных остатков озимой пшеницы, что необходимо при расчетах приходной статьи баланса гумуса в почве.
Заключение
1. Между содержанием в почве гумуса и массой растительных остатков озимой пшеницы, существует сильная криволинейная корреляционная связь имеющая вид параболы с вершиной, соответствующей оптимальному уровню гумусированности почвы.
2. Максимальное количество послеуборочных остатков озимой пшеницы обеспечивает содержание в почве гумуса от 1,80 до 2,20 %. При такой гумусированности почвы на фоне фосфорно-калийного удобрения (КвРбоКш), внесенного в основную заправку в варианте без азотных подкормок масса растительных остатков составила в среднем за три года исследований от 47,7 до 48,4 ц/га. В варианте с ранневе-сенней подкормкой в дозе 90 кг д.в./га масса корневых и пожнивных остатков составила в среднем от 53,2 до 54,3 ц/га.
Дополнительные подкормки азотом в фазу конец кущения - начало выхода в трубку и в фазу флагового листа увеличили массу растительных остатков соответственно до 59,2-60,5 ц/га и 62,1-64,3 ц/га.
3. Между массой растительных остатков и урожайностью зерна озимой пшеницы существует прямая сильная корреляционная связь. Она характеризуется коэффициентами корреляции от 0,80 до 0,86. При этом от 65 до 74 % всех изменений массы растительных остатков обуславливается изменением урожайности зерна.
4. Представленные уравнения регрессии, характеризующие корреляционную связь между урожайностью зерна озимой пшеницы и массой ее послеуборочных остатков рекомендуется использовать для определения приходной статьи баланса гумуса в почве.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алиева, Е. И. Накопление и разложение растительных остатков полевых культур и влияние их на баланс органического вещества и питательных элементов в дерново-подзолистой почве / Е. И. Алиева // Агрохимия. - 1987. - № 4. - С. 6-18.
2. Дудкин, М. В. Накопление и разложение растительных остатков полевых культур в почве / М. В. Дудкин, А. У. Пав-люченко // Агрохимия. - 1980. - № 3. - С. 72-77.
3. Кононова, М. М. Участие целлюлозных миксобактерий в процессе гумификации растительных остатков / М. М. Кононова, И. В. Александрова // Микробиология. - Т.18. - Вып. 1. - М.: Наука, 1949. - С. 43-53.
4. Левин, Ф. И. Окультуривание подзолистых почв / Ф. И. Левин.- М.: Колос, 1972. - 264 с.
5. Листопадов, И. Н. Плодородие почвы в интенсивном земледелии / И. Н. Листопадов, И. М. Шапошникова. - М.: Россельхозиздат, 1984. - 205 с.
6. Сафронова, О. М. Изменение состава и свойств органических веществ растительных остатков в процессе их трансформации / О. М. Сафронова // Сб. науч. тр. / ЛСХИ. - Л., 1984. - С. 37-39.
7. Станков, Н. З. Корневая система полевых культур / Н. З. Станков. - М.: Колос, 1964. - 280 с.
8. Уайтхед, Д. С. Минеральное питание вещества в травах лугов и пастбищ / Д. С. Уайтхед; пер. с англ. Г. Г. Черепанова. - М.: ВНИИТЭИСХ, 1970. - 68 с.
9. Усеня, А. А. Влияние предшественников на биологическую активность почвы и урожайность озимой ржи / А. А. Усеня // Сб. ст. науч. сотрудников и аспирантов / БелНИИЗК. - Минск, 2001. - С. 59-62.
10. Цыбулька, Н. Н. Баланс гумуса в дерново-подзолистых почвах разной степени эродированности в зависимости от возделываемых сельскохозяйственных культур / Н. Н. Цыбулька // Агрохимия. - 2006. - № 11. - С. 10-17.
11. Цыбулька, Н. Н. Баланс гумуса в дерново-подзолистых эродированных почвах под разными сельскохозяйственными культурами / Н. Н. Цыбулька // Земляробства i ахова раслш. - 2006. - № 4. - С. 23-26.
12. Юркин, С. Н. Роль корневых и пожнивных остатков зерновых культур и кукурузы в аккумуляции азота, фосфора и калия / С. Н. Юркин // Агрохимия. - 1977. - № 11. - С. 15-21.
