CC BY
37
Кормопроизводство и корма 197
УДК 633.1166:631.82(470.56)
Влияние дробного и дифференцированного внесения минеральных удобрений на урожайность и качество зерна нута в биологизированном земледелии
Оренбургского Предуралья
А.П. Долматов, Д.А. Куприянов
ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный аграрный университет»
Аннотация. В современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур ведущее место принадлежит использованию удобрений, на долю которых приходится в среднем 40 % прироста урожая. Однако высокие цены на минеральные удобрения ставят перед производителем сельскохозяйственной продукции жёсткие условия их внесения, что вынуждает искать новые технологии. Одним из элементов таких технологий является дробное и дифференцированное использование минеральных удобрений.
Основные исследования проводили в Центральной зоне Оренбургской области на южном маломощном чернозёме. Результат исследований представлены за период с 2016 по 2017 гг. В опытах изучалось эффективность дробного и дифференцированного внесения минеральных удобрений. В данном эксперименте изучалось влияние удобрений на урожайность зерна нута. В земледелии главной задачей помимо увеличения производства продовольственного и фуражного зерна, остаётся повышение его качества и, в частности, увеличение сборов растительного белка, проблема производства которого с каждым годом становится всё острее. Поэтому в данной статье особое внимание уделено вопросу накопления в зерне нута белка и его аминокислотному составу в зависимости от различных способов внесения минеральных удобрений.
Ключевые слова: бобовые культуры, нут, минеральные удобрения, дробное внесение, дифференцированное внесение, протеин, аминокислотный состав, биологическая ценность белка.
Введение.
В растениеводстве всё больше применяют ресурсосберегающие технологии. Для получения больших сборов урожая нута и улучшения его качества наиболее эффективно внесение минеральных удобрений [1].
Дробное внесение удобрений должно предусматривать сочетание основного (допосевного) удобрения, припосевного и корневых, некорневых подкормок сельскохозяйственных культур. Надо сказать, что оно относительно хорошо изучено на озимой и яровой пшенице, овсе в условиях Оренбургской области [2]. Однако подобного рода информация по зернобобовым культурам отсутствует.
Дифференцированное внесение удобрений является новой технологией в сельскохозяйственном производстве. В результате такого подхода точно рассчитанная норма удобрения вносится только на тех участках поля, где это необходимо. Преимуществами этой технологии являются как повышение экономической эффективности использования дорогостоящих минеральных удобрений, так и снижение риска загрязнения окружающей среды избыточным количеством средств химизации сельскохозяйственного производства [3-5].
Для осуществления дифференцированного внесения удобрений как элемента точного земледелия, безусловно, важен практический опыт внедрения технологии в реальных условиях растениеводческого хозяйства. К сожалению, на сегодняшний день такого опыта у отечественных производителей растениеводческой продукции и профильных научных организаций практически нет [6]. Ведь в настоящее время, на практике, агроном сельхозпредприятия рассчитывает дозу удобрения усреднённо, то есть одну на всё поле. А на самом деле потребность в удобрении на разных участках поля может отличаться в разы. В результате внесения удобрений создается переизбыток удобрений на одних участках поля и нехватка на других, что соответственно влияет на количество и качество урожая, а также на плодородие и экологическую обстановку на этих участках.
198 Кормопроизводство и корма
В сельскохозяйственном производстве страны главной задачей остаётся недостаточное количество сборов растительного белка. Несмотря на резкое снижение поголовья скота в последние годы, проблема его обеспечения высококачественными, сбалансированными по питательным веществам кормами сохраняется. Недостаток переваримого протеина в кормовом рационе ведёт к значительному перерасходу кормов и удорожанию животноводческой продукции [7].
В условиях засушливой степи Оренбургского Предуралья одним из путей решения этой проблемы является расширение посевов высокобелковых зернобобовых культур. Из зернофуражных культур основные поставщики белка в степных районах - горох и нут. По данным ФГБНУ ВНИИМС, в степной засушливой зоне чернозёмов наиболее урожайным по сравнению с горохом является нут. Белок нута близок к белку животного происхождения, содержит почти тот же состав аминокислот в оптимальном соотношении [8].
Благодаря способности к азотофиксации особую ценность нут приобретает в биологическом земледелии. Его солома не используется на кормовые цели и служит важным источником воспроизводства почвенного плодородия.
Цель исследований.
Выявить эффективность различных способов применения минеральных удобрений на показатели урожайности и качества зерна нута.
Материалы и методы исследования.
Объект исследований. Нут — сорт Краснокутский 123 (Краснокутская селекционно-опытная станция).
Характеристика территорий, природно-климатические условия. Опытный участок расположен в основании очень пологого склона Урало-Сакмарского водораздела. Уклон не превышает 0,5-1,1° и направлен на юго-восток к террасе реки Урал.
Почвообразующей породой опытного участка является делювий пермских отложений. Характерной особенностью их является высокая карбонатность, новообразования карбонатов представлены мицелием и белоглазкой. Содержание карбонатов колеблется от 15,3 до 23,2 %. Высокая карбонатность пород обусловливает слабо-щелочную реакцию почвы (рН - 7,6-8,0). Содержание аниона НСОз- составляет 0,280-0,340 мг/экв на 100 г почвы. Сумма водорастворимых солей не превышает 0,11 %, что свидетельствует об отсутствии засоления.
Содержание гумуса в слое почвы 0-25 см опытного участка колеблется от 3,1 до 4,5 %. Почвы обеспечены в средней степени фосфором (19-28 мг/кг почвы); в средней (217-290 мг/кг почвы) и повышенной степени (311-400 мг/кг почвы) - подвижного калия, но в очень низкой и низкой степени - нитратным азотом (2,3-7,0 мг/кг почвы).
Почва опытного участка - чернозём южный среднемощный карбонатный тяжелосуглинистый.
Количество осадков зоны исследований за год составляет 370-380 мм, в том числе за вегетацию - 150-190 мм при ГТК - 0,54-0,60. В условиях Оренбургского Предуралья поступление ФАР за вегетационный период при среднесуточных температурах выше + 5 °С и + 10 °С составляет соответственно 4,0 и 3,5 млрд ккал/га.
Схема эксперимента. Полевой опыт проводился в 2016-2017 гг. на опытном стационаре кафедры земледелия, почвоведения и агрохимии, опытное поле учхоза ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный аграрный университет». В качестве контрольного варианта принят вариант с полным отсутствием минеральных удобрений:
1. Без удобрений (контроль).
2. N20 (осенью).
3. N55 Р15 К 15 (осенью).
4. N35 Р15 К 15 (осенью)+^0 (некорневая подкормка).
5. N20 (осенью)+^5 Р15 К 15 (посев)+^0 (некорневая подкормка).
Кормопроизводство и корма 199
6. Дифференцированное осеннее внесение № Р* К *.
7. Дифференцированное припосевное внесение № Р* К *: N25 (осенью)+N* Р* К * (посев)
В биологизированном земледелии перед заделкой в почву соломы предшествующей культуры вносят азотные удобрения из расчёта 10-12 кг/га в д. в. на тонну соломы. Учитывая, что предшественником нута в севообороте является озимая пшеница, доза осеннего внесения азота во втором варианте составила 20 кг/ га по д. в. В третьем варианте осенью вносят полную норму минеральных удобрений, рассчитанную на планируемую урожайность зерна нута - 15 ц/га, с учётом выноса основных элементов питания основной продукцией изучаемой в опыте культуры. В четвёртом варианте азотные удобрения вносят дробно: основное внесение - 35 кг/га вносили под основную обработку, оставшиеся 20 кг/га использовали весной в качестве некорневой подкормки. В пятом варианте удобрения вносили трижды по срокам: осенью, весной при посеве и в качестве некорневой подкормки. В шестом и седьмом вариантах использовался дифференцированный способ внесения основных элементов питания. На одной половине делянки осенью сразу дифференцированно вносили рассчитанную норму минеральных удобрений, на второй - дозу азота и норму фосфора с калием вносили при посеве культуры.
Площадь делянки составляла 180 м2 (ширина - 4 м, длина - 45 м). В шестом и седьмом вариантах - 90 м2 (ширина - 4 м, длина - 22,5 м). Перед закладкой опыта на общем участке, отведённом под эксперимент, отбирали почвенные пробы методом «конверта». В агрохимической лаборатории определяли содержание в пробах основных элементов питания, кислотность почв и содержание гумуса. Помимо этого на разных половинах делянок шестого и седьмого вариантов устанавливали такие же показатели.
Норма высева нута составила 0,9 млн всхожих семян на 1 га.
Уборку нута осуществляли при пожелтении 90-100 % бобов прямым комбайнированием.
Оборудование и технические средства. После уборки озимой пшеницы её солому и разбросанные минеральные удобрения заделывали бороной БДН-3 (Украина) с последующей плоскорезной обработкой КПГ-250 (Россия) на глубину 23-25 см. Весной для закрытия влаги использовались зубовые бороны БЗСС-1,0 (Россия). Посев осуществлялся сеялкой DMC-6 (Германия).
Статистическая обработка. Данные полевого опыта обрабатывались дисперсионным методом [9] на ПЭВМ. Биологическую ценность белка (БЦ, %) вычисляли по формуле:
БЦ=100-КРАС,
где БЦ - биологическая ценность,
КРАС - коэффициент различия аминокислотного скора.
При определении биологической ценности белка мы опирались на метод, основанный на сравнении аминокислотного состава исследуемого белка со стандартом, в качестве которого используется аминокислотный состав белка куриного яйца [10], при этом в расчёте учитывались только незаменимые аминокислоты.
Результаты исследований.
Результаты исследований показали, что внесение удобрений способствовало повышению урожайности зерна нута. Полная норма минеральных удобрений, внесённых сразу под основную обработку (табл. 1), обеспечила прибавку урожайности чуть более 2 ц/га или 33,8 %.
Дробное внесение минеральных удобрений в три срока, включая некорневую подкормку, способствовало получению дополнительно 3,3 ц/га урожая. Точно такую же прибавку обеспечило дифференцированное осеннее внесение удобрений. Максимальная урожайность основной продукции исследуемой в опыте культуры - 10,5 ц/га получена нами в варианте с дифференцированным припосевным внесением.
200 Кормопроизводство и корма
Таблица 1. Урожайность нута в зависимости от дробного и дифференцированного внесения минеральных удобрений (среднее за 2 года)
Вариант опыта
Урожайность, ц/га
Прибавка урожайности
ц/га
%
1. Контроль
2. N20 (осенью)
3. N55 Р15 К 15 (осенью)
4. №5Р15К15(осенью)+Ш (некорневая подкормка)
5. N20 (осенью)+^5 Р15 К 15 (посев)+^0 (некорневая подкормка)
6. Дифференцированное осеннее внесение № Р* К *
7. Дифференцированное припосевное внесение: N25 (осенью)+№ Р* К * (посев)
6,5 7,1 8,7
8,4
9,8 9,8
10,5
0,6 2,2
1,9
3,3 3,3
4,0
9,2 33,8
29,2
50,8 50,8
61,5
В сельскохозяйственном производстве страны главной задачей помимо увеличения производства продовольственного и фуражного зерна остаётся повышение его качества и, в частности, увеличение сборов растительного белка, проблема производства которого с каждым годом становится всё острее. Несмотря на резкое снижение поголовья скота в последние годы, проблема его обеспечения высококачественными, сбалансированными по питательным веществам кормами сохраняется. Недостаток переваримого протеина в кормовом рационе ведёт к значительному перерасходу кормов и удорожанию животноводческой продукции. Наиболее эффективным способом улучшения качества зерна является применение удобрений. В связи с этим особый интерес вызывает накопление в зерне нута белка в зависимости от различных способов внесения минеральных удобрений.
Применяемые в опыте минеральные удобрения способствовали повышению содержания белка в зерне нута, что связано, прежде всего, с применением азотных удобрений. Азот - основной элемент питания, необходимый для формирования зерна с высоким содержанием белка. Он является составной частью всех белков и не может быть заменён никаким другим элементом. Азот поступает в растение с начала вегетации до молочной спелости. Даже осеннее внесение азота в дозе 20 кг/га, предназначенное для ускорения разложения соломы озимой пшеницы, способствует увеличению содержания белка в зерне нута на 1,3 % по сравнению с контролем (табл. 2). Дальнейшее увеличение дозы азота приводило к незначительному приросту белка на 0,4-0,8 %. Лишь использование некорневых подкормок способствовало преодолению содержания белка более 24 %. Причём максимальная массовая доля белка - 24,7 % отмечена на варианте с дробным внесением минеральных удобрений, где осенью вносились только азотные удобрения в дозе 20 кг/га, при посеве доза азота составляла 15 кг/га, доза фосфора и калия - тоже по 15 кг/га в д. в. и, разумеется, некорневая азотная подкормка - в дозе 20 кг/га.
Таблица 2. Содержание протеина в зависимости от дробного
и дифференцированного внесения минеральных удобрений
Вариант опыта Массовая доля белка, %
1. Контроль 21,6
2. N20 (осенью) 22,9
3. N55 Р15 К 15 (осенью) 23,7
4. N40 Р15 К 15 (осенью)+^0 (некорневая подкормка) 23,3
5. N20 (осенью)+^5 Р15 К 15 (посев)+^0 (некорневая подкормка) 24,7
6. Дифференцированное осеннее внесение № Р* К * 23,8
7. Дифференцированное припосевное внесение:
N25 (осенью)+№ Р* К * (посев) 23,9
Кормопроизводство и корма 201
Однако показатель содержания белка не даёт полную характеристику полноценности корма по этому показателю, поскольку в зависимости от аминокислотного состава он по разному удовлетворяет потребности животного организма. В связи с этим нами проведён анализ на содержание аминокислот в зерне нута на варианте с отсутствием минеральных удобрений (контроль) и на варианте с дифференцированным их внесением (табл. 3).
Таблица 3. Аминокислотный состав зерна нута в зависимости от применения минеральных удобрений (2017 г.)
Аминокислота Содержание аминокислот, %
контроль вариант № 7
Аргинин, % 2,85 3,65
Лизин, % 2,35 2,96
Тирозин, % 0,75 0,96
Фенилаланин, % 1,7 2,15
Гисцидин, % 0,63 0,83
Лейцин-изолейцин, % 7,16 8,7
Метионин, % 0,22 0,30
Валин, % 1,22 1,57
Пролин, % 1,2 1,50
Треонин, % 1,12 1,32
Серин, % 1,50 1,90
Аланин, % 1,38 1,77
Глицин, % 1,23 1,57
Биологическая ценность белка, % 41,98 53,55
Лимитирующей аминокислотой в обоих вариантах опыта является метионин. Показатель биологической ценности белка в нашем эксперименте в значительной степени зависел от применения минеральных удобрений, которые на 11,57 % повышали данный показатель по сравнению с контролем.
Обсуждение полученных результатов.
Полученные данные проведённого эксперимента убедительно свидетельствуют о целесообразности применения минеральных удобрений в биологизированных технологиях возделывания нута. При этом повышение урожая зернобобовой культуры зависит не столько от увеличения доз азотных удобрений, сколько от повышения их эффективности, основанной на диагностике почвенных элементов питания на конкретном участке поля. Для оптимизации системы дифференцированного внесения минеральных удобрений использование только данных по содержанию нитратного азота явно недостаточно, необходимо учитывать такие показатели, как содержание легкогид-ролизуемого азота, текущая нитрификация и показатели, стимулирующие действие азотных удобрений на микробиологическую активность почвенной микрофлоры [11].
Особое внимание необходимо уделять дифференцированному применению удобрений при дробном их внесении. Особенно это касается азота, который входит в состав всех аминокислот и на его долю приходится 16-18 % от массы белка [12]. Некорневые подкормки позволяют заметно увеличить выход белка, а комплексное использование минеральных удобрений явно улучшает аминокислотный состав основной продукции исследуемой в опыте культуры.
Выводы.
Наибольшая урожайность зерна нута - 10,5 ц/га получена на варианте с дифференцированным припосевным внесением.
202 Кормопроизводство и корма
Максимальная массовая доля белка - 24,7 % отмечена на варианте с дробным внесением минеральных удобрений, где осенью вносились только азотные удобрения в дозе 20 кг/га, при посеве доза азота составляла 15 кг/га, доза фосфора и калия - по 15 кг/га в д. в.
Комплексное использование минеральных удобрений заметно улучшает аминокислотный состав основной продукции исследуемой в опыте культуры.
Литература
1. Полевой В.В. Физиология растений: учебник для биол. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1989. 464 с.
2. Сидельников Н.А. Эффективность дробного внесения азотно-фосфорных удобрений при различных нормах семян овса в степных районах Оренбургского Предуралья: дис. ... канд. с.-х. наук. Оренбург, 2006. 131 с.
3. Эффективность дифференцированного внесения минеральных удобрений ресурсосберегающих технологиях зерновых культур с элементами точного земледелия на южных чернозёмах Оренбургского Предуралья / Г.В. Петрова, А.П. Долматов, Ф.Г. Бакиров, В.А. Любчич, С.В. Попов, М.Р. Курамшин // Достижение науки и техники АПК. 2014. № 4. С. 19-21.
4. Дифференцированное внесение удобрений в системе точного земледелия / В.А. Любчич, С.В. Попов, Ф.Г. Бакиров, А.П. Долматов, М.Р. Курамшин // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. № 1(33). С. 73-75.
5. Якушева Л.Н. Вопросы оптимизации питательного режима растений в точном земледелии // Физические, химические и климатические факторы продуктивности полей. СПб.: Изд-во ПИЯФ РАН, 2007. С. 338-352.
6. Личман Г.И., Марченко Н.М. Перспективы развития и введения в сельское хозяйство точного земледелия // Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства: сб. лекций Междунар. шк. молодых учёных и специалистов. СПб.: Изд-во НОУ НПО «Са-лезианский Центр «Дон Боско», 2007. С. 91-100.
7. Васильев И.В. Ресурсосберегающие технологии возделывания нута на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья: дис. ... канд. с.-х. наук. Оренбург, 2006. 146 с.
8. Сравнительная оценка кормовых достоинств зерна гороха и нута разных сортов в условиях засухи / С.И. Кононенко, А.Г. Мещеряков, Ю.И. Левахин, А.М. Испанова // Научный журнал КубГАУ. 2015. № 107(03). С. 1-10.
9. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
10. Кукреш Л.В., Рышкель И.В. Оценка белка зернобобовых культур по аминокислотному составу // Вестник НАН Беларуси. 2008. № 1. С. 36-40.
11. Ерёмин Д.И., Кибук Ю.П. Дифференцированное внесение удобрений как инновационный подход в системе точного земледелия // Вестник КрасГАУ. 2017. № 8. С. 17-26.
12. Прянишников Д.Н. Частное земледелие. М.: Сельхозиздат, 1963. Т. 2. С. 712.
Долматов Алексей Петрович, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры земледелия, почвоведения и агрохимии факультета агротехнологий, землеустройства и пищевых производств ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный аграрный университет», 460000, Оренбург, пер. Мало-Торговый 2, тел.: 8(3532) 77-70-81, тел.: 8-912-348-57-42, e-mail: [email protected]
Куприянов Дмитрий Алексеевич, аспирант кафедры земледелия, почвоведения и агрохимии факультета агротехнологий, землеустройства и пищевых производств ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный аграрный университет», 460000, Оренбург, пер. Мало-Торговый 2, тел.: 8932-546-43-06, e-mail: [email protected]
Поступила в редакцию 12 февраля 2018 года
Кормопроизводство и корма 203
633.1166:631.82(470.56)
Dolmatov Alexey Petrovich, Kupriyanov Dmitry Alekseevich
FSBEIHE «Orenburg State Agrarian University», e-mail: [email protected]
Influence of fractional and differentiated application of mineral fertilizers on yield and quality
of chick pea in the biologized agriculture of Orenburg Cis-Urals
Summary. In modern technologies of cultivation of agricultural crops, the leading place belongs to the use of fertilizers, which account for an average of 40 % of the crop yield gain. However, high prices for mineral fertilizers make the harsh conditions for the producer of agricultural products for the introduction of fertilizers; it forces them to look for new technologies. One of the elements of such technologies is fractional and differentiated use of mineral fertilizers.
The main studies were carried out in the central zone of Orenburg region on southern veil chernozem. The result of the research is presented for the period from 2016 to 2017. In the experiments, the efficiency of fractional and differentiated application of mineral fertilizers was studied. In this experiment, the influence of fertilizers on the yield of chickpea was studied. In agriculture, apart from increasing the production of food and feed grain, the main task to increase its quality and, in particular, to increase the collection of vegetable protein remains. The problem of feed grain production becomes more acute every year. In this article, special attention is paid to the problem of accumulation of protein in the grain and its amino acid composition, depending on the various methods of introducing mineral fertilizers.
Key words: legumes, chickpea, mineral fertilizers, fractional introduction, differentiated application, protein, amino acid composition, biological value of protein.
