CC BY
21
УДК 631.416.2:631.84:633.11«321» DOI: 10.24412/1029-2551-2021-1-007
ВЛИЯНИЕ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ ПОЧВ ПОДВИЖНЫМ ФОСФОРОМ И ДОЗ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ И КАЧЕСТВО ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ
1В.А. Нестеренко, 2В.М. Лапушкин, к.б.н.
1ВНИИагрохимии им. Д.Н. Прянишникова, e-mail: nva79653793521@gmail.com 2РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, e-mail: lapushkin@rgau-msha.ru
В условиях полевого мелкоделяночного опыта на дерново-подзолистой почве с разным содержанием подвижного фосфора в течение двух лет изучали действие азотных удобрений на урожай и качество яровой пшеницы сорта Любава. Результаты исследований показали, что внесение азотных удобрений в дозе выше 60 кг/га на почвах с низкой обеспеченностью подвижным фосфором не целесообразно, так как дальнейшее увеличение дозы азота уже не способствует росту прибавокурожая, а коэффициенты использования азота крайне низки (12-16%). При среднем содержании в почве подвижного фосфора получение максимальной прибавки урожая обеспечивалось внесением азота в дозе 90 кг/га. Применение азота в максимальной дозе (120 кг/га) приводило к дальнейшему увеличению прибавки урожая лишь на почве в повышенным содержанием P2O5.
Ключевые слова: азотные удобрения, подвижный фосфор, плодородие почв, яровая пшеница, урожай, качество, сырой белок.
INFLUENCE OF MOBILE PHOSPHOROUS CONTENT IN SODDY-PODZOLIC SOIL AND DOSES
OF NITROGEN FERTILIZERS TO FORMATION OF YIELD AND QUALITY OF SPRING WHEAT
1V.A. Nesterenko, 2Ph.D. V.M. Lapushkin
lAll-Russian SRI for Agrochemistry named after D.N. Pryanishnikov, e-mail: nva79653793521@gmail.com 2Russian Timiryazev State Agrarian University (RSAU-MTAA), e-mail: lapushkin@rgau-msha.ru
In a field experiment in a small plot on soddy-podzolic soil with different content of mobile phosphorus, the effect of nitrogen fertilizers on the yield and quality ofspring wheat of the Lubava variety was studying during two years. The results of the studies showed that the application of nitrogen fertilizers at a dose higher than 60 kg/ha into the soils with a low content of mobile phosphorus isn^t advisable. Increase nitrogen dose doesn^t improve obtained yield and the nitrogen uptake (12-16%). With an average content of mobile phosphorus in the soil, the maximum crop increase was ensured by applying nitrogen at a dose of 90 kg/ha. The application of nitrogen at the maximum dose (120 kg/ha) led to a further increase in the crop increase only into the soil with the highest P2O5 content.
Keywords: nitrogen fertilizers, mobile phosphorus, soil fertility, spring wheat, yield, quality, protein.
Из всех злаковых культур пшеница наиболее чувствительна к содержанию элементов питания в почве. Основным лимитирующим фактором при выращивании пшеницы выступает недостаток азота, но часто количество урожая и его качество снижается от недостатка других элементов питания, особенно остро эта проблема касается фосфора. В нашей стране доля земель со средним его содержанием составляет около 36%, а еще четверть полей имеют низкую и очень низкую обеспеченность подвижным фосфором [1]. В связи с этим резко снизился и потенциал продуктивности этих почв [2-4].
Оптимальное обеспечение пшеницы фосфором необходимо для получения экономически целесообразного урожая зерна, поскольку фосфор необходим для нормального развития растений пшеницы, особенно в начальные периоды роста. Он входит в состав энергетических соединений (АТФ и др.), необходимых для метаболизма растений с начала вегета-
ции и до конца жизненного цикла пшеницы. В виде полифосфатов фосфор запасается в вакуолях растительной клетки [5]. Поэтому выращивание растений на почвах с низким содержанием фосфора приводит не только к существенному недобору урожая, но и ухудшению его качества [4, 6, 7].
Цель исследований - изучение влияния азотных удобрений на формирование урожая и качества зерна яровой пшеницы в зависимости от обеспеченности подвижным фосфором.
Методика. Объектом исследования была мягкая яровая пшеница среднеспелого сорта Любава селекции ФИЦ «Немчиновка», включенного в реестр в 2012 г. и районированного для выращивания в Центральном регионе. Сорт средне засухоустойчив, устойчив к полеганию, хлебопекарные качества хорошие, относится к ценным пшеницам. Умеренно устойчив к бурой ржавчине и мучнистой росе. Средняя урожайность 22,3 ц/га. Масса 1000 зерен 31-42 г.
Мелкоделяночные полевые опыты проводили в 2018-2019 гг. на территории ЦОС ВНИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова по единой схеме на фонах с низким (46 мг/кг), средним (76 мг/кг) и повышенным (108 мг/кг) содержанием подвижного фосфора (по Кирсанову). Опыты заложены осенью 2017 г. путем внесения фосфоритной муки из расчета 300 и 700 кг P2O5/га. Содержание легкодоступных фосфатов по Карпинскому-Замятиной соответствовало среднему уровню (0,12-0,16 мг/л) и высокому (0,24 мг/л).
В среднем за 2 года почва характеризовалась следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса 1,4-1,7%; pHкa 4,42-5,69; гидролитическая кислотность 2,5-3,3 мг-экв/100 г; сумма поглощенных оснований 12,2-13,1 мг-экв/100 г; степень насыщенности основаниями 79-83%; содержание легко- и щелочногидролизуемого азота очень низкое, обменного калия - высокое.
Схема опыта включала четыре варианта в четырех повторностях с возрастающими дозами азота аммиачной селитры (кг К/га): 1. 0 - контроль; 2. N60; 3. N90; 4. N120. Площадь учетной делянки 1 м2.
По результатам метеорологических наблюдений вегетационного периода 2018 и 2019 гг. отмечено значительное отклонение температурного режима, а также суммы выпавших осадков. Так, по данным таблицы 1, сезон 2018 г. сопровождался достаточно высокими температурами, отклонение от средних многолетних температур составило от +0,3°С в июне до +3,0°С в мае. Самая высокая температура воздуха была отмечена в июле и составила 31,1°С. На момент формирования и налива зерна, фаза которой приходится на август месяц, отклонение от средних многолетних температур составило +2,8°С и сопровождалось очень низким уровнем осадков, что составило 29% от средних многолетних данных.
Начало вегетационного периода 2019 г. также сопровождалось высокими температурами и низким уровнем осадков отклонение от средних многолетних температур в мае составило +2,3°С, в июне +1,7°С. Фактическая сумма осадков в мае 2019 г. составило 23 мм, что в свою очередь на 54% меньше средних многолетних данных, то же было и в июне. Во вторую половину вегетационного периода погодные условия складывались в сторону более низких температур, так в июле 2019 г., отклонение от
средних многолетних температур составило -3,2°С, что значительно ниже нормы, а также наблюдались значительные перепады температур между максимальным и минимальным значением, что составило 28°С. Подобные условия во время активного формирования урожая наблюдались и в августе 2019 г., когда отклонение от средних многолетних температур составило - 1,5°С и сопровождалось достаточно частыми осадками уровнем 70% от нормы.
В целях борьбы с возбудителями грибковых заболеваний на ранних фазах развития культуры в сезоне 2018 и 2019 г. использовали протравитель семян Витацит, КС из расчета 1,7 л/т с нормой рабочего раствора 10 л/т. В фазе 5 листьев развития растений посевы обрабатывали баковой смесью препаратов Деймос, ВРК в норме 0,3 л/га от однолетних и многолетних двудольных сорняков и препаратом Имидор, ВРК в норме 0,07 л/га от комплекса вредителей. В фазе флаг листа проводили обработку баковой смесью препаратов Колосаль Про, КМЭ в норме 0,3 л/га от комплекса листостебельных и колосовых болезней и Клонрин, КЭ в норме 0,15 л/га от комплекса вредителей зерновых культур.
Массу полученного урожая приводили к стандартной влажности 14%. Статистическую обработку результатов опыта проводили при помощи программ STRAZ и MS Excel. Содержание элементов питания в растительных образцах определяли после мокрого озоления по методу Кьельдаля, валовое содержание фосфора определяли колориметрическим методом Труога-Мейера; калия - на пламенном фотометре; азота - микро-методом Кьельдаля. Определение содержания белкового азота проводили после осаждения белков трихлоруксусной кислотой, основные показатели качества зерна - методом инфракрасной спектроскопии.
Результаты. Изучаемые дозы азотных удобрений обеспечили достоверную прибавку урожая относительно контроля. Однако между собой варианты с в внесением азота в большинстве случаев существенно не отличались, но в среднем наблюдалась тенденция к увеличению урожайности яровой пшеницы с ростом доз азотных удобрений, наиболее ярко выраженная на почве с повышенным содержанием фосфора (табл. 2).
1. Метеорологические данные за вегетационный период 2018-2019 гг.
Показатель 05.18 05.19 06.18 06.19 07.18 07.19 08.18 08.19
Норма ^ °С 13,2 17,0 19,2 17,0
Фактическая ^ °С 16,2 15,5 17,3 18,7 20,5 16,0 19,8 15,5
Отклонение от нормы ^ °С +3,0 +2,3 +0,3 +1,7 +1,3 -3,2 +2,8 -1,5
Норма суммы осадков, мм 50 80 85 82
Фактическая сумма осадков, мм 52 23 35 37 93 71 24 58
% от средней суммы осадков 104 46 44 46 109 83 29 70
Самая низкая ^ °С 4,0 0 5,6 0 11,6 0 8,5 5,6
Самая высокая ^ °С 27,9 28,9 30,6 31,2 31,1 28,0 29,9 26,3
На бедной фосфором почве прибавка урожая (на уровне НСР) относительно варианта с внесением азота 60 кг/га наблюдалась лишь в 2018 г. при внесении азота 120 кг/га. Также существенному увеличению урожая зерна способствовало внесение азота в дозе 90 кг/га на почве со средним содержанием фосфора (2018 г.). В 2019 г. на почве с повышенным содержанием подвижного фосфора достоверные прибавки обеспечили дозы азота 90 и 120 кг/га.
Максимальный урожай зерна яровой пшеницы в среднем за два года получен на вариантах с дозой азота 120 кг/га. Также урожай был заметно выше при более высокой обеспеченности почв фосфором, что составляет 241 г/м2, против 175 г/м2 при низком содержании P2O5 и одинаковой обеспеченности азотными удобрениями. В среднем за два года увеличение доз азота приводило росту урожая. Так, на почве с низким содержанием подвижного фосфора масса зерна возрастала с 128 г/м2 в варианте без азотных удобрений до 175 г/м2, а на почвах со средним - со 174 до 213 г/м2. Наиболее заметное увеличение урожая наблюдалось на почве с повышенным содержанием фосфора с 164 до 241 г/м2.
Для оценки тесноты связи между дозами азотных удобрений и прибавками урожая в зависимости от обеспеченности почвы фосфором (рисунок) был проведен корреляционный анализ, результаты которого показали, что во всех случаях связь характеризовалась как прямая по направлению (г > 0) и прямолинейная по форме ^ф < Fт), и заметно усиливалась с ростом обеспеченности почвы фосфором. При низком содержании подвижных фосфатов в почве связь характеризовалась как слабая по тесноте (г = 0,21), при среднем - умеренная (г = 0,37) и заметная - при повышенном (г = 0,61).
На основе полученных данных можно утверждать, что внесение азотных удобрений в дозе выше 60 кг/га на почвах с низкой обеспеченностью подвижным фосфором не целесообразно, так как дальнейшее увеличение дозы азота уже не способствует росту урожая. Получение максимальной прибавки при среднем содержании в почве подвижных фосфатов обеспечивалось внесением азота в дозе 90 кг/га. Применение азота в дозе 120 кг/га приводило к дальнейшему увеличению прибавки урожая лишь на почве в повышенным содержанием P2O5.
С ростом обеспеченности растений фосфором наблюдалось изменение структуры полученного урожая в сторону усиления формирования побочной продукции и, как следствие, небольшое увеличение отношения побочной продукции к основной в среднем с 1,67 на почве с низким содержанием фосфора до 1,76 - с повышенным (табл. 3).
Масса 1000 зерен - один из важнейших показателей, характеризующий физические свойства и технологическую ценность зерна. Достаточная обеспеченность растений фосфором способствовала формированию более крупного зерна по сравнению с растениями, выращенными на почве с низким содержанием P2O5. Заметное увеличение массы 1000 зерен с ростом доз азотных удобрений отмечалось только на почве в повышенным содержанием фосфора, в то время как при низкой обеспеченности фосфатами наблюдалось снижение массы 1000 зерен с ростом дозы азота. Доля крупных зерен (сход с сита 2,5 мм) при максимальной дозе азота на богатой фосфором почве составила 78%, против 69 и 68% на почве с низким и средним содержанием подвижных фосфатов. Средняя масса 1000 зерен на вариантах с внесением азотных удобрений на почвах со
2. Урожай яровой пшеницы в зависимости от доз азотных удобрений _и обеспеченности почв подвижными фосфатами_
Вариант Масса зерна, г/м2 Масса соломы, г/м2
2018 г. 2019 г. Среднее 2018 г. 2019 г. Среднее
Почва с низким содержанием Р265
Фон К120 149 108 128 159 260 210
Фон + N60 193 128 161 206 285 246
Фон + N90 193 123 158 216 264 240
Фон + N120 225 125 175 232 282 257
НСР05 32 13 - 32 24 -
Почва со средним содержанием Р265
Фон К120 194 153 174 199 319 259
Фон + N60 214 164 189 240 385 313
Фон + N90 242 183 212 261 429 345
Фон + N120 238 188 213 264 465 365
НСР05 26 32 - 20 63 -
Почва с повышенным содержанием Р265
Фон К120 174 154 164 186 439 312
Фон + N60 207 177 192 226 489 358
Фон + N90 211 209 210 229 473 351
Фон + N120 227 256 241 240 493 367
НСР05 32 29 - 32 26 -
50
5 7 9 11 13
Дозы азотных удобрений, г, м2
— • • Низкое содержание Р205
---Среднее содержание Р205
Повышенное содержание Р205
Зависимость прибавки урожая зерна яровой пшеницы при применении азотных удобрений от обеспеченности подвижным фосфором, 2018-2019 гг.
3. Структура урожая яровой пшеницы
Вариант Отношение побочной продукции к основной Масса 1000 зерен, г Натура, г/л
Почва с низким содержанием Р2й5
Фон К120 1,74 36,6 773
Фон + N60 1,65 35,5 792
Фон + N90 1,64 34,4 786
Фон + N120 1,64 33,8 791
Почва со средним содержанием Р265
Фон К120 1,55 36,3 796
Фон + N60 1,74 36,1 802
Фон + N90 1,71 37,5 809
Фон + N120 1,79 35,4 811
Почва с повышенным соде ржанием Р265
Фон К120 1,96 35,7 823
Фон + N60 1,93 35,4 825
Фон + N90 1,67 37,8 836
Фон + N120 1,49 38,2 837
средним содержанием P2O5 была на 3,1 г больше, а при повышенном содержании P2O5 на 3,8 г больше, чем на более бедной фосфором почве. При низком содержании подвижного фосфора максимальная масса 1000 зерен была достигнута без внесения азотных удобрений и составляла 36,6 г, при средней обеспеченности доступными фосфатами при внесении азота в норме 90 кг/га - 37,5 г. При максимальной обеспеченности почв фосфором и внесении азота в норме 120 кг/га лучший показатель массы 1000 зерен составил 38,2 г, против 35,7 г на варианте без внесения азотных удобрений.
Одним из немало важных показателей качества урожая, характеризующим выполненность зерна, служит его натурная масса (табл. 3). Так, на почве со средним содержанием P2O5 натура зерна была на 19 г/л больше, чем на почвах с низким содержанием фосфора, а на почвах с высоким содержанием на 45 г/л. Наблюдается увеличение натуры зерна в зависимости от содержания подвижного фосфора на вариантах без азотных удобрений от 773 г/л на почвах с низким со-
держанием фосфатов до 823 г/л на почвах с высоким, что свидетельствует о влиянии содержания подвижного фосфора на данный показатель. При внесении азотных удобрений также наблюдается тенденция увеличения натуры зерна на почвах со средним и высоким содержанием фосфора. Так, на почвах со средним содержанием фосфора данный показатель увеличился на 23 г/л, а на более обеспеченной почве - на 50 г/л. Следует также отметить, что на почве с низким содержанием доступного фосфора увеличение дозы азота с 60 до 120 кг/га не приводило к увеличению натурной массы зерна.
Химический состав не существенно изменялся от доз удобрений и содержания подвижного фосфора в почве (табл. 4). Важнейшим показателем технологической и пищевой ценности зерна служит содержание протеина. В целом по опыту содержание протеина варьировало от 15,5-16,8% на контрольных вариантах до 17,1% при внесении азотных удобрений. Усиление фосфорного питания растений положительно отразилось на содержании углеводов (крахмала и сахаров) в зерне.
Корневая система яровой пшеницы по сравнению с озимой развита слабее и обладает меньшей способностью усваивать питательные вещества из почвы. Она больше страдает от недостатка влаги во время засухи, поэтому на формирование урожая и качества зерна значительное влияние оказали неблагоприятные погодные условия 2018 и 2019 г. [1]. В начале вегетации яровой пшеницы и в процессе активного формирования корневой системы был недостаточно увлажнен корнеобитаемый слой почвы, а вегетирующие органы испытывали стресс не только от недостатка поступления питательных элементов из почвы, но и в результате высоких температур воздуха. В сезоне вегетационного периода 2018 г. в фазах начало колошения и формирования зерна высокие температуры воздуха и низкий уровень осадков значительно повлияли на формирование урожая и качество зерна, а в 2019 г. - низкие температуры и частые дожди.
По результатам химического анализа образцов зерна и соломы был определен хозяйственный вынос основных элементов минерального питания и разностным методом рассчитаны коэффициенты использования азота минеральных удобрений (табл. 5). Вынос питательных веществ 1 т зерна яровой пшеницы с учетом соответствующего количества побочной составляет 32,5-37,0 кг азота, 11-12 кг фосфора и 21,5-26,0 кг калия. По полученным данным можно утверждать, что вынос фосфора и калия урожаем мало зависел от обеспеченности растений подвижным фосфором, однако потребление азота заметно росло с увеличением содержания доступных фосфатов в почве. На это указывают и более высокие коэффициенты использования азота из удобрений (37-49%) на почве
0
4. Основные показатели качества зерна яровой пшеницы в среднем за 2018-2019 гг., ___% от сухой массы___
Вариант Сырой жир Сырой протеин Сырая клетчатка Сырая зола Крахмал Сахара
Почва с низким содержанием P2O5
Фон К120 2,3 16,8 2,2 2,1 58,5 3,7
Фон + N60 2,0 16,7 1,9 2,0 59,5 3,9
Фон + N90 2,2 17,1 1,8 2,0 58,7 3,8
Фон + N120 2,0 16,0 1,5 1,9 59,5 5,4
Почва со средним содержанием P2O5
Фон Ki20 2,4 16,0 1,9 2,0 57,9 5,0
Фон + N60 2,2 16,2 1,9 2,0 58,4 5,0
Фон + N90 2,1 16,2 1,5 1,9 59,9 4,8
Фон + N120 2,3 16,4 1,6 2,0 59,1 5,4
Почва с высоким содержанием P2O5
Фон К120 2,2 15,5 1,7 1,9 60,1 4,9
Фон + N60 2,2 16,5 1,6 2,0 59,6 4,9
Фон + N90 2,0 16,2 1,3 1,9 59,9 5,2
Фон + N120 2,1 16,2 1,4 1,9 60,5 5,2
ности эффективного использования растениями азота при недостаточной обеспеченности прочими элементами питания, в частности фосфором.
Таким образом, на почве с низким содержанием фосфора применение азотных удобрений в дозе выше 60 кг/га не способствует увеличению прибавки урожая. При среднем содержании в почве подвижного фосфора рост прибавок урожая наблюдался при внесении азота в дозе 90 кг/га. Применение азотных удобрений в максимальной дозе (120 кг/га) было оправдано лишь на почве в повышенным содержанием P2O5. Коэффициенты использования азота минеральных удобрений на почве с низким и средним содержанием фосфора были крайне низкими: 12-16% при низкой обеспеченности и 14-21% при средней, в то время как при высоком содержании подвижных фосфатов в почве они составили 37-49%, что говорит о большей их эффективности. Качественные показатели зерна не существенно изменялись от доз азотных удобрений и обеспеченности фосфором, на что в полной мере могли повлиять неблагоприятные погодные условия в сезонах 2018-2019 гг.
Литература
1. Сычев В.Г., Шафран С.А. Агрохимические свойства почв и эффективность минеральных удобрений. - М.: ВНИИА, 2013. - 296 с.
2. Пискунова Х.А., Федорова А.В. Влияние азотного удобрения на урожайность и качество продовольственного зерна яровой пшеницы // Вестник АПК Верхневолжья, 2018, № 3. - С. 14-17.
3. Казак А.А. Урожайность и качество зерна среднеранних сортов яровой пшеницы в различных природно-климатических зонах Тюменской области // Аграрный вестник Урала, 2009, № 7(61). - С. 54-56.
4. Лапушкин В.М., Аксенчик К.В., Малявин А.С. Производство минеральных удобрений. Энциклопедия технологий. Эволюция и сравнительный анализ ресурсной эффективности промышленных технологий. - М., С-Пб.: Центр экологической промышленной политики, 2019. - С. 515-561.
5. Maschner H. Mineral Nutrition of Higher Plants, 2nd edition. - London, UK: Academic Press, 1995. - 352 p.
6. Адрианов С.Н. Формирование фосфатного режима дерново-подзолистых почв в разных системах удобрения. -М.: ВНИИА, 2004. - 296 с.
7. Лапушкин В.М., Нестеренко В.А. Формирование урожая и качества зерна яровой пшеницы в зависимости от доз азотных удобрений и обеспеченности почвы подвижным фосфором // Плодородие, 2019, № 3. - С. 19-21.
5. Удельный вынос основных элементов питания и коэффициенты использования азота из минеральных удобрений в среднем за 2018-2019 гг.
Вариант Хозяйственный вынос элементов питания, КИ,
кг/т основной продукции с учетом побочной %
N P2O5 K2O N
Низкое содержание фосфора
Фон К120 35,5 8,2 19,5 -
Фон + N60 35,0 8,3 20,0 16
Фон + N90 38,4 8,5 19,4 15
Фон + N120 34,8 8,4 21,8 12
Среднее содержание фосфора
Фон К120 34,1 8,6 20,7 -
Фон + N60 37,4 8,5 22,6 19
Фон + N90 36,8 9,7 22,1 21
Фон + N120 35,2 8,2 19,6 14
Повышенное содержание фосфора
Фон К120 34,2 8,4 20,8 -
Фон + N60 40,8 9,0 20,8 49
Фон + N90 38,4 8,9 19,6 37
Фон + N120 39,1 7,9 22,0 40
с повышенным содержанием фосфора. При этом коэффициенты использования азота на почве с низким и средним содержанием фосфора были более чем в 2 раза ниже соответственно 12-16 и 14-21%, что свидетельствует о невозмож-
