CC BY
44
й01: 10.24411/0235-2451-2018-10503 УДК 54:633.85:631.5(470.63)
ВЛИЯНИЕ ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ ГИДРОГЕЛЯ НА УРОЖАЙНОСТЬ ЗЕЛЕНОЙ МАССЫ РЕДЬКИ МАСЛИЧНОЙ В ЗОНЕ НЕУСТОЙЧИВОГО УВЛАЖНЕНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ОБРАБОТКИ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
Е. И. ГОДУНОВА, доктор сельскохозяйственных наук, зам. директора (e-mail: [email protected])
С. Н. ШКАБАРДА, кандидат сельскохозяйственных наук, ученый секретарь
Северо-Кавказский федеральный аграрный научный центр, ул. Никонова, 49, Михайловск, Ставропольский край, 356241, Российская Федерация
Резюме. Исследования проводили с целью изучения эффективности последействия гидрогеля на урожайность редьки масличной в зависимости от способа обработки почвы и минеральных удобрений в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края на черноземах обыкновенных среднемощных слабогумусированных среднесуглинистых. Опыт трехфакторный. Гидрогель в дозах 0, 100, 200, 300 и 400 кг/га вносили в 2011 и 2012 гг. (первая и вторая закладка опыта) под основную обработку, в последующем изучали его последействие. Схема опыта предусматривала два способа обработки: отвальная вспашка на глубину 20...22 см и дискование на 10...12 см. Исследования проводили на двух фонах - неудобренном и удобренном (N60P60K60 ежегодно). На второй год после внесения наблюдали положительное влияние гидрогеля на запасы продуктивной влаги в посевах редьки масличной. В фазе начала ветвления в зависимости от дозы полимера, способа обработки и удобренности они превышали контроль (без гидрогеля) на 3,1...19,4 мм или 2,6...16,0 %, цветения - на 5,5...33,9 мм, или 5,7...32,1 %. На пятый год после применения полимера в вариантах с гидрогелем величина этого показателя была выше, чем в контроле, в фазе начала ветвления на 3,8...22,1 мм, или 4,3...24,7, цветения на 7,5...24,4 мм, или 7,6...25,6 %. Урожайность зеленой массы редьки масличной достоверно возрастала от действия гидрогеля на второй год после внесения на 55 кг/га (200 кг/га полимера) ... 145 кг/га (400 кг/га полимера) при НСР005 =32,8 ц/га, или на 15,7...34,1 %. На пятый год после применения гидрогель оказал положительное влияние на продуктивность культуры на удобренном фоне в дозах 300 и 400 кг/га: прибавка составила 42...82 ц/га при НСР005 =39,7ц/га, или 11,3...26,4 %. Ключевые слова: гидрогель, продуктивная влага, отвальная обработка, мелкая обработка, редька масличная, урожайность, последействие.
Дляцитирования: Годунова Е. И., Шкабарда С. Н. Влияние последействия гидрогеля на урожайность зеленой массы редьки масличной в зоне неустойчивого увлажнения в зависимости от обработки и минеральных удобрений // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 5. С. 15-18. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10503.
Зона неустойчивого увлажнения занимает 40 % территории Ставропольского края, в которой расположено 43 % пашни региона [1, 2]. Для развития сельскохозяйственной отрасли здесь имеется достаточный потенциал: плодородные почвы, представленные преимущественно черноземами обыкновенными, к востоку сменяющиеся черноземами южными, продолжительный безморозный период, обилие тепла (сумма температур выше 100 составляет 3300...3650 0С). Основной фактор, лимитирующий производство, - влагообеспеченность: вероятность летне-осенних засух на обсуждаемой территории со-
ставляет около 20 %, весенне-летних - 5...10 % [1, 3]. Поэтому повышению влагообеспеченности посевов сельскохозяйственных культур способствует повышению устойчивости и увеличению объемов производства растениеводческой продукции, снижению рисков в земледелии.
Эффективное средство повышения содержания продуктивной влаги в почве - сильнонабухающие (в 300-1000 раз) гидрогели, которые успешно используют в различных природных условиях [4, 5, 6], в том числе на юге России [7, 8, 9]. Однако период их последействия не известен, что требует продолжения исследований для экономической оценки целесообразности такого приема на обыкновенных черноземах в полевых севооборотах Центрального Предкавказья.
Цель исследований заключалась в определении последействия гидрогеля на урожайность зеленой массы редьки масличной при различных способах обработки почвы на удобренном и неудобренном фонах на черноземах обыкновенных зоны неустойчивого увлажнения Ставропольского края.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на опытном поле ФГБНУ «СевероКавказский ФНАЦ» (правопреемник Ставропольского НИИСХ) на черноземах обыкновенных среднемощных слабогумусированных среднесуглинистых в Ставропольском крае. Опыт трехфакторный. Схема эксперимента предусматривала 4 варианта с гидрогелем (0, 100, 200, 300 и 400 кг/га), который вносили в 2011 г. (I закладка) и 2012 г. (II закладка) с последующим изучением последействия, на фоне двух обработок -отвальная на 20...22 см (плуг ПН-8-35) и мелкая на 10...12 см (дисковая борона БДТ-3). Третий изучаемый фактор - удобрения: без удобрений и ежегодное внесение под основную обработку нитроаммофоски в дозе ^0Р60К60 вручную, как и гидрогель. Всего в опыте 20 вариантов, повторностьтрёхкратная, размещение - систематическим способом.
В качестве контроля использовали два варианта: отвальная вспашка на глубину 20...22 см без гидрогеля и без удобрений; отвальная вспашка с внесением ^0Р60К60. Исследования проводили в звене севооборота озимая пшеница - озимая пшеница - редька масличная. С начала года к фазе начала ветвления (январь-апрель) на второй год после применения гидрогеля выпало в среднем 142 мм осадков (105 % к норме), на пятый год - 128 мм (95 % к норме). В мае на второй год после внесения полимера в среднем выпало 99 мм осадков (157 % от нормы), на пятый - в 1,8 раза больше (174 мм, 276 % к норме). Определение влажности почвы осуществляли термостатно-весовым методом (ГОСТ 28628-89).
Полученные данные обрабатывали методом дисперсионного анализа по Б. В. Доспехову [11] с использованием программы АдСБ!а!-Ехсе!.
Рисунок. Усредненные запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы в посевах редьки масличной на второй и пятый год после внесения гидрогеля: ^^ - второй год в фазе начала ветвления; -О- - пятый год в фазе начала ветвления; - ■ - второй год в фазе цветения; —♦ — - пятый год в фазе цветения.
Результаты и обсуждение. На второй и пятый год после внесения отмечали положительную роль гидрогеля в увеличении запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы (см. рисунок). На второй год величина этого показателя в посевах редьки масличной в фазе начала ветвления в различных вариантах опыта с его использованием была на 3,1...19,4 мм, или 2,6...16,0 % больше, чем без полимера (в зависимости от способа обработки и фона 117...123 мм, при Fфaкт=23,7 и Fта6л 0,95=2,4). Причем по мере повышения дозы действие полимера также возрастало. Влияние удобрений и обработок на запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы было нестабильным и не
достоверным ^фа^0,4 при ^абл 0,95=3,9).
Внесение гидрогеля оказало существенное положительное влияние на запасы продуктивной влаги ^факт=31,8 при Fта6л 095=2,7) в фазе цветения, которые в метровом слое превышали контроль (варианты без полимера - от 84,4 до 116,2 мм) на 5,5...31,1 мм, или 5,7...32,0 %. Наибольший рост величины этого показателя - 23,4...31,1 мм (23,7...32,0 %) - наблюдали при внесении 300...400 кг/га гидрогеля. В фазе цветения редьки масличной в удобренных вариантах отмечали существенно ^факт=21,0 при Fта6л 095=3 , 9) меньшие запасы влаги, чем на фоне естественного плодородия почвы. В метровом слое на фоне вспашки они были меньше на 2,1...16,9 мм, или 1,7...16,0 %, после дискования - на 6,5...31,8 мм, или 5,5...27,4 %. Влияние обработок в этот период было также несущественным, как и в фазе начала ветвления ^факт=0,9
пРи ^бл 0,95=3,9).
На пятый год после внесения гидрогель продолжал оказывать положительное влияние на запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы. В фазе начала ветвления её содержание на фоне естественного плодородия почвы превышало контрольное значение по отвальной вспашке на 5,1 (100 кг/га гидрогеля) ... 17,7 мм (300 и 400 кг/га гидрогеля), или на 4,8...16,8 % (без полимера 105,6 мм), по дисковой обработке - на 3,9 (100 кг/га полимера) ... 22,1 мм (400 кг/га), или 4,3...24,2 % (без полимера
91,3 мм, НСР=3,63 мм). С увеличением дозы гидрогеля происходило усиление положительного эффекта. На удобренном фоне прирост запасов влаги при отвальной вспашке варьировал в пределах 11,6 (100 кг/га полимера) ... 17,5 мм (400 кг/га полимера), или 11,5...17,3 %, при дисковой обработке - 3,8...21,9 мм, или 4,3...24,7 %. Причем на фоне мелкой обработки величина этого показателя на неудобренном фоне была меньше, чем после вспашки, на 9,9...22,6 мм, или 8,0...18,3 %, при внесении удобрений - на 8,0...20,3 мм, или 6,8...18,1 %. В удобренных вариантах запасы продуктивной влаги в метровом слое, как правило, были меньше, чем в соответствующих неудобренных вариантах, на фоне отвальной вспашки на 1,4...6,8 мм, или 1,2...5,5 %, после дисковой обработки - на 0,7...9,0 мм, или 0,7...8,9 %.
На пятый год после внесения в фазе цветения редьки масличной в вариантах без полимера в зависимости от способа обработки и удобренности запасы продуктивной влаги составляли 85,9...120,3 мм. При использовании гидрогеля в зависимости от его доз величина этого показателя после отвальной вспашки без удобрений была выше, чем без полимера, на 9,2 (200 кг/га) ... 22,7 мм (400 кг/га), или 7,6...18,9 %, на удобренных делянках - на 7,5 (200 кг/ га) ... 24,4 мм (400 кг/га), или 7,9...25,6 %. На фоне дискования прибавка к контролю составляла соответственно 7,5 (100 кг/га) ... 22,7 мм (400 кг/га), или 6,9-20,8 % и 9,2 (100 кг/га полимера) ... 29,6 мм (400 кг/га гидрогеля), или 10,7...34,4 %.
В контроле (без полимера) запасы продуктивной влаги при дисковой обработке были меньше, чем при отвальной вспашке, на фоне естественного плодородия почвы на 11,0 мм, или 9,2 %, на удобренном фоне - на 9,4 мм, или 9,9 %. При использовании гидрогеля превосходство вариантов со вспашкой по величине этого показателя без применения удобрений составляло 3,3 (100 кг/га) ...11,1 мм (400 кг/га), или 2,8...7,8 %. На удобренном фоне запасы продуктивной влаги после отвальной вспашки было выше, чем при дисковой обработке, в вариантах с приме_ Достижения науки и техники АПК. 2018. Т 32. № 5
Таблица 1. Прибавка урожайности редки масличной от гидрогеля в зависимости от длительности его последействия
Доза гидрогеля, кг/га Доза удобрений, кг/ га д.в. На второй год На пятый год
Обработка после внесения после внесения
почвы (фактор А) урожай- прибавка от урожайность, ц/га прибавка от
(фактор В) (фактор С) ность, ц/га гидрогеля, % гидрогеля, %
Отвальная 0 — 361 172
вспашка, N Р К 60 60 60 464 373
20-22 см 100 00 60 60 372 3,0 168 -2,3
N Р К 60 60 60 474 2,2 346 -7,2
200 426 18,0 152 -11,6
N Р К 60 60 60 537 15,7 353 -5,4
300 466 29,1 146 -15,1
^0Р60К60 60 60 60 573 23,5 428 +14,7
400 484 34,1 134 -22,1
N Р К 60 60 60 607 30,8 415 +11,3
Мелкая обра- 0 337 158
ботка, N Р К 60 60 60 60 60 60 434 311
10-12 см 100 350 3,9 159 +0,6
N Р К 60 60 60 451 3,9 323 +3,9
200 392 16,3 157 -0,6
^0Р60К60 60 60 60 503 15,9 333 +7,1
300 431 27,9 160 +1,3
^0Р60К60 60 60 60 556 28,1 392 +26,0
400 450 33,5 144 -8,9
N Р К 60 60 60 579 33,4 393 +26,4
НСР0,05 32,8 39,7
нением 100, 200 и 400 кг/га - на 7,9; 5,3 и 4,2 мм, или 7,7; 5,2 и 3,5 %. Только при внесении 300 кг/ га отмечено превосходство мелкой обработки над вспашкой по величине этого показателя на 1,4 мм, или 1,3 %.
Содержание в почве продуктивной влаги в удобренных вариантах было меньше, чем на фоне естественного плодородия: после отвальной вспашки - на 17,0 (100 кг/га полимера) ... 26,7 мм (200 кг/га гидрогеля), или 14,2...20,6 %, после мелкой обработки -на 15,1 (300 кг/га гидрогеля) ... 24,5 мм (200 кг/га гидрогеля), или 12,3...20,1 %.
На второй год после закладки опыта наблюдали положительное влияние на формирование зеленой массы редьки масличной всех доз гидрогеля: прибавка к контролю составила 10 (100 кг/га полимера) ... 145 ц/га (400 кг/га полимера), или 2,2...33,4 %. Однако существенной (НСР=32,8 ц/га) она была лишь в вариантах с дозами 200, 300 и 400 кг/га - 55...145 ц/га, или 16,3...33,4 % (табл. 1). Степень влияния полимера на урожайность составила 35,3 % при Fфает=148,9 и
^абл 0,95=2,5 (табл. 2).
Влияние фактора обработки на второй год после закладки опыта было наименьшим - всего 0,6 % при Fфaю=9>4 и Fта6л 095=3,9. Урожайность редьки масличной снижалась при мелкой обработке на 17...35 ц/га,
или 3,0...8,0 %. Величина прибавочной продукции от удобрений в зависимости от дозы полимера на фоне отвальной вспашки достигала 102...123 ц/га при (НСР=32,8 ц/га), или 23,0...28,5 %, мелкой обработки - 97...129 ц/га, или 28,3...29,0 %. Степень влияния удобрений на урожайность зеленой массы редьки масличной составляла 57,1 % при Fфакт=962,0 и Fта6л 095=3,9. Кроме того, на второй год отмечали существенное влияние взаимодействия факторов В (гидрогель) и С (удобрения): Fфакт=4,2 при Fта6n
2,5.
На пятый год после внесения гидрогель на неудобренном фоне не оказал достоверного воздействия на продуктивность редьки масличной (см. табл. 2). Степень влияния этого фактора на урожайность составила всего 1,3 %. Существенное (НСР=39,7 ц/га, Fфакт=4,4, Fта6л 0,95=2,5) положительное воздействие полимера наблюдали только на удобренном фоне в вариантах с дозами 300 и 400 кг/га, в которых прибавка при отвальной вспашке составила 42 (400 кг/га) ... 55 ц/га (300 кг/га), или 11,3...14,7 %, при мелкой обработке - 81 (300 кг/га) ... 82 ц/га (400 кг/га), или 26,0...26,4 %.
Действие мелкой обработки на урожайность зеленой массы редьки масличной Тамбовчанка было нестабильным, степень влияния этого фактора со-
Таблица 2. Результаты трехфакторного дисперсионного анализа урожайности редьки масличной Тамбовчанка на второй и пятый год после внесения гидрогеля
Факторы бл 0,95 Влияние, %
второй год после внесения пятый год после внесения второй год после внесения пятый год после внесения второй год после внесения пятый год после внесения
А (обработка) 9,4 6,3 3,9 3,9 0,6 0,5
В (гидрогель) 148,9 4,4 2,5 2,5 35,3 1,3
С (удобрения) 962,0 1134,4 3,9 3,9 57,1 86,2
Взаимодействие АВ - 0,9 - 2,5 - 0,3
Взаимодействие АС - 7,4 - 3,9 - 0,6
Взаимодействие ВС 4,2 10,4 2,8 2,5 1,0 3,2
Взаимодействие АВС - 0,3 - 2,5 - 0,1
ставляла всего 0,5 %. Изменение урожайности в зависимости от варианта (доза гидрогеля, фон питания) варьировало от +5 ц/га до -62 ц/га (НСР=39,7 ц/га, Fфaкт=6,3 при Fта6л 0,95=3,9). Достоверное снижение сбора зеленой массы наблюдали только при мелкой обработке в варианте без гидрогеля на фоне ^0Р60К60, в котором по сравнению с аналогичным вариантом по отвальной вспашке на 20-22 см, оно составило 62 ц/га.
Доля влияния удобрений на урожайность редьки масличной была самой большой среди всех изучаемых факторов - 86,2 % при Fфакт=1134,4 и Fта6л 0,95=3,9. Даже несмотря на хорошую увлажненность (обильные осадки) периода вегетации культуры гидрогель в дозах 300 и 400 кг/га на пятый год после внесения в 2017 г. способствовал повышению эффективности минеральных удобрений независимо от способа обработки. На фоне отвальной вспашки на 20... 22 см от внесения ^0Р60К60 в этом году было получено от 178...201 ц/га (гидрогель, 100 кг/га, контроль -без гидрогеля) до 282...281 ц/га (полимер в дозе 300 и 400 кг/га) дополнительной продукции, или 106...209,7 %. На фоне мелкой обработки эффективность удобрений была несколько ниже: прибавка в контроле без полимера составляла 153 ц/га, или 96,8 % и возрастала в вариантах с гидрогелем до
164...176 ц/га, или 103,1...112,1 % (100 и 200 кг/га полимера) и 232...249 ц/га, или 145...172 % (300 и 400 кг/га полимера).
В целом при обеих закладках на пятый год после внесения гидрогеля, по сравнению со вторым, из-за недостатка тепла сформировался более низкий урожай зеленой массы редьки масличной. На неудобренном фоне недобор продукции составил в зависимости от варианта при отвальной вспашке 189...350 ц/га, или на 52,4...72,3 %, мелкой обработке - 179...306 ц/га, или 53,1...68,0 % от уровня второго года. При внесении удобрений разница была меньше - 91...192 ц/га, или 19,6...34,3 и 123...186 ц/га, или 28,3...33,8 % соответственно.
Выводы. Таким образом, даже на пятый год после внесения гидрогеля на удобренном фоне ^60Р60К60) отмечается его положительное влияние в дозах 300 и 400 кг/га на формирование зеленой массы редьки масличной. В то же время на фоне естественного плодородия почвы полимер в этот срок оказался не эффективен, что может быть обусловлено погодными особенностями, когда при значительных осадках возделываемая культура не испытывала недостатка во влаге и не отреагировала на дополнительное увлажнение, обеспеченное благодаря его использованию.
Литература.
1. Система земледелия нового поколения Ставропольского края: монография / В. В. Кулинцев, Е. И. Годунова, Л. И. Желнакова и др. Ставрополь: Агрус, 2013. 520 с.
2. Система земледелия / Б. П. Гончаров, Л. Н. Петрова, А. С. Шевченко и др. // Рекомендации по системе ведения сельского хозяйства Ставропольского края. Ч. II. М., 1988. 239 с.
3. Годунова Е. И., Желнакова Л. И., Удовыдченко В. И. Состояние и пути оптимизации зерновой отрасли Ставрополья //Земледелие. 2011. № 3. С. 8-12.
4. Effects of Hydrogels on Soil Moisture and Growth of Cajanus cajan in Semi Arid Zone of Kongelai, West Pokot County / C. Gilbert, S. Peter, Ng.Wilson, etc. // Open Journal of Forestry. 2014. Vol. 4. № 1. Pp. 34-37.
5. Smagin A. V., Sadovnikova N. B., Nikolaeva E. I. Thermodynamic analysis of the effect of strongly swelling polymer hydrogels on the physical state of soil and sediment samples // Eurasian Soil Science. 2014. Vol. 47. № 2. Pp. 78-88.
6. Sadovnikova N. B., Smagin A. V., Sidorova M. A. Thermodynamic assessment of the effect of strongly swelling polymer hydrogels on the water retention capacity of model porous media // Eurasian Soil Science. 2014. Vol. 47. № 2. Pp. 287-296.
7. Жеруков Б. Х., Ханиева И. М., Бозиев А. Л. Эффективность применения полимерного регулятора на посевах сои в предгорной зоне Кабардино-Балкарии//Вестник РАСХН. 2012. № 4. С. 41-43.
8. Гундырин В. Н., Годунова Е. И., Шкабарда С. Н. Использование гидрогеля в зоне неустойчивого увлажнения Ставрополья //Земледелие. 2014. № 5. С. 37-38.
9. Годунова Е. И., Гундырин В. Н. Роль гидрогеля в улучшении влагообеспеченности озимой пшеницы по полупару в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 9. № 5. С. 57-59.
10. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М.: АльянС, 2014. 351 с.
INFLUENCE OF THE AFTEREFFECT OF HYDROGEL ON THE YIELD OF GREEN MASS OF OIL RADISH IN THE ZONE OF UNSTABLE MOISTENING, DEPENDING ON TILLAGE
METHODS AND MINERAL FERTILIZERS
E. I. Godunova, S. N. Shkabarda
North-Caucasus Regional Research Institute of Horticulture and Viticultureul. im. 40-letiya Pobedy, 39, Krasnodar, Krasnodarskii krai, 350901, Russian Federation
Abstract. The purpose of the research was to study the influence of hydrogel aftereffect on the yield of oil radish, depending on the method of soil cultivation and mineral fertilizers in the zone of unstable moistening of Stavropol Krai on ordinary chernozem, middle thick, low-humic, middle loamy. The experiment included three factors. Hydrogel at the doses of 0, 100, 200, 300 and 400 kg/ha were applied in 2011 and 2012 before tillage; further its aftereffect was studied. The design of the experiment included two tillage methods: moldboard ploughing at 20-22 cm and disking at 10-12 cm. The tests were carried out against two backgrounds: unfertilized and fertilized (N60P60K60 annually) ones. In the second year after application, there was a positive effect of hydrogel on the reserves of productive moisture in oil radish crops. In the flowering phase, depending on the dose of the polymer, tillage method and fertilizer dose, they exceeded the control (without hydrogel) by 5.5-33.9 mm, or 5.7-32.1%. In four years after the use of the polymer in hydrogel variants, the value of this parameter was higher than in the control by 7.5-24.4 mm, or 7.6-25.6%, during the flowering stage. In a year after application, the yield of the green mass of oil radish significantly raised due to the hydrogel usage. An increase was from 5.5 t/ha (200 kg/ha polymer) to 14.5 t/ha (400 kg/ha polymer), or by 15.7-34.1%, LSD05 = 3.28 t/ha. In the fifth year after the application, hydrogel had a positive impact on the productivity of this crop against the fertilized background in the doses of 300 and 400 kg/ha: the increase was 4.2-8.2 t/ha, or 11.3-26.4%, LSD05 = 3.97 t/ha. Keywords: hydrogel; productive moisture; moldboard treatment; shallow treatment; oil radish; yield; aftereffect. Author Details: E. I. Godunova, D. Sc. (Agr.), deputy director (e-mail: [email protected]); S. N. Shkabarda, Cand. Sc. (Agr.), academic secretary.
For citation: Godunova E. I., Shkabarda S. N. Influence of the Aftereffect of Hydrogel on the Yield of Green Mass of Oil Radish in the Zone of Unstable Moistening, Depending on Tillage Methods and Mineral Fertilizers. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2018. Vol. 32. No. 5. Pp. 15-18 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10503.
