CC BY
10FEATURES OF THE WATER REGIME OF CHERNOZEM UNDER APPLE PLANTS AND ITS REGULATION
S.V. MAKARYCHEV
Altai State Agrarian University Krasnoarmeysky prospect 98, Barnaul, Altai Krai, 656049, Russian Federation
Abstract. The article aimed to research the water regime of the soil under apple plants, to determine the impact of soil moisture on heat accumulation, and to calculate the irrigation rates. Observations were carried out in 2003-2005 on the territory of the Research Institute of Horticulture of Siberia named after M. Lisavenko (Barnaul). The soil of the experimental site is leached chernozem. In the forest steppe of the Altai Territory, 70% of the root system of apple trees under 5 years is concentrated in a 30-40 cm soil layer, by ten years its roots deep more than 70 cm. Under conditions of the temperate arid steppe, especially in spring and early summer, there is a shortage of available moisture in the soil, which predetermines the need for irrigation reclamation. In May 2004, the moisture content in the soil of the apple orchard was at a satisfactory level, but by mid-June, it had dropped sharply. In general, almost during the entire growing season, there was a moisture deficit. Intensive irrigation was required from 312 t/ha in June to 460 t/ha at the end of summer. In the meter layer of chernozem, there was also a deficit of available moisture. In 2005, a very intense water regime formed in the soil, which required irrigation with significant irrigation rates (up to 450 t/ha). A similar water regime took place in a 100 cm soil layer, which was due to a small reserves of productive moisture and a large deficit of available moisture. The volumetric heat capacity of chernozem over research remained minimal in the upper humus horizon. With depth, it increased by 30-40%.
Keywords: chernozem, apple tree, volumetric heat capacity, water regime, moisture reserves, moisture deficit, irrigation norms.
Author details: S.V. Makarychev, Doctor of Sciences (biology), professor, (e-mail: [email protected]).
For citation: Makarychev S.V. Features of the water regime of chernozem under apple plants and its regulation // Vladimir agricolist. 2023. №1. pp. 36-40. D0I:10.24412/2225-2584-2023-1-36-40.
D0I:10.24412/2225-2584-2023-1-40-48 УДК 631.811.1
ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ И ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ ЛАДЬЯ
В.В. ОКОРКОВ, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник (e-mail: okorkovvv@yandex. ru)
Л.А. ОКОРКОВА, старший научный сотрудник
А.Е. ЛЕБЕДЕВА, младший научный сотрудник
Верхневолжский федеральный аграрный научный центр
ул. Центральная, д. 3, п. Новый, Суздальский р-н, Владимирская обл., 601261, Российская Федерация
Резюме. На серых лесных почвах Владимирского ополья в полевом опыте было изучено влияние минеральных удобрений (б/у, Р40К40, N40P40K40 и N80P80K80), подстилочного навоза КРС (40, 60 и 80 т/га), их сочетания и погодных условий на урожайность зерна яровой пшеницы и его качество. Установлена определяющая роль навоза и азота NPK в повышении урожайности культуры и содержания в зерне сырой клейковины. На долю вариации урожайности культуры от азота минеральных удобрений и навоза, их взаимодействия приходилось от 79,4 до 95,7%, вариации клейковины - 67,5-93,4%. Влияние удобрений на урожайность зерна и его качество зависело, в первую очередь, от запасов N-NO3, сформировавшихся до всходов яровой пшеницы. Аммонийный азот селитры, а также образующийся в процессе аммонификации органических удобрений и азота почвы, в этот период и последующие фазы роста и развития пшеницы трансформировался в N-NO3. Запасы его определяли величину и качество урожая. В условиях достаточного увлажнения размеры образования N-NO3 до колошения с повышением уровня интенсификации возрастали с 95-110 (без удобрений) до 200 кг/га, а от всходов до колошения составляли 58-72 кг/га. Запасы N-NO3, образовавшиеся до колошения, совпадали с выносом азота зерном и соломой. В острозасушливый год размеры пополнения запасов N-NO3 от всходов до колошения в вариантах без удобрений составляли 98-102 кг/га, в вариантах с N40P40K40 и сочетания их с навозом - 99-127, с N80P80K80 и сочетания с навозом - 100-
130 кг/га. Общие размеры образования N-NO3 до колошения культуры с повышением уровня интенсификации были равны соответственно 140-146, 250-260 и 280-310 кг/га. Использование культурой образовавшегося N-NO3 составляло соответственно 60,46 и 40-43%.
Ключевые слова: серые лесные почвы, удобрения, погодные условия, урожайность яровой пшеницы, содержание клейковины, запасы нитратного и аммонийного азота, корреляционно-регрессионный анализ.
Для цитирования: Окорков В.В., Окоркова Л.А., Лебедева А.Е. Влияние удобрений и погодных условий на урожайность и качество зерна яровой пшеницы Ладья // Владимирский земледелец. 2023. №1. С. 40-48. DOI:10.24412/2225-2584-2023-1-40-48.
Современная стратегия селекции зерновых культур, при сохранении приоритета урожайности, предусматривает усиление исследований на создание сортов с высокой устойчивостью к абиотическим и биотическим стрессорам и направлена на повышение адаптивного потенциала и уровня его реализации с хорошим качеством продукции [1].
Производство зерна пшеницы высокого качества для хлебопечения макаронных и кондитерских изделий - исключительно важная и актуальная задача для Центрального Нечерноземья. Более высокое качество зерна яровой пшеницы в сравнении с озимой обусловлено генетически, что вызывает устойчивый интерес к выращиванию на продовольственные цели лучших современных сортов пшеницы яровой [2].
За период 2016-2019 гг. в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, были включены новые сорта: Славянка (2016, Республика Беларусь), Мадонна (2018,
РБ), Ладья - по 2,3,4 регионам и Каменка (2019 г.) - по 3 и 4 регионам РФ и Республике Беларусь, созданные в результате экологической селекции и сотрудничества РУП «НПЦ НАН Беларуси по земледелию» и ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ».
Сорт Ладья, интенсивный, среднеспелый, с высокой отзывчивостью на повышение агрофона, устойчивый к болезням и полеганию, обеспечивает высокий результат при полном удовлетворении в элементах питания и средствах защиты растений [2]. В работе
[3] в 2019 году по действию 120 т/га куриного помета (КП) из 9 сортов яровой пшеницы урожайность 5 (Злата, Сударыня, Каменка, Ладья и Виталия) и ярового тритикале Норманн варьировала от 9,14 до 9,69 т/га.
По данным Научно-практического центра по земледелию Республики Беларусь технологические показатели зерна яровой пшеницы Ладья соответствуют ценным пшеницам. При выращивании по интенсивной технологии урожайность его в среднем за 6 лет (2013-2018 гг. в экологическом испытании РУП «НПЦ НАН Беларуси по земледелию») составила 80,4 ц/га [2], а по данным ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ» при обычной технологии выращивания за эти годы - 41,6 ц/га. В то же время исследований по влиянию удобрений и погодных условий на урожайность зерна яровой пшеницы Ладья и его качество на серых лесных почвах Владимирского ополья практически не проводилось. Лишь в работе
[4] приведены данные по эффективности применения удобрений при возделывании этого сорта яровой пшеницы в достаточно благоприятный по увлажнению год.
Цель исследований - изучить влияние уровней плодородия серой лесной почвы Ополья, создаваемых применением минеральных, органических и органоминеральных систем удобрения, и погодных условий на подвижные формы азота, урожайность зерна яровой пшеницы Ладья и его качество.
Условия, материалы и методы. Почва опытных полей - серая лесная среднесуглинистая. Имела следующую исходную агрохимическую характеристику пахотного слоя: содержание гумуса варьировало от 2,9 до 4,0%, общего азота - 0,17-0,24%;рНка - 5,15,5; гидролитическая кислотность - 3,2-4,5, сумма поглощенных оснований - 19,4-22,4 смоль/кг; содержание подвижного фосфора (по Кирсанову) -130-200, обменного калия (по Масловой) - 150180 мг/кг почвы.
В результате длительного ведения опыта, заложенного на 3-х полях в 1991-1993 гг., при различных системах удобрения на делянках создавался разный уровень плодородия [5]. В представленных исследованиях предшественником яровой пшеницы был занятой пар (викоовсяная смесь на 3-м поле
в 2017 г. и горохоовсяная на 1-м поле в 2022 г.). Согласно схеме опыта варианты применения удобрений под яровую пшеницу были следующими:
1 Контроль б/у 10 Фон + Н40+ N40P40K40
2 Фон - последействие извести по 1 г.к. (в 1991-1993 гг.) 11 Фон + Н40+ N80P80K80
3 Фон + Р40К40 12 Фон + Н60 + Р40К40
4 Фон + N40Р40К40 13 Фон + Н60+ N40P40K40
5 Фон + N80Р80К80 14 Фон + Н60+ N80P80K80
6 Фон + навоз КРС 40 т/га (Н40) 15 Фон + Н80+ Р40К40
7 Фон + навоз 60 т/га (Н60) 16 Фон + Н80+ N40P40K40
8 Фон + навоз 80 т/га (Н80) 17 Фон + Н80+ N80P80K80
9 Фон + Н40+ Р40К40 - -
Навоз КРС и фосфорно-калийные удобрения вносились в занятом пару после уборки однолетних трав. Последующим дискованием и вспашкой заделаны на глубину 20-22 см. Использовали простой суперфосфат и хлористый калий. Весной сразу после закрытия влаги вносили аммиачную селитру. Заделка её выполнялась при проведении предпосевной культивации.
Для борьбы с сорняками в фазе кущения яровой пшеницы проводили опрыскивание посевов рекомендуемыми гербицидами, в 2017 и 2022 гг. -Грандстар супер с нормами 20 г/га + Дикамбо 150 мл/га + Аксиал 1 л/га. Использовали полевой опрыскиватель 0П-2000.
Урожайность культур учитывали парцеллярным методом. С каждой делянки отбирали по 4 парцеллы площадью 1 м2 каждая.
Статистическую обработку результатов
исследований проводили методом корреляционно-регрессионного анализа с использованием компьютерных программ Microsoft Excel, STAT VIUA.
Результаты и обсуждение. Вегетационный период 2017 года до его середины характеризовался достаточно высоким увлажнением и более низкими температурами. Гидротермический коэффициент по Селянинову составил 1,79 при среднемноголетней величине 1,36. Период налива зерна культуры проходил при недостаточном выпадении осадков.
В мае 2022 г. средняя температура воздуха была на 1,9°С ниже, чем по многолетним данным. В июне, июле и августе она была выше соответствующих среднемноголетних величин соответственно на 2,1, 2,8 и 4,7 °С. За май, июнь, июль и август выпало соответственно 79,0, 41,6, 36,1 и 9,6% осадков от соответствующих норм. С 3 июня по 15 июля
1. Использование влаги яровой пшеницей в зависимости от систем удобрения и погодных условий
Вариант опыта Запасы влаги в метровом слое почвы, мм Общий расход влаги, мм Урожайность зерна, ц/га Коэффициент водопотре-бления, мм/ц зерна Расход влаги из слоя почвы 40-100 см, мм
всходы уборка
2017 г., Ладья, поле 3
1.Последействие известкования (Ф) 311 267 333 48,9 6,8 43,5
2. Ф + навоз 60 т/га 302 256 335 54,2 6,2 38,5
3.Ф + навоз 60 т/га + N40Р40К40 302 247 345 65,4 5,3 47,0
4. Ф +навоз 60 т/га + N80Р80К80 305 239 356 68,4 5,2 55,0
2022 г., Ладья, поле 1
1.Последействие известкования (Ф) 299,2 171,0 199,8 24,4 8,2 66,1
2. Ф + навоз 60 т/га 300,5 188,0 184,1 30,4 6,1 53,9
3.Ф + навоз 60 т/га + N40Р40К40 292,7 173,1 191,2 35,7 5,4 58,1
4. Ф +навоз 60 т/га + N80Р80К80 280,2 165,9 185,9 35,8 5,2 54,0
эффективных осадков не было. Сумма осадков за период вегетации культуры составила 104,1 мм (при варьировании средней 281-314 мм), а ГТК - 0,54.
Ладья - сорт интенсивного типа, среднеспелый, восковая спелость наступала по годам с 3 по 6 августа при посеве в первых числах мая. Сорт среднерослый, высота растений за годы испытаний колебалась от 65 до 93 см, обладает высокой устойчивостью к полеганию [3].
Ладья обладает значительной устойчивостью к наиболее распространенным и вредоносным болезням. Она отличается высоким иммунитетом к ржавчинным болезням. Поражение бурой листовой и стеблевой ржавчиной в период налива зерна по годам не превышало 10%. Устойчивость к септориозу и мучнистой росе средняя, поражение этими болезнями в эпифитотийные годы составило 15%. К головневым болезням устойчивость высокая, но не абсолютная [3].
Благоприятные условия до середины вегетационного периода 2017 года обеспечили хорошее развитие растений яровой пшеницы Ладья, что позволило при недостаточном выпадении атмосферных осадков в период налива и созревания зерна активно использовать влагу подпахотных горизонтов (табл. 1). С повышением уровня интенсификации расход влаги из слоёв почвы 40-100 см увеличивался, но снижался на создание 1 ц зерна. Последний параметр уменьшался с 6,8 до 5,25,3 мм/ц зерна.
Хотя за май 2022 года выпало 42,8 мм осадков (79% нормы), но за апрель их количество составило 59,4 мм (в 1,75 раз выше среднемноголетних величин). Это обеспечило достаточно хорошее развитие и состояние посевов яровой пшеницы в начале вегетации и к периоду наступления засушливых условий со 2-й декады июня. Привело к активному распространению корневой системы культуры в глубоких подпахотных
слоях и использованию влаги из метрового слоя почвы 112-128 мм влаги, в том числе из слоя почвы 40100 см - 54-66 мм. За вегетационный период яровой пшеницы выпало 104,1 мм осадков, в том числе от всходов до полной спелости - 71,6 мм. Расход влаги из слоя почвы 40-100 см от общего расхода варьировал от 29 до 33%. Наиболее эффективно использовалась влага при сочетании 60 т/га подстилочного навоза КРС с двойной и одинарной дозами полного минерального удобрения. В этом случае расход влаги на создание 1 ц зерна составил 5,2-5,4 мм. Наименее продуктивно использовалась влага в варианте без применения удобрений (табл. 1).
В таблице 2 и 3 приведены данные по влиянию удобрений и погодных условий на урожайность зерна яровой пшеницы Ладья и некоторые показатели его качества.
В благоприятный по увлажнению год урожайность зерна яровой пшеницы варьировала от 47 до 73 ц/га, содержание сырого белка в нем - от 10,5 до 12,7%, сырой клейковины - от 20,9 до 35,8%; величина ИДК изменялась в пределах 67...79 ед. (табл. 2). В вариантах с применением двойной дозы NPK, сочетания ее с дозами навоза КРС 40-80 т/га, а также сочетания одинарной дозы NPK с 60 и 80 т/га навоза по содержанию сырого белка зерно относилось к 3-му классу (к классу ценного). В этих вариантах по содержанию сырой клейковины зерно относилось к 1-му классу (ГОСТ 9353-2016). Качество клейковины по ИДК по ГОСТ 26574-2017 соответствовало 1-й группе (90>ИДК>45).
Вынос азота зерном и соломой изменялся от 109 до 227 кг/га.
В 2022 году в условиях жаркого и засушливого лета урожайность яровой пшеницы была в 2 раза ниже, чем в 2017 году (табл. 3). Это привело к повышению содержания сырого белка с 10,5-12,7 до
2. Влияние удобрений на урожай и качество зерна яровой пшеницы Ладья (2017 г., поле 3)
Вариант опыта Урожайность зерна, ц/га Сырой белок, % Клей-кови-на, % ИДК, ед. Вынос N зерном и соломой
1. Контроль 47,0 10,5 21,2 67 109
2. Последействие известкования (фон - Ф) 48,9 10,9 20,9 71 114
3. Ф + Р40К40 49,8 10,9 23,6 71 117
4. Ф + N40 Р40К40 65,0 11,9 29,7 72 187
5. Ф + N80 Р80К80 68,5 12,5 35,6 79 213
6. Навоз 40 т/га (Н40) 54,3 10,9 22,8 67 127
7. Н60 54,2 11,7 26,2 72 143
8. Н80 54,3 11,2 25,0 72 142
9. Н40 + Р40К40 54,0 10,8 22,1 68 129
10. Н40 + N40 Р40К40 63,0 11,7 27,8 70 163
11. Н40 + N80 Р80К80 71,1 12,5 34,3 75 227
12. Н60 + Р40К40 53,8 11,2 23,4 70 130
13. Н60 + N40 Р40К40 65,4 12,0 31,9 75 178
14. Н60 + N80 Р80К80 68,6 12,6 35,8 78 215
15. Н80 + Р40К40 60,5 11,6 29,0 69 171
16. Н80 + N40 Р40К40 67,3 12,3 34,3 76 190
17. Н80 + N80 Р80К80 73,0 12,7 33,7 78 226
НСР05 3,8 0,4 2,5 4 -
3. Влияние удобрений на урожай и качество зерна яровой пшеницы Ладья (2022 г., поле 1)
Вариант опыта Урожайность зерна, ц/га Сырой белок, % Клей-кови-на, % ИДК, ед. Вынос N зерном и соломой
1. Контроль 24,0 14,6 34,0 85 84,2
2. Последействие известкования (фон - Ф) 24,4 14,0 32,4 73 84,5
3. Ф + Р40К40 25,3 14,1 31,7 72 85,6
4. Ф + N40 Р40К40 35,1 14,7 36,4 72 114,8
5. Ф + N80 Р80К80 36,1 15,0 35,0 74 120,0
6. Навоз 40 т/га (Н40) 26,2 14,6 33,7 67 89,1
7. Н60 30,4 14,2 31,9 69 99,8
8. Н80 29,9 14,0 33,0 66 96,6
9. Н40 + Р40К40 28,5 14,3 34,6 69 94,2
10. Н40 + N40Р40К40 36,7 14,6 35,4 67 119
11. Н40 + N80Р80К80 36,2 15,0 36,8 72 121
12. Н60 + Р40К40 31,3 14,8 35,8 74 104
13. Н60 + N40 Р40К40 35,7 14,9 38,0 76 117
14. Н60 + N80 Р80К80 35,8 15,2 39,1 70 120
15. Н80 + Р40К40 29,1 14,8 34,8 75 100
16. Н80 + N40 Р40К40 35,8 15,0 37,8 72 118
17. Н80 + N80 Р80К80 36,8 15,3 38,0 78 124
НСР05 2,7 0,4 2,0 4 -
14,0-15,3%, сырой клейковины с 20,9-35,8 до 31,739,1%. Содержание сырого белка и сырой клейковины соответствовало 1-му и 2-му классам во всех вариантах опыта. Качество клейковины по величине ИДК отвечало 1-й группе. В вариантах с применением азотных минеральных удобрений и их сочетания с навозом КРС, а также сочетания доз навоза 60-80 т/га с РК удобрениями зерно относилось к 1-му классу.
В засушливом году вынос азота зерном и соломой яровой пшеницей в удобренных минеральным азотом вариантах по сравнению с 2017 годом снижался более интенсивно (в 1,37-2 раза), чем в вариантах без азотных удобрений (в 1,29-1,36 раз).
Определяющее влияние на урожайность культуры в оба года оказало применение азота минеральных удобрений и навоза КРС (табл. 4). Судя по угловым коэффициентам при «х1» влияние органических удобрений на повышение урожайности пшеницы в 2017 г. было в 1,6 раза более высоким, чем в 2022 г., а азота минеральных - в 2 раза. Без применения удобрений урожайность культуры в засушливый год была в 2 раза более низкой.
На долю вариации урожайности яровой пшеницы от удобрений в 2017 году приходилось 91,5-95,7%, в 2022 году - 79,4-95,2%.
На изменение содержания сырой клейковины в
4. Влияние удобрений на урожайность зерна яровой пшеницы Ладья в погодных условиях 2017 и 2022 гг., ц/га
Год исследований Уравнение взаимосвязи, п = 17 R2 Доверительный интервал
2017 У1 = 50,5 + 0,0754х1 + 0,220х2 0,915 5,2
У2 = 50,0 + 0,0738х1 + 0,380х2 - 0,0021х22 0,944 4,4
У3 = 49,0 + 0,0983х1 + 0,416х2 - 0,0021х22 - 0,0009х1х2 0,957 4,0
2022 У1 = 26,5 + 0,0455х1 + 0,114х2 0,794 4,6
У2 = 25,9 + 0,0437х1 + 0,292х2 - 0,0024х22 0,911 3,1
У3 = 24,9 + 0,069х1 + 0,330х2 -0,0023х22 - 0,0009х1х2 0,952 2,4
Примечание. х1 - действие навоза, т/га; х2 - действие азота аммиачной селитры, кг/га. 80>х>40; 80>х2>40.
5. Влияние удобрений на содержание сырой клейковины в зерне яровой пшеницы Ладья в погодных условиях 2017 и 2022 гг., ц/га
Год исследований Уравнение взаимосвязи, п = 17 R2 Доверительный интервал
2017 У1 = 22,3 + 0,0431х1 + 0,139х2 0,873 4,1
У2 = 21,7 + 0,180х2 + 0,0009х12 - 0,0009х1х2 0,920 3,4
У3 = 21,5 + 0,248х2 + 0,0009х12 - 0,0009х22 - 0,0009х1х2 0,934 3,2
2022 У1 = 32,8 + 0,0246х1 + 0,0482х2 0,675 2,8
У2 = 33,0 + 0,112х2 - 0,0011х22 + 0,0007х1х3 0,855 1,9
Примечание. х± - действие навоза, т/га; х2 - действие азота аммиачной селитры, кг/га; х3 - действие РК удобрений в расчете на Р2О5, кг/га. 80>х>40; 80>х2>40, 80>х3>40.
зерне яровой пшеницы решающее влияние оказали те же факторы, что и на её урожайность (табл. 4 и 5). Содержание сырой клейковины в 2017 и 2022 гг. без внесения удобрений составило 22,3 и 32,8%. В 2017 году по сравнению с 2022 г. органические удобрения повышали этот параметр в 1,75 раза интенсивнее, а азотные минеральные - в 2,88 раза. В значительной мере это было связано с различиями в содержании сырой клейковины в вариантах без удобрений, то есть низким её содержанием в 2017 г.
Очевидно, различное влияние азота аммиачной селитры и навоза КРС, как на урожайность зерна яровой пшеницы, так и содержание в нем сырой клейковины связано и с различиями их трансформации в минеральные формы азота (табл. 6 и 7).
Во влажном 2017 году, который характеризовался по сравнению со среднемноголетними данными более низкими температурами воздуха и почвы в конце апреля и мае, к периоду всходов яровой пшеницы в варианте без внесения навоза и азотных минеральных удобрений (варианты 1-3) запасы N-NO3 в слое почвы 0-40 см варьировали от 34,9 до 48,5 кг/га (табл. 6), в вариантах внесения органических удобрений (4080 т/га) и сочетания их с РК удобрениями - от 48,2 до 68,3 кг/га. При применении одинарной дозы N40P40K40, сочетания её с навозом КРС (40-80 т/га) они варьировали от 67,9 до 89,3 кг/га, а двойной дозы - от 133 до 140 кг/га. По сравнению с одинарной дозой NPK запасы нитратного азота возрастали на 51-
65 кг/га. С повышением уровня применения удобрений они увеличивались в 4 раза. Запасы аммонийного азота с возрастанием уровня интенсификации в слое почвы 0-40 см увеличивались с 35,6 до 50,5 кг/га, то есть всего в 1,4 раза.
К периоду колошения запасы N-NO3 в изучаемом слое снижались до 17,8...46,2 кг/га. В вариантах 1-3 они уменьшались почти в 2 раза, с одинарной дозой NPK (варианты 4, 10, 13, 16) - в 2,4-4,6 раз, с двойной дозой (варианты 5, 11, 14 и 17) - в 2,9-3,2 раза. Средние же запасы N-NH4 по 17 вариантам в колошение по сравнению со всходами снизились всего на 6,1 кг/га, а к уборке возросли на 1,9 кг/га. Средние же запасы N-NO3 в уборку по сравнению с колошением возросли на 21,1 кг/га.
В вариантах 1-3 снижение запасов N-NO3 от всходов до колошения составляло 17,1.22,4 кг/га; вариантах 4, 10, 13 и 16 - 42,3.69,9 кг/га, вариантах 5, 11, 14 и 17 - 87,1.100,7 кг/га. В то же время до колошения яровые зерновые потребляют из почвы около 70% азота, вынесенного зерном и соломой [6]. В вариантах 1-3 потребление азота из почвы в колошение (табл. 2) составит 76-82 кг/га; 4, 10, 13 и 16 - 114-133; 5, 11, 14 и 17 - 149-159 кг/га.
Какой же азот потреблялся пшеницей из почвы от всходов до колошения? Известно, что нитратный азот не поглощается ППК, то есть полностью находится в жидкой фазе. В то же время переход N-NH4 почвы в жидкую фазу её зависит от гранулометрического
6. Динамика запасов нитратного и аммонийного азота под яровой пшеницей в слое почвы 0-40 см, кг/га (2017 год, 3-е поле)_
Вариант Нитратный азот Аммонийный азот
всходы (1-й срок) Колошение (2-й срок) уборка *Д N-NO3 всходы колошение уборка
1.Контроль 34,9 17,8 32,8 17,1 35,6 33,4 38,7 2,1
2.Известь 37,6 20,1 40,7 17,5 42,6 33,9 34,9 8,7
3.Р40К40 48,5 26,1 48,6 22,4 46,7 34,4 41,7 12,3
4^40Р40К40 67,9 25,6 40,6 42,3 45,9 40,6 40,1 5,3
5^80Р80К80 138,2 45,9 68,8 92,3 45,7 37,0 44,5 8,7
6.Навоз 40 т/га 51,2 19,3 54,2 31,9 38,4 33,9 37,8 4,5
7.Навоз 60 т/га 59,3 19,5 45,5 39,8 43,2 37,8 36,2 5,4
8.Навоз 80 т/га 59,7 17,7 50,9 42,0 39,5 34,1 34,3 5,4
9.Н40 + Р40К40 48,2 19,1 38,7 29,1 43,6 37,9 44,9 5,9
10.Н40 + N40P40K40 74,8 30,8 40,3 44,0 46,4 41,3 40,3 5,1
11.Н40 + N80P80K80 133,3 46,2 66,7 87,1 44,9 38,4 38,7 6,5
12.Н60 + Р40К40 53,6 20,3 41,4 33,3 44,0 38,8 42,2 5,2
13.Н60 + N40P40K40 68,8 21,9 48,7 46,9 45,0 40,2 41,3 4,8
14.Н60 + N80P80K80 136,6 43,2 64,0 93,4 50,0 44,3 40,7 5,7
15.Н80 + Р40К40 68,3 32,9 40,9 35,4 50,5 44,5 35,1 6,0
16.Н80 + N40P40K40 89,3 19,4 47,5 69,9 48,0 41,8 51,4 6,2
17.Н80 + N80P80K80 140,3 39,6 65,0 100,7 49,1 42,7 44,8 6,4
Среднее 77,1 27,4 49,1 49,7 44,6 38,5 40,4 6,1
Примечание. 1 - *й Ы-Ый3 - разница запасов нитратного азота между 1-м и 2-м сроками; 2 - **й Ы-ЫН4 - разница запасов аммонийного азота между 1-м и 2-м сроками.
7. Динамика запасов нитратного и аммонийного азота под яровой пшеницей в слое почвы 0-40 см, кг/га (2022 год, 1-е поле)
Вариант Нитратный азот Аммонийный азот
всходы (1-й срок) Колошение (2-й срок) уборка *Д N-NO3 всходы колошение уборка
1.Контроль 41,5 80,3 16,8 -38,8 35,4 41,6 66,0 -6,2
2.Известь 44,0 86,2 15,9 -42,2 36,0 33,8 77,1 2,2
3.Р40К40 42,2 81,3 12,8 -39,1 31,6 34,5 65,8 -2,9
4^40Р40К40 136,1 151,8 48,8 -15,7 35,5 46,5 66,0 -11,0
5^80Р80К80 183,3 228,5 68,0 -45,2 45,9 47,4 91,4 -1,5
6.Навоз 40 т/га 32,7 20,7 24,8 12,0 28,6 37,3 68,4 -8,7
7.Навоз 60 т/га 54,7 25,7 15,0 29,0 28,4 34,8 72,1 -6,0
8.Навоз 80 т/га 48,5 28,6 15,2 19,9 40,6 47,7 72,6 -7,1
9.Н40 + Р40К40 55,2 45,4 17,9 9,8 52,7 43,2 96,9 9,5
10.Н40 + N40P40K40 136,8 184,0 31,8 -47,2 38,5 49,8 71,5 -11,3
11.Н40 + N80P80K80 176,3 219,6 31,0 -44,3 47,7 50,8 54,0 -3,1
12.Н60 + Р40К40 49,3 45,0 22,7 4,3 42,9 53,4 72,0 -10,5
13.Н60 + N40P40K40 153,5 187,7 24,7 -34,2 37,4 56,7 73,8 -19,3
14.Н60 + N80P80K80 194,3 228,4 88,9 -34,1 52,3 82,1 60,1 -29,8
15.Н80 + Р40К40 68,1 27,3 14,3 40,8 49,6 39,4 61,2 10,2
16.Н80 + N40P40K40 146,1 185,2 16,2 -39,1 55,2 64,2 67,6 -9,0
17.Н80 + N80P80K80 234,3 247,6 48,9 -13,3 61,4 110,1 71,8 -48,7
Среднее 105,7 122,0 30,2 -16,3 42,3 51,3 71,1 -9,0
Примечание. 1 - *й N-NO3 - разница запасов нитратного азота между 1-м и 2-м сроками; 2 - **й Ы-ЫН4 - разница запасов аммонийного азота между 1-м и 2-м сроками.
состава [7, 8].
На серых лесных почвах Ополья [5] в 4-й ротации запасы N-NH4 в слое почвы 0-40 см под ячменем варьировали от 45,6 до 61,7 кг/га. В слое почвы 0-20 см содержание N-NH4 в водной вытяжке (1:1) варьировало от 0,0072 до 0,0241 мг/100 г почвы, степень перехода N-NH4 почвы в жидкую фазу - от 0,71 до 2,36%. При расчете концентрации N-NO3 в жидкой фазе при соотношении почва:вода 1:1 по данным таблицы 6 (1-й срок) показывает её варьирование от 0,64 до 2,56 мг/100 г почвы (вар. 1 и 17). Следовательно, концентрация N-NO3 в жидкой фазе почвы будет в 89-106 раз более высокой (на 2 порядка), чем N-NH4. Поэтому непосредственное питание растений аммонийным азотом будет весьма низким.
Из этого следует, что в вариантах 1-3 размеры нитрификации от всходов до колошения активно продолжались и составили 59-60 кг/га; в вариантах 4, 10, 13 и 16 - 63.72 кг/га; 5, 11, 14 и 17 - 58.62 кг/га N-N0^ Они рассчитывались по разнице между выносом азота от всходов до колошения и снижением запасов N-N03 в слое 0-40 см за тот же срок. В этот период они оказались весьма близкими, слабо зависящими от уровня применения удобрений. Они обеспечивали около 76, 54 и 39%, соответственно, от выноса азота из почвы от всходов до колошения. Общие же размеры образования нитратного азота до колошения в 2017 г. варьировали от 95-110 до 200 кг/га, были близки к размерам выноса азота зерном и соломой (табл. 2).
Хотя в мае 2022 года наблюдали небольшое снижение количества выпадающих осадков по сравнению с многолетними данными, но в апреле их было в 1,75 раз больше, чем по многолетним наблюдениям. Поэтому трансформация как почвенного, так и азота вносимых удобрений в нитратную форму протекала достаточно интенсивно (табл. 7). Средние по 17 вариантам запасы N-N03 в слое почвы 0-40 см в 2022 году были выше (105,7 кг/га), чем в 2017 г. (77,1 кг/га). Более высокий их рост наблюдали в вариантах при внесении азотных минеральных удобрений.
Средние запасы N-NH4 в слое почвы 0-40 см были близкими: 44,6 и 42,3 кг/га соответственно в 2017 и 2022 гг.
В жарких засушливых условиях 2022 года к периоду колошения по сравнению со всходами средние запасы нитратного азота возросли на 16,3 кг/га. Их возрастание установлено в вариантах без применения навоза КРС и азотных минеральных удобрений (варианты 1-3), в вариантах внесения азотных минеральных удобрений и сочетания их с органическими. Однако в вариантах внесения разных доз навоза и сочетания их с РК удобрениями происходило их снижение. Запасы же аммонийного
азота в колошение по сравнению со всходами возрастали в большинстве вариантов, в том числе в вариантах применения органических удобрений (варианты 6-8), в которых наблюдали снижение запасов N-N03 за этот срок. Эти данные позволяют полагать, что при недостатке влаги и высоких температурах при разложении навоза в процессах аммонификации, как первичных, более активно используется влага, чем в последующих процессах нитрификации.
По данным таблицы 3 в вариантах 1-3 вынос азота к периоду колошения составлял 59-60 кг/га, при применении одинарной дозы NPK (варианты 4, 10, 13 и 16) - 80,3.83,3 кг/га, а двойной дозы его (варианты 5, 11, 14 и 17) - 84.87 кг/га. К этому периоду в соответствующих вариантах запасы N-N03 повысились на 39.42; 15,7.47,2; 13,3.45,2 кг/га. Поэтому размеры пополнения запасов N-N03 в результате протекания нитрификационных процессов от всходов до колошения в вариантах 1-3 составляли 98.102 кг/га; в вариантах 4, 10, 13 и 16 - 99.127; в вариантах 5, 11, 14 и 17 - 100.130 кг/га. По сравнению с 2017 г. в вариантах без удобрений они оказались на 29-42 кг/га более высокими, в вариантах с одинарной дозой NPK -на 36.55 кг/га, с двойной дозой NPK - на 42.68 кг/га. В условиях острой засухи накопленные запасы N-N03 от всходов до колошения практически полностью обеспечивали потребности культуры в азоте (табл. 3). Общие же размеры образования нитратного азота в слое почвы 0-40 см до колошения в вариантах 1-3 составляли 140-146 кг/га; вариантах 4, 10, 13 и 16 -250-260; вариантах 5, 11, 14 и 17 - 280-310 кг/га. В этих группах вариантов использование яровой пшеницей образовавшегося N-N03 составляло соответственно около 60, 46 и 40-43%.
В слое почвы 0-40 см снижение запасов N-N03 в уборку связано как с процессами денитрификации, так и передвижения нитратного азота глубже 40 см с выпадающими осадками за 1-ю и 2-ю декады сентября (более 35 мм).
Как видно из данных табл. 7, средние запасы нитратного азота в слое почвы 0-40 см в фазу колошения в 2022 г. были в 4,5 раза более высокими, чем в 2017 г. (табл. 6). Это способствовало в последующие фазы развития хорошему обеспечению яровой пшеницы азотом и получению зерна с высоким содержанием клейковины (меньше 39,1%, но выше 31,7%). В 2017 году при меньших запасах N-N03 в фазу колошения (выше 17,7, но ниже 46,2 кг/га) содержание сырой клейковины варьировало от 20,9 до 35,8%, Это позволяет полагать, что в благоприятные по увлажнению годы для повышения качества зерна в конце фазы выхода в трубку необходимо проводить внекорневые подкормки мочевиной.
8. Влияние запасов N-N03 в слое почвы 0-40 см (х, кг/га) на содержание сырой клейковины в зерне яровой пшенице (у, %) в 2017 и 2022 гг.
Год исследований, срок наблюдений Уравнение взаимосвязи, п = 17 R2 До-верительный интервал
2017, 1-й срок У = 17,9 + 0,132 х 0,817 4,8
У = 4,90 + 0,476 х - 0,0019 х2 0,920 3,2
2017, 2-й срок У = 17,4 + 0,39 х 0,568 7,3
2022, 1-й срок У = 32,3 + 0,0276 х 0,662 2,7
2022, 2-й срок У = 32,8 + 0,0201 х 0,563 3,1
Примечания. Для 2017 года 35,8>У>20.9, запасы N-N0,, в 1-й срок варьировали от 34,9 до 140 кг/га, во 2-й - от 17,7 до 46,2 кг/га. Для 2022 года 32,3>У>31,7, запасы N-N0,, в 1-й срок изменялись от 32,7 до 234 кг/га, во 2-й - от 20,7до 248 кг/га.
9. Взаимосвязь между содержаниями сырой клейковины %) и сырого белка в зерне яровой пшеницы (Р, %) в 2017 и 2022 гг.
10. Влияние запасов N-N03 в слое почвы 0-40 см, сформировавшихся к фазе всходов (х, кг/га), на урожайность зерна яровой пшеницы (У, ц/а) в 2017 и 2022 гг.
Год исследований Уравнение взаимосвязи, п = 17 R2 Доверительный интервал, %
2017 W = 16,1 + 7,3 (Р - 10) 0,944 2,5
2022 W = 31,9 + 5,0 (Р - 14) 0,817 2,0
Примечание. Пределы изменения сырой клейковины и белка представлены в табл. 2 и 3.
Год исследований Уравнение взаимосвязи, п = 17 R2
2017 У = 35,3(х - 30) 0,148 0,877
2022 У = 20,6(х - 30)0,111 0,812
Содержание нитратов в зерне яровой пшеницы Ладья в 2017 году в опыте варьировало от 23,0 до 25,5 мг/кг, а в 2022 - от 24,3 до 39,3 мг/кг, что на порядок ниже ПДК.
Содержание клейковины в 2017 г. на 81,5-92,0% определялось запасами нитратного азота в слое почвы 0-40 см, сформировавшимися к фазе всходов культуры (табл. 8). Однако в 2022 г. влияние запасов N-NO3
этого срока на этот параметр было на 15-26% более низким, чем в 2017 г., что связано с дополнительным повышением содержания клейковины высоких запасов N-NO3 второго срока наблюдений.
Между содержаниями сырой клейковины и белка в зерне яровой пшеницы также установлена весьма тесная взаимосвязь (табл. 9).
Данные таблицы 10 подтверждают, что влияние азота минеральных удобрений и навоза КРС (табл. 4) на урожайность зерна яровой пшеницы в основном проявлялось через запасы нитратного азота, сформировавшихся к фазе всходов в слое почвы 0-40 см.
Выводы. На серых лесных почвах Ополья органические и минеральные удобрения, преимущественно азотные, оказали определяющее влияние на урожайность зерна яровой пшеницы сорта Ладья, содержание в нем сырого белка, клейковины и вынос культурой азота. Эти параметры зависели, в первую очередь, от запасов нитратного азота в слое почвы 0-40 см, сформировавшихся до всходов яровой пшеницы. В течение вегетации яровой пшеницы аммонийный азот, образовавшийся при аммонификации органических удобрений и азота почвы, аммиачной селитры трансформировался в нитратную форму, запасы которой определяли величину и качество урожая культуры. Определены размеры образования N-NO3 от всходов до колошения и за период вегетации до колошения. В условиях достаточного увлажнения размеры образования нитратного азота от всходов до колошения слабо зависели от уровня интенсификации и составляли 58-72 кг/га. А общие размеры его образования до колошения возрастали с повышением уровня применения удобрений с 95-110 (без удобрений) до 200 кг/га. Они были близки к размерам выноса азота урожаем зерна и соломой. В острозасушливый год размеры пополнения запасов нитратного азота от всходов до колошения в вариантах без применения навоза и азотных минеральных удобрений составляли 98-102 кг/га, в вариантах с одинарной дозой NPK и ее сочетания с навозом - 99127, с двойной дозой NPK - 100-130 кг/га. Общие размеры образования нитратного азота до колошения культуры с повышением уровня интенсификации были равны соответственно 140146,250-260 и 280-310 кг/га. Использование культурой образовавшегося N-NO3 составляло соответственно 60, 46 и 40-43%.
Литература.
1. Жученко А.А. Адаптивная система селекции растений (эколого-генетичекие основы): в 2-х т. М.: Изд-во Российского университета дружбы народов, 2001. 780 с.
2. Гриб С.И., Буштевич В.М., Игнатьева Г.В., Викулина Е.В. Новые результаты экологической селекции пшеницы яровой для условий Центрального Нечерноземья России и Беларуси //Современные тенденции в научном обеспечении агропромышленного комплекса: коллективная монография. Иваново, 2019. С. 192-196.
3. Окорков В.В., Щукин Н.Н. Действие и последействие куриного помета на запасы минерального азота в дерново-подзолистой почве и их взаимосвязь с урожайностью зерновых культур//Агроэкологические проблемы почвоведения и земледелия: Сборник докл. XVI международной научно-практической конференции Курского отделения МОО «Общество почвоведов имени В.В. Докучаева»(Курск, 28-29 апреля 2021г.). Курск: ФГБНУ «Курский ФАНЦ», 2021. С. 324-329.
4. Окорков В.В., Фенова О.А., ОкорковаЛ.А., Игнатьева Г.В. Эффективность применения удобрений при возделывания нового сорта яровой пшеницы Ладья // Современные тенденции в научном обеспечении АПК Верневолжского региона: коллективная монография/ ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ», в 2-х т. Иваново: ПресСто, 2018 т.1. С.210-225.
5. Окорков В.В., Фенова О.А., Окоркова Л.А. Серые лесные почвы Владимирского ополья и эффективность использования их ресурсного потенциала. Иваново: ПресСто, 2021. 188 с.
6. Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. М.: Мир, 2003.584 с.
7. Окорков В.В. Различия в использовании растениями нитратного и аммонийного азота почвы // Проблемы и вопросы современной науки: Рецензируемый сборник научных трудов. Часть 1. /НИЦ МОАН. 2019 г. № 2 (3). С. 66-76.
8. Окорков В.В. К вопросу о равноценности питания растений нитратным и аммонийным азотом //Агрохимия. 2021. № 12. С. 3-14.
References.
1. Zhuchenko A.A. Adaptive system of plant breeding (environmental and genetic foundations): New results of ecological breeding of spring wheat for the conditions of the Central Non-Chernozem of Russia and Belarus // Modern trends in the scientific support of the agro-industrial complex:: in 2 volumes. M.: Publishing House of the Peoples' Friendship University of Russia, 2001. 780 p.
2. Grib S.I., Bushtevich V.M., Ignatieva G.V., Vikulina E.V. New results of ecological breeding of spring wheat for the conditions of the Central Non-Chernozem region of Russia and Belarus //Modern trends in scientific support of the agro-industrial complex: a collective monograph. Ivanovo, 2019. pp. 192-196.
3. Okorkov V.V., Shchukin N.N. The effect and aftereffect of chicken manure on the reserves of mineral nitrogen in soddy-podzolic soil and their relationship with the yield of grain crops // Agroecological problems of soil science and agriculture: Collection of documents of the XVI International scientific and practical conference of the Kursk branch of the NGO"Society of Soil Scientists named after V.V. Dokuchaev" (Kursk, April 28-29, 2021). Kursk: FGBNU "Kursk FANC", 2021. pp. 324-329.
4. Okorkov V.V., Fenova O.A., Okorkova L.A., Ignatieva G.V. Efficiency of fertilizer when cultivating a new variety of spring wheat Ladya // Modern trends in the scientific support of the agro-industrial complex of the Vernevolzhsky region: a collective monograph/ FGBNU "Verkhnevolzhsky FANTS", in 2 vols. Ivanovo: PresSto, 2018 vol.1. pp.210-225.
5. Okorkov V.V., Fenova O.A., Okorkova L.A. Grey forest soil of the Vladimir Opole and the efficiency of using its resource potential. Ivanovo: PresSto, 2021.188 p.
6. Yagodin B. A., Zhukov Yu.P., Kobzarenko V. I. Agrochemistry/ ed.by B. A. Yagodin. Moscow: Mir publ., 2003.584 p.
7. Okorkov V.V. Differences in the use of nitrate and ammonium nitrogen of soil by plants // Problems and issues of modern science: A peer-reviewed collection of scientific papers. Part 1. /SIC MOAN. 2019 No. 2 (3). pp. 66-76.
8. Okorkov V.V. On the question of the equivalence of plant nutrition with nitrate and ammonium nitrogen //Agrochemistry. 2021. No. 12. pp. 3-14.
IMPACT OF FERTILIZERS AND WEATHER CONDITIONS ON YIELD AND GRAIN QUALITY OF SPRING WHEAT LADYA
V.V. OKORKOV, L.A. OKORKOVA, A.E. LEBEDEVA
Upper Volga Federal Agrarian Research Center ul. Tsentralnaya 3, poselok Noviy, Suzdalskiy rayon, Vladimir Oblast, 601261, Russian Federation
Abstract. On grey forest soil of the Vladimir Opole in a field experiment, there was research on the impact of mineral fertilizers (without fertilizer, Р40К40, N40P40K40, and N80P80K80) cattle bedding manure (40, 60, and 80 t/ha), their combination and weather conditions on the yield of spring wheat and its grain quality. The decisive role of manure and NPK nitrogen in increasing crop yield and the content of crude gluten in the grain has been determined. The yielding capacity from nitrogen mineral fertilizers and manure, their combined impact accounted for 79.4 to 95.7%, gluten variations - 67.5-93.4%. The effect of fertilizers on grain yield and quality depended, first of all, on the reserves of N-NO3 formed before the seedlings of spring wheat. Ammonium nitrogen of nitrate, as well as that formed in the process of ammonification of organic fertilizers and soil nitrogen, during this period and subsequent phases of growth and development of wheat, was transformed into N-NO3. Its reserves determined the size and quality of the crop. Under conditions of sufficient moisture, the amount of N-NO3 formation before heading increased from 95-110 (without fertilizers) to 200 kg/ha with a greater level of intensification. From germination to heading it was 58-72 kg/ha. The reserves of N-NO3 formed before heading coincided with the removal of nitrogen by grain and straw. In an extremely dry year, the amount of N-NO3 replenishment from germination to earing in the variants without fertilizers was 98-102 kg/ha, in the variants with N40P40K40 and their combination with manure - 99-127, with N80P80K80 and in combination with manure - 100-130 kg/ha. The total amount of N-NO3 formation before the heading phase with a boost in the level of intensification was 140-146, 250-260, and 280-310 kg/ha, respectively. The use of the resulting N-NO3 by the culture was 60, 46, and 40-43%, respectively.
Keywords: grey forest soils, fertilizers, weather conditions, spring wheat yield, gluten content, reserves of nitrate and ammonium nitrogen, correlation and regression analysis.
Author details: V.V. Okorkov, Doctor of Sciences (agriculture), chief research fellow (e-mail: [email protected]); L.A. Okorkova, senior research fellow; A.E. Lebedeva, junior research fellow.
For citation: Okorkov V.V., Okorkova L.A., Lebedeva A.E. Impact of fertilizers and weather conditions on yield and grain quality of spring wheat Ladya // Vladimir agricolist. 2023. №1. pp. 40-48. DOI:10.24412/2225-2584-2023-1-40-48.
