CC BY
25УДК 551.5 : 633.63 : 664.12631.81
Влияние условий увлажнения на сахаристость корнеплодов сахарной свёклы в стационарном опыте с удобрениями в ЦЧР
О.А. МИНАКОВА, д-р с/х. наук_(e-mail: olalmin2@rambler.ru)
Л.В. АЛЕКСАНДРОВА, научн. сотрудник (e-mail: lyuda.aleksandrova.61@bk.ru)
Т.Н. ПОДВИГИНА, мл. научн. сотрудник (e-mail: tatyanapodwigina@yandex.ru)
Введение
Согласно ГОСТ 33884-2016 в корнеплодах сахарной свёклы содержание сахара должно составлять не менее 14 %, в ЦЧР — не менее 16 % [3].
Причин снижения сахаристости много. Это безотвальная обработка почвы, болезни сахарной свёклы (церкоспороз и др.), жёсткие гербицидные обработки, но основными причинами являются внесение удобрений и воздействие неблагоприятных погодных условий, в том числе выпадение большого количества осадков в предуборочный период.
Снижение сахаристости корнеплодов при внесении удобрений — серьёзная проблема свекловодства. Улучшение азотного питания культуры, особенно в условиях недостатка влаги, а также применение высоких доз комплексных удобрений способствовало уменьшению содержание сахара в корнеплодах на 0,5—1,5 % вследствие увеличения количества небелкового азота, тогда как улучшенное фосфорное и калийное питание не снижало этот показатель [1, 8, 11, 12]. Приёмами, способствующими стабилизации сахаристости, являются применение умеренных доз минеральных удобрений в сочетании с навозом, внесение повышенных доз калийных удобрений, оптимальное
фосфорное питание культуры, а также внекорневое внесение микроудобрений и биопрепаратов [5, 7, 8, 10, 13, 14].
На содержание сахара в корнеплодах большое влияние оказывают и погодные условия периода вегетации культуры [4, 6]. Так, в исследованиях С.И. Бер-шатской с соавторами (2016) наиболее низкая сахаристость была отмечена в годы с низким гидротермическим коэффициентом увлажнения (ГТК), а максимальная — в годы с умеренным увлажнением [2]. В опыте по обработке почвы (ВНИИСС) применение ^60Р160К160 в год с нормальным увлажнением снижало сахаристость на 1,3 % относительно сухого года, при избыточном увлажнении было отмечено дальнейшее снижение на 1,1 %, в то время как в варианте без удобрений данное снижение составило 0,9 и 0,7 % соответственно [9].
Таким образом, для получения корнеплодов сахарной свёклы с наибольшим содержанием сахара важно установить оптимальные дозы удобрений, которые в разных погодных условиях обеспечивают высокую урожайность.
Цель исследования — установить влияние длительного применения удобрений на сахаристость корнеплодов сахарной свёклы, выращенных в разных погодных
условиях вегетационного периода культуры.
Задачи исследования
1. Анализ погодных условий 2004-2009 и 2014-2018 гг. и выделение групп лет с нормальным, пониженным и повышенным количеством осадков.
2. Группировка сахаристости корнеплодов по годам с оптимальным, избыточным и недостаточным увлажнением как в целом за вегетационный период, так и за его вторую половину, а также за сентябрь.
3. Установление математической связи сахаристости корнеплодов с количеством осадков в разные периоды развития сахарной свёклы.
4. Определение дозы удобрений, обеспечивающей наиболее высокую и стабильную сахаристость корнеплодов, а также биологический сбор сахара.
Ход исследований
Исследования проводились в стационарном опыте по применению удобрений в зверносве-кловичном севообороте (год закладки — 1936), который продолжается и в настоящее время. Опыт находится в подзоне неустойчивого увлажнения лесостепи ЦЧР на севере Воронежской области. Были проанализированы данные по сахаристости корнеплодов, вы-
ращенных в звене с черным паром в 2004-2009 и 2014-2018 гг. Высевались односемянные сорта и гибрида: отечественной селекции (ВНИИСС и Льговской ОСС) на МС и фертильной основе: РМС 60, РМС 73, РМС 120, Льговская односемянная 52, РО 117 и др. Минеральные удобрения вносились под сахарную свеклу, навоз — в черном пару (предпредшествен-ник сахарной свеклы).
За исследуемый период (11 лет) число засушливых лет с количеством осадков за вегетационный период, менее или равном 250 мм (что позволяет отнести год к засушливому), составило 4 (2008, 2009, 2014, 2018 гг.), оптимально увлажненных (250—350 мм) — также 4 (2004, 2006, 2007, 2015 гг.), избыточно увлажненных (более 350 мм) — 3 (2005, 2016, 2017 гг.). Оценка количества осадков, выпавших за сентябрь, позволила распределить годы по группам увлажнения в следующем порядке: недостаточно увлажненные (значительно меньше среднегодовой нормы 45,6 мм) — 2005, 2009, 2014, 2015, 2016-й, оптимально увлажненные (близкие к годовой норме) — 2016 и 2018 гг., избыточно увлажненные (значительно выше нормы) — 2004, 2006, 2007, 2008,
Осадки, мм 700
2017-й. Вероятность сухого года по количеству осадков, выпавших за вегетацию, составила 36,4 %, среднего — 36,4 %, влажного — 27,2 %, по количеству осадков, выпавших в сентябре — 45,4; 9,1 и 45,4 % соответственно.
Анализ данных по сахаристости сахарной свеклы в годы с разным увлажнением за вегетационный период (апрель — сентябрь) выявил, что условия увлажнения в целом за период вегетации культуры способствовали получению корнеплодов со следующими показателями: при недостаточном увлажнении — 15,7—16,9 % (табл. 1), оптимальном — 16,4—17,5 %, избыточном — 16,3—17,1 %. Эти данные несколько противоречат устоявшемуся мнению о положительном влиянии засушливых условий на накопление сахара в корнеплодах, что в нашем опыте связано, очевидно, с неравномерностью распределения осадков в течение сезона. Так, в 2008 и 2018 гг. при недостатке влаги в течение всего периода вегетации за сентябрь выпало 55,6 и 45,7 мм осадков, что позволило отнести эти годы к избыточно и оптимально увлажненным соответственно. Осадки, выпавшие в период вегетации культуры, способствовали
600
500 400 300 200 100 0
I.
I
I.
Год
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2015 2016 2017
Рис. 1. Количество осадков в 2004—2009 и 2014—2018 гг., мм
■ — осадки за вегетационный период(апрель-сентябрь)
■ — осадки за 2-ю половину вегетации (июль — сентябрь)
■ — осадки за сентябрь
Таблица 1. Сахаристость корнеплодов в разные по увлажнению годы (среднее за вегетацию), %
Вариант Увлажнение
недо-ста-точное опти-маль-ное избы-точное
Без удобрений 16,9 17,5 16,9
^5Р45К45 + + 25 т/га навоза 16,3 17,4 17,1
N Р К + 90 90 90 + 25 т/га навоза 16,2 16,6 16,8
N Р К + 135 135 135 + 25 т/га навоза 15,7 16,4 16,3
^0Р45К45 + + 25 т/га навоза 16,2 16,4 16,6
N Р К + 120 120 120 + 50 т/га навоза 15,9 16,5 16,6
НСР05 0,30
накоплению сахара в корнеплодах при нормальных условиях, при их избытке и недостатке показатель был более низким (см. табл. 1). Варьирование сахаристости было наименьшим при внесении ^0Р45К45 + 25 т/га навоза, в контроле и при ^0Р90К90 + 25 т/га навоза (0,2—0,6 %), наибольшим — при ^5Р45К45 + 25 т/га навоза и ^20Р120К120 + 50 т/га навоза (0,7— 1,1 %). Действие удобрений в случае недостаточного увлажнения проявилось в снижении сахаристости на 0,6—1,2 %, оптимального — на 0,9—1,1 %, избыточного — на 0,3—0,6 %. Это свидетельствует о том, что азот удобрений лучше всего усваивался в условиях средней или низкой обеспеченности влагой, возможно, вследствие более слабого поглощения фосфора и калия.
Сахаристость корнеплодов сахарной свеклы в разные по
Таблица 2. Сахаристость корнеплодов при разном увлажнении в сентябре (перед уборкой), %
Вариант Увлажнение
недо-ста-точное опти-маль-ное избы-точное
Без удобрений 17,0 16,8 17,1
^Р«^ + + 25 т/га навоза 16,9 16,6 16,9
N Р К + 90 90 90 + 25 т/га навоза 16,8 16,0 16,4
N Р К + 135 135 135 + 25 т/га навоза 16,3 15,6 15,9
^0Р45К45 + + 25 т/га навоза 16,3 16,2 16,1
N Р К + 120 120 120 + 50 т/га навоза 16,3 16,3 16,1
НСР05 0,25
увлажнению предуборочного периода (сентябрь) годы колебалась от 15,6 до 17,1 % (табл. 2). При недостатке влаги она составила 16,3—17,0 %, при оптимальном увлажнении - 15,6-16,8, при избытке влаги — 15,9—17,1 %. Увеличение количества осадков в сентябре снижало содержание сахара в корнеплодах при внесении дозы ^5Р45К45 + 25 т/га навоза на 0,3 %; ^0Р90К90 + 25 т/га навоза — на 0,4—0,8 %; ^35Р135К135 + 25 т/га навоза — 0,4—0,7 %. При внесении ^20Р120К120 + 50 т/га навоза и ^0Р45К45 + 25 т/га навоза снижение на 0,2 % не являлось достоверным. Наиболее высокая сахаристость во всех вариантах опыта отмечалась в основном в условиях недостатка влаги. В случае недостаточного увлажнения снижение сахаристости при внесении высоких доз удобрений (^35Р135К135 + + 25 т/га навоза, ^20Р120К120+50 т/га навоза) и при увеличенной доле азота в составе основного
удобрения составило 0,7 %; при умеренныхдозах (^0Р90К90+25 т/га навоза, ^5Р45К45 + 25 т/га навоза) сахаристость достоверно не изменялась (0,1—0,2 %). В годы с оптимальным увлажнением её снижение составило 0,2—1,2 % относительно контроля. Менее всего оно было при ^0Р45К45 + 25 т/га навоза и ^20Р120К120 + 50 т/га навоза (0,5—0,6 %), увеличение доз удобрений до ^0Р90К90 + 25 т/га навоза и ^35Р135К135 + 25 т/га навоза способствовало последовательному её снижению ещё на 0,6—1,0 %. Обильные осадки в предуборочный период также снижали сахаристость в удобренных вариантах относительно контроля, наиболее низкой она была при внесении ^35Р135К135 + 25 т/га навоза, ^20Р120К120 + 50 т/га навоза и ^0Р45К45 + 25 т/га навоза (15,6— 16,1 %, снижение относительно контроля на 1,0—1,2 %), а наиболее высокой (кроме неудобренного варианта) — при ^5Р45К45 + 25 т/га навоза (16,9 %, изменение относительно контроля было статистически недостоверным).
Отрицательное действие удобрений на сахаристость корнеплодов в наибольшей степени проявилось
Т/га 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
при оптимальном и избыточном увлажнении в сентябре (снижение до 1,2 %), при недостатке влаги удобрения в меньшей степени влияли на этот показатель (до 0,7 %).
Средняя сахаристость корнеплодов за 11 лет составила 16,3—17,1 % (рис. 2), максимальной она была в контроле, минимальной — при внесении ^35Р135К135 + 25 т/га навоза. Удобрения снижали показатель на 0,2—1,0 %, менее всего при применении ^5Р45К45 + 25 т/га навоза (на 0,2 %, что являлось статистически недостоверным) и ^0Р90К90 + 25 т/га навоза (на 0,6 %). Среднее снижение показателя было отмечено при применении систем ^20Р120К120 + + 50 т/га навоза и ^0Р45К45 + 25 т/га навоза (0,7—0,8 %), более всего — при ^35Р135К135 + 25 т/га навоза (на 1,0 %).
Максимальный урожай корнеплодов сахарной свёклы был получен при внесении ^20Р120К120 + + 50 т/га навоза и ^35Р135К135 + + 25 т/га навоза (42,7 и 41,5 т/га соответственно), система ^5Р45К45 + 25 т/га навоза также обеспечивала достаточно высокий урожай (37,0 т/га), тогда как в контроле его величина составила 29,6 т/га.
I. I. I. I I.
чГ\г>
V
Л Л
Р Л»
¿„6
V
ч I Vй
Дозы удобрений
Рис. 2. Урожайность (■), сахаристость ( ) и биологический сбор сахара с 1 га ( ), 2004-2009, 2014-2018 гг.
Продуктивность 1 га посевов сахарной свёклы в результате применения удобрений была максимальной при внесении ^20Р120К120+50 т/ га навоза (6,96 т/га) ^35Р135К135+ + 25 т/га навоза (6,68 т/га), минимальной — при ^Р^К^ + 25 т/га навоза (5,96 т/га), а также в варианте без удобрений (5,11 т/га). Повышение урожайности в большей степени способствовало увеличению данного показателя, чем изменение сахаристости, но её снижение в удобренных вариантах уменьшало сбор сахара с 1 га на 0,22—0,41 т/га, наибольшие потери были отмечены в варианте ^35Р135К135 + 25 т/га навоза.
Оценка коэффициента корреляции сахаристости с количеством осадков как в целом за вегетацию, так и за её вторую половину (г от -0,221 до -0,067 и от -0,193 до 0,055 соответственно) выявила, что увлажнённость этих периодов не влияла на содержание сахара в корнеплодах (табл. 3).
Таблица 3. Коэффициенты корреляции (г) сахаристости и количества осадков
Вариант Июль - сентябрь Сентябрь За вегетацию
Без удобрений -0,067 -0,499 -0,053
^5Р45К45 + 25 т/га навоза 0,012 -0,161 -0,193
N Р К 90 90 90 + 25 т/га навоза -0,202 -0,381 0,011
N Р К 135 135 135 + 25 т/га навоза -0,221 -0,368 -0,001
N Р К 90 45 45 + 25 т/га навоза -0,160 -0,447 -0,002
N Р К 120 120 120 + 50 т/га навоза -0,202 -0,443 0,055
Коэффициент корреляции содержания сахара в корнеплодах и количества осадков, выпавших в сентябре, при увеличении доз удобрений снижался с -0,499 в контроле до -0,161 при ^5Р45К45 + + 25 т/га навоза, что свидетельствует о стабилизирующем влиянии удобренности на этот показатель. Дозы ^0Р45К45 + 25 т/га навоза и ^20Р120К120 + 50 т/га навоза имели достаточно большой отрицательный коэффициент корреляции (г = -0,447 и -0,443), что свидетельствовало о значительном влиянии увлажнения в сентябре на сахаристость корнеплодов, выращенных в этих вариантах.
Заключение
1. Увлажнение за вегетационный период в незначительной степени влияло на сахаристость корнеплодов, так же как и во второй половине вегетации (июль -сентябрь).
2. Оценка сахаристости корнеплодов по условиям увлажнения вегетационного периода культуры (апрель - сентябрь) выявила, что наиболее высокие и стабильные её показатели в разные по количеству осадков годы были получены при внесении ^0Р90К90 + 25 т/га навоза и ^5Р45К45 + 25 т/га навоза (16,2-17,4 %).
3. Отрицательное действие удобрений на сахаристость корнеплодов в наибольшей степени проявилось при оптимальном и избыточном увлажнении в сентябре (снижение до 1,2 %), при недостатке влаги удобрения в меньшей степени влияли на этот показатель (до 0,7 %).
4. Условия увлажнения в сентябре, за месяц до уборки, определяют содержание сахара в корнеплодах. Наиболее стабильная и высокая сахаристость в разных условиях увлажнения этого периода обеспечивалась применением
^5Р45К45 + 25 т/га навоза (16,6— 16,9 %) и ^20Р120К120 + 50 т/га навоза (16,1-16,3 %). При недостатке влаги в сентябре, вероятность которого в ЦЧР равна 45,4 %, довольно высокая сахаристость (16,8 %) может быть обеспечена применением ^Р^К^ + 25 т/га навоза.
5. Лучшей системой удобрения, способствующей наименьшему снижению сахаристости при разных условиях увлажнения как в вегетационный период, так и перед уборкой, была ^5Р45К45 под сахарную свёклу совместно с 25 т/га навоза в пару, обеспечивая содержание сахара в корнеплодах на уровне 16,9 %.
6. Наиболее высокий сбор сахара (6,96 т/га) был отмечен при внесении ^20Р120К120 под сахарную свёклу на фоне 50 т/га навоза в пару, но снижение сахаристости на 0,8 % способствовало недобору сахара в количестве 0,34 т/га.
7. Повышение уровня удобрен-ности способствовало увеличению корреляционной зависимости содержания сахара от количества осадков в сентябре, но в отличие от контроля в этих вариантах была отмечена меньшая зависимость показателя от условий увлажнения в предуборочный период.
Предложение производству
В условиях ЦЧР для получения корнеплодов сахарной свёклы отечественной селекции с максимальной сахаристостью рекомендуется длительное внесение ^5Р45К45 под сахарную свёклу на фоне 25 т/га навоза в пару, которое способствует стабильному содержанию сахара на уровне 16,6— 17,4 % при различном увлажнении как в течение вегетации, так и в предуборочный период. Максимальный сбор сахара (6,96 т/га) при сахаристости 16,1-16,6 % может быть обеспечен в большинстве лет применением ^20Р120К120
под сахарную свёклу + 50 т/га навоза в пару.
Список литературы
1. Агрохимия / Под ред. Б.А. Ягодина. — М. : Агропромиздат, 1989. - 639 с.
2. Бершатская, С.И. Влияние длительного применения удобрений на сахаристость свёклы в условиях недостаточного увлажнения западного Предкавказья / С.И. Бершатская [и др.] // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного агарного университета. — 2016. — № 117. — С. 1285-1299.
3. ГОСТ 33884-2016 Свёкла сахарная. Технические условия. Межгосударственный стандарт.
— М. : Стандартинформ, 2017. — 24 с.
4. Даутова, З.Ф. Химический состав корнеплода сахарной свёклы / З.Ф. Даутова, Р.Р. Алимга-фаров // Современные наукоёмкие технологии. — 2013. — № 9.
— С.12—13.
5. Дедов, А.В. Влияние минеральных удобрений на плодородие почвы и урожайность сахарной свёклы / А.В. Дедов, М.А. Несмеянова // Известия Оренбургского государственного агарного университета. — 2018. — № 3 (71). — С. 96—99.
6. Жеряков, Е.В. Урожайность сахарной свёклы в зависимости от сортовых особенностей и погодных условий / Е.В. Жеряков // Естественные и технические науки. — 2014. — № 11—12 (78). — С. 119—122.
7. Иванова, С.Е. Результаты на-
учного проекта по совершенствованию рекомендаций по внесению калийных удобрений в России в 2014 году / С.Е. Иванова, В.А. Романенков, Л.В. Никитина // Вестник Международного института питания растений. — 2015. — № 4. - С. 2-4.
8. Кураков, В.И. Стационарному опыту — 67 лет / В.И. Кураков // Сахарная свёкла. — 2002. — № 11. — С. 25.
9. Минакова, О.А. Влияние погодных условий на эффективность удобрений и обработки почвы в зерносвекловичном севообороте в условиях ЦЧР / О.А. Минакова [и др.]. — Воронеж : Воронежский ЦНТИ — филиал ФГБНУ «РЭА» Минэнерго России, 2018. — 138 с.
10. Насонова, Д. Кагатник — эффективный препарат для повышения сахаристости и сохранности корнеплодов сахарной свёклы / Д. Насонова // Защита и карантин растений. — 2014. — № 8. — С. 42— 43.
11. Смуров, С.И. Продуктивность отечественных и зарубеж-
ных гибридов на разных фонах питания / С.И. Смуров [и др.] // Сахарная свёкла. — 2008. — № 5. — С. 28-30.
12. Тютюнов, С.В. Влияние удобрений и средств защиты растений на продуктивность зернопропаш-ного севооборота / С.В. Тютюнов, Н.М. Доманов // Материалы международной научно-практической конференции «Научные и практические основы сохранения плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения в адаптивно-ландшафтном земледелии». — Белгород : Крестьянское дело,2004.
13. Уваров, Г.И. Приёмы повышения урожайности и качества корнеплодов в Белгородской области / Г.И. Уваров [и др.] // Сахарная свёкла. — № 2. — 2007. — С. 22—23.
14. Косякин, П.А. Роль микроудобрений в хелатной форме в повышении урожайности сахарной свёклы в плодосменном севообороте ЦЧР / П.А. Косякин // АгроФорум. — 2019. — № 5. — С. 55—57.
Аннотация. Применение N45P45K45 под сахарную свёклу на фоне 25 т/га навоза в пару в на протяжении большинства лет обеспечивало получение корнеплодов сахарной свёклы с сахаристостью 16,6-17,4 %, а внесение N120P120K120 + 50 т/га навоза способствовало максимальному сбору сахара (6,96 т/га). Содержание сахара в корнеплодах в значительной мере зависело от количества осадков в сентябре, но не зависело от увлажнения вегетационного периода в целом. Ключевые слова: сахарная свёкла, сахаристость, минеральные удобрения, навоз, увлажнение, коэффициент корреляции.
Summary. Use of N45P45K45 for sugar beet with the background of 25 t/ha of manure in a fallow ensured obtaining 16.6-17.4 % sugar content of sugar beet roots in most years, and application of N120P120K120 + 50 t/ha of manure) promoted maximum sugar yield (6.96 t/ha). Sugar content of beet roots depended to a considerable extent on rainfall in September, but not on moistening during vegetation period as a whole. Keywords: sugar beet, sugar content, mineral fertilizers, manure, rainfall, coefficient of correlation.
