Влияние норм и сочетаний минеральных удобрений на урожайность кукурузы и агрохимические показатели плодородия чернозема выщелоченного Западного Предкавказья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кубанский государственный аграрный университет, Краснодар, Россия

Влияние норм и сочетаний минеральных удобрений на урожайность кукурузы и агрохимические показатели плодородия чернозема выщелоченного Западного Предкавказья

Дроздова Виктория Викторовна

к.б.н, доцент кафедры агрохимии

Редина Наталья Евгеньевна

магистрант факультета агрохимии и почвоведения

Повышение урожайности сельскохозяйственных культур и улучшение качества продукции неразрывно связаны с созданием оптимальных условий минерального питания растений [8, 9, 12]. В современных условиях ведения земледелия большое значение приобретает проблема сохранения и воспроизводства почвенного плодородия. В настоящее время, достигнутое за счет интенсификации земледелия показатели плодородия почв начиная с 1991 года, несколько ухудшились [16-18]. Поэтому актуальны вопросы, связанные с сохранением и стабилизацией почвенного плодородия. В решении данных вопросов важная роль отводится оптимизации систем удобрения, в том числе правильного применения минеральных удобрений [2, 4].

С целью сохранения почвенного плодородия при сравнительно низких экономических затратах нами проводились исследования по оптимизации доз и сочетаний минеральных удобрений при выращивании кукурузы на зерно гибрида «Краснодарская 382» в стационарном полевом опыте кафедры агрохимии в учхозе «Кубань», в условиях чернозема выщелоченного Центральной зоны Краснодарского края.

Кубань является ведущим производителем сельхозпродукции и производит 40% зерновой кукурузы. Кукуруза является сырьем для перерабатывающей промышленности, ценной продовольственной и важнейшей кормовой культурой. Для получения высоких урожаев и улучшения качества зерна этой культуры необходимо сбалансированное минеральное питание. К числу наиболее дефицитных основных элементов питания относятся азот, фосфор и калий. Многочисленные исследования свидетельствуют о положительном их влиянии на продуктивность кукурузы. Важная задача перед АПК Кубани стоит в оптимизации питания этой культуры, которая отличается большой потенциальной возможностью повышения урожайности [3, 6]. В задачу исследований входило изучение влияния различных видов, норм и сочетаний минеральных удобрений на урожайность и качество зерна кукурузы, экономическую эффективность применения удобрений.

Методика исследований. Почва стационара - чернозем выщелоченный слабогумусный сверхмощный легкоглинистый на лессовидных тяжелых суглинках, характеризующийся низким содержанием азота (3,39 %), средним - фосфора валового (0,18 %) и высоким - калия общего (2,0 %). Подробное описание агрохимических свойств и погодных условий изложены в ряде работ опубликованных сотрудниками кафедры агрохимии [3, 4, 7].

Опыт включает 16 вариантов и представляет собой выборку 1/4 часть полного факториального эксперимента 4Ч4Ч4, образованной тремя факторами: азотом, фосфором и калием с использованием четырех норм: 0;1;2;3. За единичную норму принято N₃₀P₃₀K₂₀ . Посевная площадь делянок 162 м² , учетная - 63 м², размещение вариантов - рендомезированное. Минеральные удобрения вносили под основную обработку почвы вручную. В качестве азотного удобрения была использована мочевина, фосфорного - суперфосфат двойной и аммофос, калийного - хлористый калий [5-7].

Агротехника в опыте общепринятая для данной зоны края. Учет урожайности проводился поделяночно методом сплошной уборки. Статистическая оценка экспериментальных данных осуществлялась методом дисперсионного анализа.

Анализируя погодные условия за время исследований, следует отметить, что 2009 год отличался от среднемноголетних данных, поэтому условия для возделывания сельскохозяйственных культур были не очень благоприятными. В апреле затянулось время сева кукурузы из-за низких температур. В весенне-летний период дефицита влаги не наблюдалось, но наблюдались достаточно низкие температуры для этого времени года, поэтому урожайность зерна кукурузы была достаточно низкой и составляла около 29-30 ц\га.

Во время вегетации растений проводились биометрические наблюдения, прослеживалась динамика содержания азота, фосфора и калия в почве и растениях, проводился учет урожая и его качество.

Результаты исследований. По динамике изменения запасов минерального азота в почве определяют обеспеченность возделываемых культур азотом и уровень их продуктивности, а также изменение качества урожая. По уровню запасов минерального азота в почве судят об опасности загрязнения продукции нитратами, газообразных потерях азота, а также о поступлении азотистых соединений в природные поверхностные и грунтовые воды.

Азот для растений является лимитирующим элементом. Потребность в этом элементе растения испытывают с момента прорастания семян, образования корешка и ростка [7, 11, 18]. Поэтому особенно важно проследить динамику содержания азота в почве в период вегетации кукурузы.

Наши исследования показали, что внесение минеральных удобрений определяло содержание минерального азота (N-NH₄ + N-NO₃) в почве. На рисунке 1 показана динамика содержание минерального азота по фазам вегетации кукурузы. В процессе развития растений содержание азота в почве было наибольшим в начале вегетации (фаза 5-6 листьев). Затем произошло снижение количества этого элемента за счет его интенсивного потребления культурой. Во время налива зерна содержание азота в почве возросло, так как в этот период потребление азота растениями из почвы практически не происходит из-за его реутилизации.

Рисунок 1. Динамика содержания минерального азота в почве, мг\кг

Под влиянием вносимых удобрений содержание азота в почве изменялось. Максимальные значения содержания этого элемента в почве во все фазы вегетации кукурузы получены в варианте с внесением двойных и тройных доз полного удобрения и составляет в фазу 5-6 листьев 61,2-67,2; в фазу выметывания 35,8-37,3 и в фазу спелости 54-59,2 мг/кг почвы. Что примерно в 1,5 раза больше по сравнению с контролем.

В результате проведенных исследований выявлена тенденция увеличения содержания минерального азота в почве с увеличением доз вносимых удобрений, что особенно заметно при внесении двойных (N₆₀P₆₀K₄₀) и тройных (N₉₀P₉₀K₆₀) его норм.

Содержание подвижного фосфора является одним из основных агрохимических показателей плодородия почв и характеризует запас усвояемого фосфора. Этот показатель используется для оценки бонитета почвы, планирования урожайности и разработки нормативов применения удобрений. Фосфор так же, как и азот, относится к наиболее дефицитным элементам. Несмотря на малое содержание в земной коре и в почве, его роль на Земле чрезвычайно велика [13].

Фосфор поглощается корнями в виде окисленных соединений, главным образом остатка ортофосфорной кислоты - Н₂РО₄ и НРО₄. Ион РО₄ не имеет практического значения в питании растений, т.к. при величине рН, при которой развивается корневая система, его почти нет в почвенном растворе. В связи с этим источником фосфорного питания растение могут быть соли как ортофосфорной, так и пирофосфорной кислоты. Среди солей ортофосфорной кислоты на первом месте стоят кальций-фосфаты, затем калий-фосфаты и магний-фосфаты.

При недостатке фосфора задерживается рост надземных органов и формирование плодов, так как нарушаются дыхание и фотосинтез, образуются более мелкие листья, молодые листья становятся сине-зелеными, а старые начинают желтеть от краев к центру, появляются небольшие некротические пятна. Постепенно листья засыхают[2, 6, 9].

Наблюдения за динамикой содержания подвижного фосфора в почве показали, что в течение вегетации растений кукурузы содержание этого элемента снижалось по мере развития культуры (рисунок 2).

Вносимые удобрения существенно повлияли на содержание этого элемента в почве. Так установлено, что наибольшее содержание подвижных фосфатов в почве находилось в варианте с внесением тройных доз полного удобрения и его количество составляло 132,6 мг/кг, что на 46 мг/кг больше чем в неудобренном варианте. С начала вегетации кукурузы к фазе выметывания растения потребляют большое количество фосфора, с чем, вероятно связано значительное уменьшение его содержания в почве. Максимальные значения содержания доступного фосфора в почве получены в вариантах с двойными (N₆₀P₆₀K₄₀) и тройными (N₉₀P₉₀K₆₀) дозами полного удобрения, и составляло 132,6 и 132, 5 мг/кг почвы соответственно.

Рисунок 2. Динамика содержания подвижного фосфора в почве, мг/кг

Снижение подвижных фосфатов в почве по мере созревания кукурузы на зерно, возможно связано с переходом в нерастворимые формы, а также с потреблением фосфора кукурузой.

Калий является столь же незаменимым элементом в жизни растений, как азот и фосфор, причем из всех катионов калий необходим растениям в большем количестве. Содержание этого элемента в растениях колеблется в пределах 0,5-3,5 % сухой массы. Калий поглощается корнями в форме катиона К⁺ и остается в растении как свободный заряженный ион, образуя лишь слабые связи с протоплазмой [1].

Источником калия для растений являются, прежде всего, водорастворимые и обменно-поглощенные формы этого элемента. В растительных клетках калий высокоподвижен и легко реутилизируется. В растениях этот элемент в основном сосредоточен в молодых растущих тканях, характеризующихся высоким уровнем обмена веществ[10, 19].

Критический период в потребности калия приходится на ранние стадии роста и развития растений. Наибольшее же его количество поглощается в период интенсивного нарастания вегетативной массы. На содержание обменного калия влияют такие факторы как влажность почвы и внесение удобрений [1, 10, 16, 19].

Данные по динамике содержания обменного калия в почве показаны на рисунке 3.

Наибольшее содержание обменного калия, как и содержание минерального азота и подвижного фосфора в почве было в начале вегетации кукурузы. Так, в фазе 5-6 листьев максимальное количество обменного калия находилось в варианте с внесением двойных и тройных доз удобрений и составило 154,5 и 155, мг/кг почвы соответственно, что в 1,2 раза больше чем на неудобренном фоне.

Рисунок 3. Динамика содержания обменного калия в почве, мг/кг

К фазе выметывания содержание обменного калия существенно не отличалось между собой на всех исследуемых вариантах опыта. Минимальное содержание его было в варианте без внесения удобрений - 108 мг/кг почвы, а максимальное в варианте с тройными дозами полного удобрения и составило 121,5 мг/кг почвы. В варианте с внесением двойной дозы удобрения содержание обменного калия было несколько меньше, чем при внесении тройной дозы полного удобрения и составило 116 мг/кг почвы.

К фазе полной спелости культуры в контрольном варианте количество обменного калия составило 128,5 мг/кг почвы. В варианте с внесением единичной дозы удобрения содержание обменного калия составляло 117 мг/кг почвы. Наибольшее количество этого элемента в почве находилось в варианте с внесением двойной и тройной дозы удобрения, что соответственно составляло 129 и 146 мг/кг почвы.

На сегодняшний день весьма актуальным является повышение урожая кукурузы. Кукуруза - одна из основных культур современного мирового земледелия. Это культура разностороннего использования и высокой урожайности. На продовольствие в странах мира используется около 20% зерна кукурузы, на технические цели 15-20% и примерно две трети - на корм.

Проведенные исследования показали, что кукуруза положительно отзывается на внесение полного минерального удобрения в различных дозах и сочетаниях (таблица 1).

Анализ данных таблицы 1 показал, что в опыте был получен достаточно высокий урожай зерна кукурузы. В среднем за три года исследований урожайность составила 58,7 ц/га. Из вносимых трех элементов наиболее существенное влияние на урожайность зерна оказали азотные удобрения. Так Внесение отдельно азотных удобрений привело к увеличению урожайности зерна кукурузы на 12,4 ц\га соответственно, по сравнению с контролем. При внесении тройных доз азотных удобрений в разных сочетаниях с фосфором и калием урожайность зерна увеличилась в среднем на 17,3 ц/га.

Таблица 1. Урожайность зерна кукурузы в зависимости от доз и сочетаний минеральных удобрений (2009-2011 г)

Внесение минеральных удобрений в различных сочетаниях также привело к увеличению урожайности зерна кукурузы. Особенно хорошие результаты были получены в вариантах с внесением тройных доз азота, фосфора и калия в различных сочетаниях. На этих вариантах урожайность повысилась в среднем на 31,5-47,0%, по сравнению с контролем.

Внесение полного минерального удобрения в различных дозах привело к значительному увеличению урожайности этой культуры.

Наименьшее влияние на этот показатель получен в варианте с внесением единичной дозы полного удобрения. Здесь прибавка урожайности составила 9,9 ц/га, что на 21,2% превышает контроль. Максимальная урожайность зерна кукурузы получена при внесении азотных, фосфорных и калийных удобрений в равных сочетаниях в двойных и тройных дозах и составила 68,0 и 68,5 ц/га. В этих вариантах прибавка урожайности составляет 45,9 и 47,0 ц\га, по сравнению с неудобренным фоном.

Основным веществом, определяющим питательную ценность зерна кукурузы, являются белки. Внесение удобрений в условиях нашего опыта способствовало увеличению содержания белка в зерне этой культуры.

Содержание сырого белка и его сбор с единицы площади в зависимости от вносимых удобрений приведены в таблице 2.

Таблица 2. Качество зерна кукурузы в зависимости от минеральных удобрений

Наши исследования показали, что содержание сырого белка по вариантам опыта колеблется от 8,6 до 9,6%.

Азотные удобрения в различных дозах и сочетаниях повышают содержание белка по сравнению с неудобренным фоном во все года исследований. Фосфорные и калийные удобрения на этот показатель оказывают не столь существенное значение. Минимальное количество белка было получено при внесении калийных удобрений в сочетании с единичными дозами азота и фосфора (113) и составила 8,4%.

Наилучший результат по содержанию сырого белка был получен, в вариантах с внесением полного минерального удобрения в двойной дозе N₆₀P₆₀K₄₀ и его количество составило - 9.6%, сбор белка в этом варианте составил 6,5 ц/га. На 0,8% меньше было получено белка в варианте с внесением тройной дозы N₉₀P₉₀K₆₀ полного удобрения - 8,8%. Сбор сырого белка в этом варианте составил 6,0 ц\га. Внесение единичной дозы N₃₀P₃₀K₂₀ также привело к увеличению качества зерна кукурузы, в этом варианте содержание белка составило 8,7%, сбор белка составил 4,9 ц/га.

Таким образом, можно заключить, что удобрения оказывали значительное влияние на содержание сырого белка и его сбор с единицы площади. При этом внесение минеральных удобрений в двойной дозе N₆₀P₆₀K₄₀ позволило увеличить сбор белка по сравнению с другими вариантами.

1. Внесение азотных, фосфорных и калийных удобрений в различных дозах повлияло на содержание основных элементов питания в почве. Максимальные значения содержания минерального азота, подвижного фосфора и обменного калия по всем фазам вегетации получены в вариантах с двойной N₆₀Р₆₀К₄₀ и тройной N₉₀Р₉₀К₆₀ дозой полного удобрения.

2. Вносимые удобрения оказали существенное положительное влияние на урожайность зерна кукурузы. Наибольшая урожайность была получена на варианте с внесением тройной и двойной дозы полного удобрения и составила 68,5 и 68,0 ц/га, что на 47 % и 45,9% соответственно больше чем на варианте без внесения удобрений.

3. Внесение минеральных удобрений способствовало увеличению содержания сырого белка в зерне кукурузы. Максимальным он был в варианте с внесением полного минерального удобрения в двойной дозе N₆₀P₆₀K₄₀ - 9.6%, сбор белка составил 6,5 ц/га.

Следовательно, можно заключить, что наиболее целесообразно вносить удобрения под кукурузу в дозе N60P60K40 и N90P90K60.

Литература

почвенный плодородие удобрение кукуруза

1. Дерюгин И.П. Калийный статус почвы и применение калийных удобрений в агроценозе. //Эколого-агрохимическая оценка калийного состояния калийного режима почв и эффективность калийных удобрений.- М.: ЦИНАО, 2002. С. 205-208.

2. Державин Л.М. Применение минеральных удобрений в интенсивном земледелии. /Л.М. Державин.- М.: Колос, 1992. - 272 С.

3. Дроздова В.В. Влияние различных видов минеральных удобрений на урожайность и качество кукурузы на зерно. /В.В. Дроздова, И.Н. Захарченко // Энтузиасты аграрной науки. Вып. 13. - Краснодар: КубГАУ, 2011.- 86 с.

4. Дроздова В.В. Удобрение сахарной свеклы на Кубани / Краснодар, КубГАУ, 2011 (500) - 85 С.

5. Дроздова В.В. Влияние минеральных удобрений на урожайность и качество зеленой массы люцерны./ В.В. Дроздова, А.Х. Шеуджен, Н.Н. Нещадим, // Плодородие № 6 (75), 2013, с. 18-19.

6. Дроздова В.В. Влияние различных доз минеральных удобрений на урожайность и качество зерна кукурузы. // Энтузиасты аграрной науки. Вып. 14. - Краснодар: КубГАУ, 2012. С. 93-99.

7. Дроздова В.В. Агроэкологическая эффективность применения минеральных удобрений на посевах сахарной свеклы. / В.В. Дроздова, А.Х. Шеуджен // Тр. Куб. ГАУ. 2015 вып. № 1 (52), с. 95-99.

8. Кирюшин В.И. Агротехнологии. / В.И. Кирюшин, С.В. Кирюшин. - СПб: Лань, 2015.- 464 с.

9. Малявко Г.П. Влияние средств химизации на урожай и качество зерна ржи. / Г.П. Малявко, Н.М. Белоус, В.Ф. Шаповалов // Земледелие. 2010. № 4. С. 21-22.

10. Прокошев В.В. Калий и калийные удобрения./ В.В. Прокошев, И.П. Дерюгин.- М.: Ледум, 2000.-185 с.

11. Прянишников Д.Н. Азот в жизни растений и в земледелии СССР. - М.: Изд-во АН СССР, 1945 / Д.Н. Прянишников. Избранные труды. - М.: Наука, 1976-591 с.

12. Сычев, В.Г. Роль азота в интенсификации продукционного процесса. Том 1.Агрохимические аспекты роли азота в продукционном процессе.\ В.Г. Сычев, О.А. Соколов, Н.Я. Шмырева. - М.: ВНИА им. Д.Н. Прянишникова, 2009 - 424 с.

13. Чумаченко И.Н. Фосфор в жизни растений и плодородии почв./И.Н. Чумаченко.- М.: ЦИНАО, 2002.- 124 с.

14. Шеуджен А.Х. Влияние доз и сочетаний минеральных удобрений на урожайность и качество сельскохозяйственных культур возделываемых на черноземе выщелоченном Западного Предкавказья. / А.Х. Шеуджен, А.И. Столяров, Л.П. Леплявченко и др .// Тр. КубГАУ, 2008. Вып.431 (459).- С. 160-184.

15. Шеуджен А.Х. Влияние минеральных удобрений на продуктивность полевого севооборота. / Шеуджен А.Х. Суетов В.П., Онищенко Л.М., Громова Л.И., Дроздова В.В. и др.// Вестник РАСХН, 2008 г, вып. 6, с. 30-32.

16. Шеуджен А.Х. Агрохимические свойства чернозема выщелоченного и продуктивность полевого севооборота в связи с применением минеральных удобрений. / Леплявченко Л.П., Суетов В.П., Громова Л.И., Онищенко Л.М., Дроздова В.В., Ерезенко Е.Е., Осипов М.А.// Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2009.- № 02 (46).- Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2009/02/pdf/09.pdf.

17. Шеуджен А.Х. Влияние длительного применения удобрений на физико-химические свойства чернозема выщелоченного. / А.Х. Шеуджен, М.А. Осипов, И.А. Лебедовский и др. // Агрохимический вестник. 2013. № 6. С. 2-3.

18. Шеуджен А.Х. Азотный режим чернозема выщелоченного Западного Предкавказья в условиях агрогенеза / А.Х. Шеуджен, Л.М. Онищенко, М.А. Осипов и др. // Тр. КубГАУ. 2014. № 1 (46). С. 125-130.

19. Шеуджен, А.Х. Калийный режим чернозема выщелоченного Западного Предкавказья в условиях агроценоза. / Шеуджен А.Х., Суетов В.П., Онищенко Л.М. и др.// Тр. КубГАУ. 2014. № 3 (48). С. 114-120.

Размещено на Allbest.ru