Влияние минеральных удобрений на увеличение урожайности у разных сортов озимой пшеницы и ярового ячменя селекции Московского НИИСХ "Немчиновка"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние минеральных удобрений на увеличение урожайности у разных сортов озимой пшеницы и ярового ячменя селекции Московского НИИСХ «Немчиновка»

Аннотация

Цель представленной работы - выявить эффективность действия минеральных удобрений на урожайность у разных сортов озимой пшеницы и ярового ячменя.

Ключевые слова: сорта озимой пшеницы, сорта ярового ячменя, минеральные удобрения, урожайность, технология выращивания

Введение

минеральный удобрение пшеница ячмень

В соответствии с Федеральным законом «О государственном регулировании обеспечения плодородия земель сельскохозяйственного назначения» [1], главной задачей земледелия является рост производства продовольствия, кормов и сырья для легкой промышленности на основе его интенсивного ведения, с целью обеспечения продовольственной безопасности и независимости государства и активного участия страны на мировом рынке продовольствия в качестве экспортера растениеводческой продукции.

Необходимо довести производство зерна в стране в первой четверти XXI века до 1 т на человека, т.е. 150-170 млн. т. Многие страны запада давно перешли этот рубеж. Российская Федерация сегодня производит намного меньшее количество зерна на душу населения: около 700-800 кг. Как видно из приведенных данных, необходимо резко увеличить производство зерна.

Одним из способов увеличения сбора зерна является повышение урожайности зерновых культур, в том числе озимой пшеницы и ярового ячменя [2].

Интерес ученых к созданию перспективных сортов сельскохозяйственных культур - это не новое явление. Еще в 1912 г., на заре развития селекции в России, П.И.Лисицын указывал, что сорт - это средство производства, позволяющее полнее использовать скрытые в живом растении возможности давать максимальную продукцию.

В многочисленных литературных источниках [3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13] показано, что разные сорта растений, в том числе и озимой пшеницы, в силу присущих им генетических признаков и свойств в неодинаковой мере способны усваивать и использовать элементы питания из удобрений и почвы и экономически по-разному окупают хозяйственно ценной частью урожая азот, фосфор и калий.

Селекционеры создают сорта интенсивного типа, с высокой потенциальной урожайностью, способные в определенных условиях полнее использовать элементы питания и другие факторы продуктивности. При фактическом их использовании одни из них оказываются с довольно узкой, другие - с более широкой адаптационной способностью к условиям корневого питания, разнообразие которого в земледелии весьма велико.

По мнению Климашевского Э.Л. [14], сорта должны быть способны приспосабливаться к широкому диапазону условий среды, иметь «фенологическую пластичность», поэтому их следует испытывать в условиях широкого спектра минерального обеспечения.

При изучении отзывчивости разных сортов на удобрения Сарич М.Р. [15] предлагает рассматривать эффективность действия удобрений в следующих вариантах: а) при имеющемся уровне использования минеральных удобрений получить более высокие урожаи; б) при использовании меньших количеств удобрений сохранять урожайность на высоком уровне; в) при меньших количествах удобрений повышать урожайность; г) увеличением количества используемых удобрений повышать урожайность. Чтобы ответить на эти вопросы, при сортоиспытании необходимо иметь не менее 4 фонов удобрений.

Многие исследователи успешно разрабатывают сортовую агротехнику по своим региональным методикам. Например, на Кубани Трубилин И.Г., Малюга Н.Г. и другие [16] разработали несколько альтернативных технологий для 3 уровней плодородия почвы: среднего, повышенного и высокого с добавкой средств защиты растений и обработки почвы. В результате авторы получили множество вариантов сортовой агротехники с самой различной энергооснащенностью.

В НИИСХ ЦРНЗ [17] разработали энергосберегающие технологии для сортов озимой и яровой пшеницы, ячменя и других культур местной селекции на 3 фонах: экстенсивном (без удобрений), базовом (N30Р30К30 + гербициды), интенсивном (N60Р60К60 + комплекс пестицидов).

На 5 фонах вели исследования ученые Курского НИИ агропромышленного производства [18]: N0Р0К0; NPK по 30 кг/га д.в.; NРК по 60 кг/га д.в.; NPK по 90 кг/га и NPK по 120 кг/га д.в.

В регистре технологий производства зерна в Центральном районе Нечерноземной зоны (системы технологий) [17], разработанном Научно-исследовательским институтом сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны, приводится 3 типа технологий производства зерна озимой пшеницы:

- высокие технологии (А) - система получения наивысшей урожайности высококачественного зерна с компенсацией выноса питательных веществ урожаем, окупающая финансовые, энергетические и трудовые затраты, с использованием новейшей базы высокоинтенсивных сортов, комплексной защиты растений от вредителей, болезней, сорняков, применения удобрений, обеспечивающая реализацию более 85% потенциала сорта, и трудовыми затратами ниже 3,5 чел.-ч. на 1 т зерна с урожайностью выше 6 т/га.

- интенсивные технологии (Б) - система получения качественного зерна с компенсацией выноса питательных веществ урожаем, с мерами по защите растений от наиболее опасных болезней, вредителей, сорняков, обеспечивающая реализацию потенциала сорта выше 65%, и трудовыми затратами ниже 4,5 чел.-ч. на 1 т зерна, гарантирующая урожайность 4-5 т/га.

- нормальные технологии (В) - система получения зерна с использованием биологического потенциала сорта более чем на 50% и трудовыми затратами 6,5 чел.-ч. на 1 т зерна, гарантирующая урожайность 2,5-3,0 т/га.

Цель и методика исследований

С целью изучения эффективности минеральных удобрении и возможности сортов озимой пшеницы давать высокую урожайность на разных фонах по сравнению со стандартом нами были проведены исследования с 13 сортами озимой пшеницы в течение 6, 5 и 3 лет.

Опыты проводились на высокоокультуренных полях, с высоким содержанием фосфора и калия, нейтральной реакцией почвенной среды, содержанием гумуса 1,6%; почва - дерново-подзолистая, среднесуглинистая.

Для расчета доз минеральных удобрений были применены нормативы затрат минеральных удобрений на 1 ц зерна озимой пшеницы и ярового ячменя, согласно которым затраты минеральных удобрений на 1 ц зерна озимой пшеницы составляют: N - 2,9-3,6 кг; Р2O5 - 2,4-3,0 кг; К2О - 2,0-2,7 кг. Поправочные коэффициенты на агрохимические свойства почвы при среднем содержании Р2О5 и К2O - 1,3; при повышенном фосфоре - 1,0; повышенном калии - 0,7; при очень высоком содержании Р2О5 и К2O - 0,5. Для доз удобрений на урожайность свыше 50 ц/га поправочные коэффициенты не применялись.

Дозы азота для озимой пшеницы определяли по Шафрану С.А. [19]. Для начала отсчета берутся нормы азотных удобрений, разработанные под планируемую урожайность, согласно которым рекомендуется для получения 30-40 ц/га зерна озимой пшеницы 100-140 кг/га д.в. Осенью перед посевом вносят 25% этой дозы. Весной для определения дозы внесения азота отбираются почвенные образцы, по возможности, в наиболее ранние сроки - в начале возобновления вегетации озимых культур, в которых определяется нитратный азот. Затем проводится расчет дозы азотного удобрения по формуле:

Д = П - ФЗ (1),

где:

Д - доза азота, кг/га;

П - потребность азота на запланированный урожай, кг/га;

ФЗ - фактический запас минерального азота, кг/га.

Потребность в азоте на запланированный урожай рассчитывается, в свою очередь, по формуле:

П = Нз - У (2),

где:

Нз - затраты азотных удобрений на получение 1 т урожая, кг (берутся из табл. 1);

У - планируемый урожай.

Результаты исследований и их обсуждение

Погодные условия были разные по годам, что давало возможность более объективно оценить потенциал сорта.

Сорта Заря (стандарт), Мироновская 808, Инна, Немчиновская 52, Звезда, Памяти Федина и им. Рапопорта изучались в течение 6 лет; Московская 39, Немчиновская 95, Московская низкостебельная - 5 лет; Суздальская 2, ТАУ и Лютесценс 25 - 3 года (табл. 1 и 2).

Анализируя таблицы 1 и 2, можно констатировать значительную амплитуду колебания урожайности. Это почти одинаково просматривается как на контроле, так и на удобренном фоне и у стандарта, и у других сортов.

Таблица 1. Влияние сорта и удобрений на урожайность озимой пшеницы

Дозы минеральных удобрений составили в среднем:

за 6 лет - 195 кг/га д.в., в т.ч. N135 и К60;

за 5 лет - 194 кг/га д.в., в т.ч. N134 и К60;

за 3 года - 190 кг/га д.в., в т.ч. N130 и К60.

Необходимо отметить, что имеется несколько сортов, которые отличаются от стандарта по урожайности как на контроле, так и на удобренных вариантах. Например, урожайность сорта Инна (на неудобренном фоне в 1998 г. - 9,4 ц/га, на удобренном - 12,0 ц/га) минимальна по сравнению с другими сортами. Аналогичные цифры в 1998 г. были получены и по сорту Немчиновская 52 (9,5 и 12,8 ц/га). Эти же сорта давали максимально высокую урожайность по сравнению с другими сортами в 1997 г. На контроле без удобрений сорт Инна дал урожайность 51,7 ц/га, а на удобренном фоне - 61,8 ц/га (прибавка 10,1 ц/га).

Таблица 2. Сравнительная урожайность различных сортов озимой пшеницы

Таблица 2 (продолжение). Сравнительная урожайность различных сортов озимой пшеницы

Наблюдая за развитием растений озимой пшеницы и величиной урожайности, полученной по годам в течение 6 лет, при соответствующем анализе можно расположить сорта в убывающем порядке в зависимости от погодных условий:

1. Инна.

2. Немчиновская 52.

3. Звезда.

4. Имени Рапопорта.

5. Заря.

6. Мироновская 808.

7. Памяти Федина.

Коэффициенты вариации в среднем по сортам приведены в таблице 3.

Таблица 3. Коэффициенты вариации урожайности различных сортов озимой пшеницы, %

Более 50 ц/га на контроле (без удобрений) в 1997 году давали сорта: Инна - 51,7; Немчиновская 52 - 54,5; Памяти Федина - 50,2; Московская низкостебельная - 56,0 ц/га (максимальная урожайность на контроле). На удобренном же фоне урожайность больше 60 ц/га дали сорта: Инна - 61,8; Немчиновская 52 - 64,3; им. Рапопорта - 62,4 ц/га. Максимальная урожайность была получена также и в 2002 году: Немчиновская 95 дала урожайность на удобренном фоне 70 ц/га (на контроле без удобрений - 55,5 ц/га, т.е. разница - 14,5 ц/га) с максимальной окупаемостью 8,53 кг зерна на 1 кг внесенных удобрений. По урожайности озимой пшеницы менее удачными оказались 1998 и 1999 годы (табл. 1, 2). По урожайности в среднем за 6 лет сорта ничем не отличаются друг от друга. В среднем за 6 лет урожайность на неудобренном фоне колебалась по всем 7 сортам от 32,1 (Звезда) до 36,9 (Памяти Федина) ц/га. Максимальная урожайность на удобренном фоне в среднем за 6 лет была получена на сорте Памяти Федина (41,8 ц/га), а минимальная - на сорте Звезда (40,0 ц/га). Наибольшая окупаемость 1 кг внесенного удобрения составила 4 кг/кг, наименьшая - 3,13 кг/кг.

Урожайность озимой пшеницы в среднем за пять лет по 3 сортам на неудобренном фоне 40 ц/га не была достигнута и колебалась в интервале 34,4-37,2 ц/га (табл. 1, 2). Минимальная окупаемость по минеральным удобрениям составила 2,94 кг/кг, а максимальная - 3,76 кг/кг.

В среднем за 3 года исследований была получена почти одинаковая по величине урожайность зерна. Например, Суздальская 2 дала урожайность 38,8 ц/га на контроле и 44,5 ц/га на удобренном фоне; ТАУ - 39,2 и 44,6 ц/га, соответственно. Окупаемость внесенных удобрений по этим сортам была близкой.

Природно-климатические условия Центрального Нечерноземья позволяют получить урожайность ярового ячменя на уровне 4-5 тонн с 1 га. Потенциальные же возможности новых сортов вдвое больше [20]. Однако, чтобы реализовать этот потенциал, ученым, несмотря на довольно интенсивную научную разработку процессов корневого питания растений, предстоит еще ответить на многие вопросы по этой проблеме. На сегодняшний день недостаточно изучены особенности усвоения питательных веществ из минеральных удобрений различными сортами ярового ячменя. Поэтому мы провели исследование с целью определить продуктивность различных сортов ярового ячменя, возделываемых и поступающих на сортоиспытание.

Исследования проводились на полях Московской государственной сортоиспытательной станции в пос. Захарово Одинцовского района Московской области. Почва - дерново-подзолистая, среднесуглинистая, высокоокультуренная, со средним содержанием гумуса и высоким содержанием фосфора и калия. Реакция почвенной среды - нейтральная. Дозы минеральных удобрений рассчитывались так же, как для озимой пшеницы.

Таблица 4 содержит результаты исследований, проведенных с 15 сортами ярового ячменя за 5, 4, 3 года - по годам и в среднем.

Анализ полученных результатов (табл. 4, 5) показывает, что сорт Зазерский 85 (стандарт) на неудобренном фоне в среднем за 5 лет дал урожайность зерна 25,92 ц/га, от внесения удобрений она повысилась на 7,58 ц/га и составила 33,5 ц/га. Окупаемость 1 кг удобрений, внесенных в почву под этот сорт, составила 3,79 кг зерна.

Таблица 4. Влияние сорта и удобрений на урожайность ярового ячменя

Дозы минеральных удобрений составили в среднем:

за 5 лет - 200 кг/га д.в., в т.ч. N140 и К60;

за 4 года - 193 кг/га д.в., в т.ч. N140 и К60;

за 3 года - 200 кг/га д.в., в т..ч. N140 и К60.

Сорта Московский 3 и Носовский 9 на неудобренном фоне дали почти одинаковую урожайность в среднем за 5 лет: соответственно, 27,28 и 27,24 ц/га. Замыкающим на этом варианте оказался сорт БИОС-1 с урожайностью 25,66 ц/га. Необходимо отметить, что в варианте с удобрениями сорта не различались существенно по урожайности: БИОС-1 - 35,16; Московский 3 - 36,30 и Носовский 9 - 35,66 ц/га. От удобрений прибавка урожая в среднем за пять лет составила, соответственно, по 3 сортам: 9,50; 9,02; 8,42 ц/га. Окупаемость удобрений составила, соответственно, 4,35; 4,51; 4,21 кг зерна на 1 кг внесенного удобрения.

Следующие 5 сортов (табл. 4) были изучены за 4 года. На естественном фоне минимальная урожайность зерна ярового ячменя была получена на сортах: Рахат - 25,67; Суздалец - 25,77 и Эльф - 26,5 ц/га. Максимальную урожайность по сравнению с другими сортами дали Раушан (28,77 ц/га) и Михайловский (28,15 ц/га). На удобренном фоне максимальную прибавку урожайности зерна дал сорт Суздалец: 8,98 ц/га при урожайности 34,85 ц/га с окупаемостью удобрений 4,49 кг/кг. Сорт ярового ячменя Раушан дал максимальную урожайность 36 ц/га с прибавкой 7,23 ц/га и окупаемостью удобрений 3,61 кг/кг. Сорта Рахат и Эльф дали одинаковую урожайность на удобренном фоне: 33,22 и 33,50 ц/га с прибавкой, соответственно, 7,55 и 7,00 ц/га с окупаемостью удобрений 3,77 и 3,50 кг/кг.

По итогам трехлетних исследований урожайность зерна на контроле по сортам колебалась в среднем от 22,2 ц/га (Задонский 8) до 31,56 ц/га (Инари).

Максимальная прибавка урожайности от удобрений 13,83 ц/га была получена на сорте Задонский 8 (урожайность 36,03 ц/га). Минимальная прибавка урожайности зерна 6,04 ц/га была получена на сорте Риск с минимальной окупаемостью 3,02 кг на 1 кг удобрений. Сорта Гонар и Зерноградский 813 дали одинаковые показатели как по прибавке урожайности, так и по окупаемости удобрений (табл. 4, 5).

Ученые доказали, что различные сорта растений обладают генетически детерминированной способностью не одинаково поглощать и использовать элементы питания из почвы и удобрений. По этому вопросу Н.И.Вавилов в своей работе «Научные основы селекции пшеницы» [21] посвящает раздел отзывчивости сортов к удобрениям. Николай Иванович подчеркивает наличие сортовых различий пшеницы по отзывчивости к минеральным удобрениям.

С 1993 по 1995 гг. сотрудниками нашей лаборатории проводились исследования в указанных направлениях на 4 сортах озимой пшеницы и 5 сортах ярового ячменя. Результаты исследований приведены в таблицах 6 и 7 по озимой пшенице и 8 по яровому ячменю. Все 4 сорта озимой пшеницы (Инна, Заря, Памяти Федина и Аура) на контроле (без удобрений) дали довольно высокую урожайность в среднем зa 3 года: 37,2; 35,7; 37,6 и 28,3 ц/га зерна.

На первом фоне (N120) урожайность увеличилась до 47,6 ц/га (сорт Инна). От весенней подкормки азотом урожайность этого сорта увеличилась до 49,7 ц/га (прибавка 2,1 ц/га с окупаемостью 7 кг зерна на каждый кг внесенных удобрений). На втором фоне, где вносилась двойная доза удобрений, была получена урожайность зерна в среднем за 3 года 50,5 ц/га. Разница по сравнению с вариантом без удобрений составила 13,3 ц/га, а по сравнению с первым фоном урожайность озимой пшеницы выросла только на 2,9 ц/га, что, конечно, недостаточно и объясняется высоким содержанием в почве азота, фосфора и калия.

Таблица 5. Урожайность различных сортов ярового ячменя

Окупаемость удобрений по второму фону в среднем за три года по сорту Инна составила 5,3 кг/кг. Вариант фон 2 + N30 дал сравнительно высокую урожайность (в среднем за три года 52,7 ц/га с годовым колебанием от 50,8 до 54,6 ц/га), т.е. степень вариации незначительна (до 10%). Надо отметить, что по этому сорту на варианте без удобрений степень вариации гакже оказалась незначительной (35,8-38,6 %).

Сорт Заря по урожайности зерна уступил сорту Инна в среднем за три года, правда, в отдельные годы этот показатель для двух сортов максимально приближался друг к другу.

На фоне без удобрений урожайность сорта Заря составила 35,7 ц/га. На первом фоне от действия удобрений урожайность повысилась на 3,9 ц/га при окупаемости удобрений 3,25 кг/кг. На этом фоне подкормка азотом N30 увеличила урожайность на 2,1 ц/га, при окупаемости удобрений 7 кг/кг. На втором фоне урожайность была в среднем за 3 года 43 ц/га, с разницей по сравнению с контролем (без удобрений) 10,7 ц/га и окупаемостью удобрений 3,96 кг/кг. Подкормка весной азотом N30 увеличила на 3,4 ц/га урожайность, которая составила 46,4 ц/га, что уступает сорту Инна 6,3 ц/га, а от сорта Памяти Федина отстает на 7,7 ц/га на соответствующем варианте.

Сорт Памяти Федина дал самую высокую урожайность на варианте фон 2 + N30 по сравнению с исследуемыми сортами: 54,3 ц/га, в то время, как урожайность по этому сорту на контроле не отличалась от урожайности сортов Инна и Заря (табл. 6).

Максимальную прибавку урожайности на фоне 2 + N30, причем почти равнозначную (15,5 и 16,7 ц/га), дали, соответственно, сорта Инна и Памяти Федина, а от N30 в подкормку весной по черепку (5,2 ц/га) - также сорт Памяти Федина с окупаемостью удобрений 17,33 кг/кг зерна (табл. 6, 7).

Сорт Аура показал неубедительные данные с максимальной урожайностью 37,6 ц/га на удобренном фоне с подкормкой.

Ячмень в структуре посевных площадей Российской Федерации занимает около 15%, т.е. является одной из важнейших, широко распространенных в стране культур. Зерно ячменя широко используется в животноводстве как концентрированный корм, для производства разных круп, а также является основным сырьем пивоваренной промышленности.

Таблица 6. Отзывчивость различных сортов озимой пшеницы на азотную подкормку (урожайность в ц/га)

Таблица 7. Влияние азотных удобрений на урожайность различных сортов озимой пшеницы (1993-1995 гг.)

Применяемые удобрения: Фон 1 - 120 кг NPK д.в.

Фон 1 + N30 - 150 кг NPK д.в.

N30 - 30 кг NPK д.в.

Фон 2 - 240 кг NPK д.в.

Фон 2 + N30 - 270 кг NPK д.в.

N30 - 30 кг NPK д.в.

Таким образом, достоинства сорта определяются, в первую очередь, качеством и величиной урожая. Многое определяется продуктивностью пашни и эффективностью применения удобрений. Ваулин А.В. [22] считает, что только с помощью сорта нельзя решить проблему повышения урожайности. В большинстве случаев урожайность зависит и от применения удобрений и средств защиты растений.

Так, при возделывании ячменя по интенсивной технологии на хорошо окультуренной дерново-подзолистой почве урожайность зерна 60 ц/га на 30% формируется за счет плодородия почвы, на 5% -за счет фосфорно-калийных удобрений, на 39% - азотных удобрений, на 17% -фунгицидов и только на9 % - за счет сорта

В другие годы, в других условиях с другими сортами значение каждого фактора может измениться, но общая закономерность их действия сохранится. Следовательно, важно не только вывести хороший сорт, но и создать для него с...