Почвоведение и агрохимия №2(49) 2012

Размещено на http://www.allbest.ru/

136

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние обеспеченности дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы обменным магнием на урожайность и качество зерна кукурузы

Переход к интенсивной системе земледелия с введением наиболее продуктивных сортов и культур, наряду с увеличением доз минеральных удобрений, приводит к повышению продуктивности пашни и, как следствие, к необходимости широкого использования магниевых удобрений на полях с низким его содержанием. Отмечается высокая эффективность магниевых удобрений при низкой обеспеченности почв магнием не только для сельскохозяйственных культур с высокой потребностью в нем (картофель, овощные), но и для зерновых, технических культур, многолетних трав [1-3].

В Беларуси с 1965 г. было проведено семь циклов известкования кислых почв, где в качестве мелиоранта использовалась доломитовая мука с содержанием магния около 20% [4]. Это привело к закономерному повышению содержания в почвах обменных форм магния.

В работе 1980-х гг. приведено оптимальное содержание обменного магния, равное 55-70 мг•кг-¹ почвы, в том числе для кукурузы рекомендуемое содержание Mg на песчаных и супесчаных почвах составляло 85-95 мг•кг-¹, на суглинистых и тяжелосуглинистых почвах - 110-120 мг•кг-¹ [5]. В настоящее время средневзвешенное содержание обменного магния в пахотных почвах республики достигло уровня 147 мг Mg на кг почвы, а доля почв с низким содержанием элемента многократно снизилась и составляет 4,8% [6].

Магний играет важную роль в поддержании баланса элементов питания, необходимого растениям, и его нельзя рассматривать без учета содержания других катионов. Изменение его содержания в почве влечет за собой изменение содержания катионов-антагонистов, в первую очередь калия и кальция, что оказывает влияние на поглощение их растениями. Оптимальное эквивалентное соотношение Са:Mg и К:Mg в почвах приводится в литературе в достаточно широком диапазоне, однако параметры избыточного содержания магния в почве не установлены, мнения различных авторов противоречивы [7-11]. Соотношение Са:Mg в почвах, рассчитанное по средневзвешенным показателям содержания элементов в областях республики, изменяется в пределах (3,0-5,7):1, а К:Mg - (0,3-0,4):1. наличие более существенных различий в содержании элементов питания и их соотношений выявляется по отдельным полям и участкам.

Для объективной оценки состояния магниевого питания растений и оптимизации применения магниевых удобрений необходимо использовать методы диагностики по химическому анализу почв и растений. Определение степени обеспеченности почв доступным магнием вместе с данными по содержанию его в индикаторных органах растений позволяет надежно оптимизировать магниевое питание растений и применение удобрений под ту или иную культуру.

По сравнению с другими культурами кукуруза усваивает больше питательных веществ из почвы. наиболее интенсивное их поглощение наблюдается в период быстрого роста - от выметывания метелок до цветения. По данным А.н. Аристархова, А.Г. Трещова [12], величина потребления магния кукурузой (кг на 10 ц урожая основной и побочной продукции) была достаточно высокой и составила 4,5 кг, в то время как для других зерновых она не превышала 2,1-3,2 кг. несбалансированное содержание элементов питания в почве в конечном итоге ухудшает катионный состав зеленой массы кукурузы, что сказывается на качестве кормов. Так, пониженное содержание магния в кормах вызывает заболевание животных пастбищной тетанией, так как задерживаются процессы метаболизма минерального азота в органические формы. Повышенное содержание калия в почве усугубляет этот процесс, препятствуя поступлению Mg в растения вследствие антагонизма ионов.

если биологические особенности кукурузы в отношении потребности в азоте, фосфоре и калии сравнительно хорошо изучены, то сведения о поступлении магния в растения кукурузы ограничены. До сих пор исследования по влиянию содержания в почве магния и соотношения катионов Са:Mg и К:Mg на урожайность кукурузы и поглощение других катионов в Беларуси не проводились.

Цель исследования - установить влияние обеспеченности дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы обменным магнием на урожайность зерна кукурузы, показатель качества силоса - соотношение К/(Са+Mg), содержание и соотношения катионов кальция, калия и магния в почве и в растениях кукурузы.

Исследования проводили в 2010-2011 гг. в модельном стационарном полевом опыте, заложенном в СПК «Щемыслица» Минского района, на дерновоподзолистой легкосуглинистой почве, развивающейся на мощных лессовидных суглинках.

Опыт смоделирован таким образом, что делянки в его пределах значительно различались по содержанию обменного магния (1М КСl), от 50 до 265 мг/кг почвы, для создания различий, отражающих агрохимическую пестроту в условиях производства (табл. 1). Высокие уровни содержания обменного Mg на делянке создавались путем внесения быстродействующего удобрения - сульфата магния (MgSO₄·7H₂O). Агрохимические параметры почвы были определены дважды: весной перед насыщением опытных делянок и после уборки урожая осенью (рн_KCl, гумус, Р₂О₅, К, Са, Mg). Опыт заложен в двух полях и, согласно севообороту, в 2010 г. на поле №1, в 2011 г. на поле №2 возделывалась кукуруза гибрид Дельфин на делянках с разными уровнями обеспеченности почвы Mg (всего 64 делянки).

Содержание подвижных форм калия по Кирсанову по делянкам варьировало от 90 до 320 мг К/кг почвы, обменного кальция в 1 М растворе КCl - от 850 до 1580 мг Са/кг почвы. Содержание катионов и их соотношения не выходят за рамки существующих в республике почв и отражают их наличие в производственных условиях.

Реакция почвы рн KCl различалась незначительно, в пределах 6,11-6,42.

Опытные делянки находились в одной группе по содержанию подвижных фосфатов, содержание Р₂О₅ (0,2 М HCl) составило 211-295 мг/кг почвы. Содержание гумуса (по Тюрину) было в пределах 1,72-2,02%. 

Содержание основных катионов (Mg, К, са) в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве (опытные поля 1 и 2)

дерновый подзолистый силос кукуруза

Корреляционные связи катионов Mg²⁺, К⁺, Са²⁺ и их соотношений рассчитывали с учетом их содержания по делянкам. Урожайность зерна кукурузы, показатель качества кормов, содержание катионов приведены на фоне внесения минеральных удобрений в дозе N₁₁₀₊₃₀Р₆₀К₁₂₀. Минеральные удобрения внесены в виде карбамида, аммофоса, калия хлористого весной под предпосевную культивацию.

Отбор растительных образцов проводился в стадию раннего развития растений (6-8 листьев) и в стадию восковой спелости листостебельной массы. Учет урожая зерна кукурузы был проведен методом учетных площадок в стадию физиологической спелости зерна. Агротехника возделывания кукурузы на опытных полях - общепринятая для данной зоны. Повторность опыта 4-кратная, размещение делянок рендомизированное. Общая площадь делянки - 12 м², учетная - 8 м².

В образцах растений определяли: калий, кальций, магний из одной навески после мокрого озоления серной кислотой; калий - на пламенном фотометре; кальций и магний - на атомно-абсорбционном спектрофотометре. Статистическая обработка результатов исследований выполнена по Б.А. Доспехову (1985) с использованием соответствующих программ дисперсионного анализа на компьютере.

Гидротермические условия вегетационных периодов в годы исследования оказались благоприятными для роста и развития кукурузы, что отразилось на соответствующих показателях урожайности и качества культуры. Среднемесячная температура воздуха за вегетационные периоды в 2010 и 2011 гг. оказалась выше нормы на 3,5°С и 2,3°С соответственно, количество осадков в отдельные месяцы превышало многолетние показатели в 2 и более раза. Результаты расчета ГТК показали, что май и июнь 2010-2011 гг. характеризовались как избыточно увлажненные (ГТК 1,9-2,6), а июль и август - как благоприятные месяцы с хорошим увлажнением (ГТК 1,3-1,5). ГТК за вегетационный период в 2011 г. составил 2,0, в 2010 г. - 1,7.

В результате исследований значительное (в 5,3 раза) повышение содержания обменного магния в почве от низкого до высокого уровня приводило к изменению соотношения катионов Са:Mg в 7,8 раза, между величинами получена тесная зависимость (рис. 1-А). Содержание Mg в опытных делянках различалось от 50 до 265 мг•кг-¹, при этом соотношение Са:Mg в ППК также изменялось в широких пределах - от 16,9:1 до 2,2:1. Содержание обменного кальция сравнительно мало различалось по делянкам опыта (1000-1500 мг Ca на кг почвы).

Почвоведение и агрохимия №2(49) 2012

Размещено на http://www.allbest.ru/

136

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1-А. Влияние содержания обменного магния в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве на соотношение катионов Са:Mg

Рис. 1-Б. Влияние содержания магния в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве на соотношение катионов К:Mg

Изменение содержания обменного магния приводило и к изменению соотношения К:Mg в почве, зависимость между показателями описывается полиномиальной кривой второго порядка (рис. 1-Б). Соотношение К:Mg изменялось в пределах опыта от 0,12:1 при высоком содержании магния в почве до 1,46:1 на уровнях с низким его содержанием. В опыте отмечается постепенное снижение содержания подвижного калия при повышении концентрации обменного магния в почве.

Известно, что калий является первоочередным конкурентом магния при адсорбции поглощающим комплексом почвы. Следует отметить, что в условиях легкосуглинистой почвы содержание подвижных форм калия варьировало очень широко - от низкого (90-100 мг(К) кг-¹) при высоком содержании обменного магния до высокого (300-320 мг(К) кг-¹) на вариантах с низким содержанием обменного магния. Видимо, высокие концентрации Mg²⁺ способствовали вытеснению катионов К⁺ из почвенного поглощающего комплекса, которые затем вымывались из почвы. Подобный антагонизм, существующий между Mg²⁺ и К⁺, был описан в работах зарубежных авторов [13, 14]. Особенно неблагоприятно это сказывается на бедных калием почвах, где высокие концентрации обменного магния могут существенно препятствовать поглощению растениями калия. По литературным данным, соотношение К:Mg в почве выше 1,5:1 приводит к дисбалансу элементов питания и может вызвать ухудшение качества фуражных культур. В частности, для кукурузы критическим является соотношение К:Mg 1:1, которое может привести к получению некачественного зеленого корма, особенно на фоне влияния других негативных факторов [15].

Установлено, что урожайность зерна кукурузы существенно зависела от обеспеченности дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы обменным магнием и, соответственно, от соотношения Са:Mg (рис. 2-A).

Почвоведение и агрохимия №2(49) 2012

Размещено на http://www.allbest.ru/

136

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2-A. Влияние содержания обменного магния в дерново-подзолистой почве на показатель качества зерна кукурузы

Рис. 2-Б. Влияние содержания обменного магния в легкосуглинистой почве на урожайность кормов К/(Са+Mg)

Урожайность зерна кукурузы повышалась при повышении содержания обменного магния от 50 до 220 мг•кг-¹. наибольшая урожайность зерна кукурузы 10,8- 14,1 т/га получена при содержании обменного магния 145-160 мг•кг-¹, при этом соотношение катионов Са:Mg изменялось в диапазоне 5,1-5,7. наиболее низкие показатели урожайности зерна кукурузы, не превышающие 9,8 т/га на фоне внесения минеральных удобрений в дозе N₁₁₀₊₃₀Р₆₀К₁₂₀, отмечены при самом низком и самом высоком содержании обменного Mg и соотношениях катионов Са:Mg в почве. Зависимости влияния соотношения катионов К:Mg в почве на урожайность зерна кукурузы выявлено не было. В научной литературе приводятся данные о снижении урожайности различных культур на участках с повышенной концентрацией в почве подвижных форм магния вследствие антагонизма катионов Mg-K и недостатка калия для растений на бедных калием почвах [10, 16, 17]. Антагонизм между этими двумя катионами происходит уже при корневом поглощении, высокие концентрации калия также могут препятствовать передвижению магния внутри растения и наоборот.

Для оценки качества силоса при разном уровне обеспеченности почвы магнием был использован показатель соотношения катионов К/(Са+Mg) (рис. 2-Б). Так, была выявлена линейная корреляция между величинами, при повышении содержания Mg в почве значения показателя К/(Са+Mg) снижались. необходимо отметить, что значения данного соотношения находились в допустимых пределах (не превышали 2,2) и изменялись в зависимости от содержания магния в почве от 0,9 до 1,9. Оптимальные значения показателя, составляющие по данным ветеринарной службы 1,0-1,3, были выявлены при содержании обменного магния в почве в пределах 165-270 мг•кг-¹.

наряду с выявлением обменных форм магния в почве, необходимых для определения обеспеченности почв и соответственно растений этим элементом, химический анализ растений может также диагностировать нехватку или избыток этого элемента.

В опыте был произведен отбор растений кукурузы на стадии развития 6-8 листа для определения в них элементов минерального питания, также проанализировано их содержание в зерне кукурузы. Результаты анализа показали, что с увеличением содержания обменного магния в почве содержание его в листьях кукурузы повышалось в 1,7 раза (с 0,18 до 0,30%) (рис. 3-А). Повышение концентрации обменного магния в почве сопровождалось снижением содержания кальция и калия в листьях кукурузы с 0,65 до 0,30% (в 2,1 раза) и с 5,8 до 4,3% (в 1,3 раза) сухого вещества соответственно (рис. 3-Б).

Почвоведение и агрохимия №2(49) 2012

Размещено на http://www.allbest.ru/

136

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3-А. Содержание Mg в листьях кукурузы при различной обеспеченности дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы обменным магнием

Рис. 3-Б. Содержание К и Са в листьях кукурузы при различной обеспеченности дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы обменным магнием

Подобная закономерность в содержании элементов (Mg, Са и К) наблюдалась и в зерне кукурузы. При повышении содержания обменного магния в почве содержание его в зерне кукурузы повышалось в 1,6 раза (с 0,07 до 0,11%), при этом одновременно происходило снижение содержания кальция и калия - с 0,015 до 0,010% (в 1,5 раза) и с 0,43 до 0,39% (в 1,1 раза) соответственно.

При повышении содержания обменного магния в почве соотношение Са:Mg в листьях и зерне кукурузы также снижалось (рис. 4-А, 4-Б). Однако снижение данного соотношения происходило до определенных пределов содержания магния в почве - до 170 мг•кг-¹, дальнейшее увеличение содержания обменного магния в почве не изменяло соотношение Са:Mg в листьях и зерне кукурузы. Соотношение Са:Mg в листьях было на порядок выше, чем в зерне и в то же время на порядок ниже, чем в почве.

Почвоведение и агрохимия №2(49) 2012

Размещено на http://www.allbest.ru/

136

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4-А. Влияние содержания обменного магния в почве на соотношение катионов Са:Mg в листьях кукурузы

Рис. 4-Б. Влияние содержания обменного магния в почве на соотношение катионов Са:Mg в зерне кукурузы

Изучение влияния содержания магния в почве на соотношение К:Mg в листьях и зерне кукурузы показало, что при повышении содержания Mg в почве соотношение К:Mg в листьях и в зерне снижается, существенное снижение соотношения в 3 раза происходит в листьях, в меньшей степени в зерне - в 1,3 раза (рис. 5-А, 5-Б). Соотношение К:Mg в листьях кукурузы достигало значений (5,1-11,1):1, в то время как в почве и в зерне оно было значительно меньше - (0,12-1,46):1 и (1,4-1,8):1 соответственно.

Почвоведение и агрохимия №2(49) 2012

Размещено на http://www.allbest.ru/

136

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5-А. Влияние содержания обменного магния в почве на соотношение катионов К:Mg в листьях кукурузы

Рис. 5-Б. Влияние содержания обменного магния в почве на соотношение катионов К:Mg в зерне кукурузы

дерновый подзолистый силос кукуруза

Выводы

1. Повышение содержания обменного магния в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве с 50 до 265 мг/кг почвы сопровождалось изменением эквивалентного соотношения катионов Са:Mg в почве в широких пределах - от 16,9 до 2,2. При этом эквивалентное соотношение К:Mg в почве изменялось в пределах 1,46 до 0,12. Диапазон изменения соотношений катионов в опыте соответствует диапазону варьирования этих величин в дерново-подзолистых суглинистых почвах пахотных земель республики.

2. Установлено повышение урожайности зерна кукурузы в среднем на 4,5 т/га за счет повышения содержания обменного магния в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве в диапазоне 50-210 мг Mg/кг почвы на фоне внесения минеральных удобрений в дозе N₁₁₀₊₃₀Р₆₀К₁₂₀. Дальнейшее повышение содержания Mg до 265 мг/кг почвы приводило к снижению урожайности кукурузы.

3. Повышение содержания обменного магния в почве в диапазоне 50-265 мг Mg/кг почвы способствовало увеличению его содержания в листьях кукурузы в 1,7 раза на ранней стадии развития, в фазе 6-8 листьев. Установлено также снижение содержания конкурирующих катионов кальция и калия в растениях кукурузы по мере повышения содержания обменного магния в почве. Установленные закономерности говорят о перспективе разработки растительной диагностики магниевого питания кукурузы.

Литература

1. Магницкий, К.П. Магниевые удобрения / К.П. Магницкий. - М.: Колос, 1967. - 200 с.

2. Мазаева, M.М. Магниевые и магнийсодержащие удобрения сельскому хозяйству / М.М. Мазаева. - М.: Знание, 1962. - 36 с.

3. Мишук, О.Л. Влияние магния и серы на урожайность и качество семян ярового рапса на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве: автореф. дис. … канд. с.-х. наук: 06.01.04 / О.Л. Мишук; Ин-т почвоведения и агрохимии. - Минск, 2008. - 22 с.

4. Клебанович, н.В. Известкование почв Беларуси / н.В. Клебанович, Г.В. Василюк. - Минск: БГУ, 2003. - 322 с.

5. Рекомендации по применению магнийсодержащих удобрений в Московской области в условиях интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур. - М., 1988. - 23 с.

6. Агрохимическая характеристика почв сельскохозяйственных земель Республики Беларусь / под общ. ред. И.М. Богдевича. - Минск: Институт почвоведения и агрохимии, 2012. - 276 с.

7. Глазкова, Л.н. Магний в почвах Белорусского Полесья: автореф. дис. …канд. биол. наук: 06.01.03 / Л.н. Глазкова; Моск. гос. ун-т им. М.В. Ломоносова. - М., 1981. - 22 с.

8. Содержание магния и оптимальные параметры плодородия почв / И.А. Кожуро [и др.]. - М.: Колос, 1984. - C. 162-172.

9. John, E.S. Soil calcium: magnesium ratios. Department of Agronomy [Electronic resource]. - Mode of access: http://www.extension.umn.edu/distribution/cropsystems / DC6437.html. - Date of access: 14.02.2012.

10. Loide, V. The content of available magnesium of Estonian soils, its ratio to potassium and calcium and effect on the field crops. Thesis for the degree of D. Agr.Sc / V. Loide. - Tartu, 2002. - 118 p.

11. Simson, CR. Effect of varying Ca:Mg ratios on yield and composition of corn (zea mays) and alfalfa (medicago sativa) / CR. Simson, R. Corey, M. Sumner // Commun. in soil science and plant analysis, 1979. - №10(1&2). - P. 153-162.

12. Аристархов, А.н. Методические указания по применению магнийсодержащих удобрений / А.Н. Аристархов, А.Г. Трещов. - Москва, 1983. - 28 с.

13. Interaction of potassium and other ions / R. Rd. Munson [et al.] // Madison, Wisconsin USA. - 1968. - P. 321-353.

14. Welte, E. Potassium-magnesium antagonism in soils and crops / E. Welte,

W. Werner // J. Sci. Food Agric. - 1963. - P. 186-187.

15. Magnesium Basics: Agronomic Library [Electronic resource]. - Mode of access: http:// www.spectrumanalytic.com/support/Library/ff/Mg_Basics. - Date of access: 14.02.2012.

16. Bergmann, W. Nutritional disorders of plants - development, visual and analytical diagnosis / W. Bergmann [et al.] // Stuttgart, New York. - 1992. - 234 p.

17. Karnataka, J. Interaction of micronutrients with major nutrients with special reference to potassium / J. Karnatakа // Agric. Sci. - 2011. - №24(1). - Р. 106-109.

Размещено на Allbest.ru