Почвоведение и агрохимия №1(48) 2012

Размещено на http://www.allbest.ru/

46

2. Плодородие почв и применение удобрений

45

ВЛИЯНИЕ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ НА КАЧЕСТВО ЗЕРНА ОЗИМОГО ТРИТИКАЛЕ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СУПЕСЧАНОЙ ПОЧВЕ

В.В. Лапа, Н.Н. Ивахненко, А.В. Бачище, С.М. Шумак, А.А. Грачева Институт почвоведения и агрохимии, г. Минск, Беларусь

SUMMARY

почвенный плодородие озимый тритикале

V.V. Lapa, N.N. Ivakhnenko, A.V. Bachische, S.M. Shumak, А.А. Gracheva

It was found that 3-term nitrogen introduction in doses of 150 kg ha-1 (N90 at the beginning of vegetation + N30 at 31 Zaddoks stage + N30 at 47 Zaddoks stage) at the background of Р40К80 and aftereffect of 40 t ha-1 FYM for winter triticale cultivation after clover on Luvisol loamy sand soil resulted in grain yield 72.6 c ha-1, output 98.7 c ha-1 f.u. At applied fertilizer system the content and output of raw protein were equal to 12.2% and 768 kg ha-1 respectively, mass of 1000 seeds - 45.69 g, critical amino acid sum 7.27 g kg-1 (grain) and 70.50 mg g-1 (protein), biological value of protein - 101,4% (irreplaceable amino acid, FAO/WHO).

ВВЕДЕНИЕ

Озимое тритикале в настоящее время по посевным площадям в Беларуси занимает третье место в мире, уступая лишь Польше и Германии. Озимое тритикале, являясь гибридом между озимыми пшеницей и рожью, удачно сочетает ценные признаки и свойства как ржи (высокая экологическая пластичность), так и пшеницы (урожайность и качество зерна). Кроме того, она является менее требовательной культурой к условиям произрастания, чем пшеница, при ее возделывании применяют меньше азотных удобрений и химических обработок от болезней. Многие сорта этой культуры по урожайности превосходят пшеницу, а по содержанию белка и хлебопекарным качествам - озимую рожь. Повышенное содержание белка с полноценным аминокислотным составом позволяет считать тритикале культурой, пригодной как для пищевых, так и кормовых целей. Корм на основе зерна озимого тритикале обладает высокой усвояемостью животными. Зеленую массу этой культуры также используют на корм животным. Вследствие позднего колошения тритикале хорошо заполняет разрыв в зеленом конвейере между укосами озимой ржи и многолетних трав. Зерно озимого тритикале - перспективный источник для получения крахмала и пива, а также его можно использовать и в виноделии.

На улучшение качества зерна положительное воздействие оказывают агротехнические приемы: соблюдение севооборотов, подбор предшественника, оптимальные нормы высева, применение регуляторов роста и химических средств защиты. Однако среди перечисленных факторов наиболее существенное действие на повышение белковости зерна и биологической ценности белка оказывают минеральные удобрения и состояние почвенного плодородия.

Урожайность озимого тритикале и качество зерна в значительной мере зависят от обеспеченности растений элементами минерального питания и научно обоснованных систем применения удобрений. Ранее проведенными исследованиями установлена различная отзывчивость сортов озимого тритикале на изменение доз минеральных удобрений и плодородие почвы [1-4]. В связи с недостаточно разработанной системой удобрения с учетом биологических особенностей сорта озимого тритикале исследования в этой области являются актуальными.

Повышение биологической ценности белка, обусловленной аминокислотным составом, решает одну из основных проблем качества зерна. недостаток и низкая биологическая ценность белка в кормах приводят к их перерасходу и, как следствие, к повышению себестоимости животноводческой продукции.

Цель исследований - изучить и определить наиболее эффективные дозы и соотношения минеральных удобрений под озимое тритикале, исходя из критериев полученной урожайности, агрономической окупаемости применяемых доз удобрений и качества зерна при возделывании на дерново-подзолистой супесчаной почве.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования по изучению влияния систем удобрения на качество зерна озимого тритикале Вольтарио при возделывании на дерново-подзолистой супесчаной, подстилаемой с глубины 30-50 см песком почве проводили в РУП «Экспериментальная база им. Суворова» Узденского района в 2008-2010 гг.

Агрохимическая характеристика пахотного слоя дерново-подзолистой супесчаной почвы: рнKCI 5,9-6,2, гидролитическая кислотность - 1,58-1,92, сумма обменных оснований - 9,10-9,52 смоль(+)/кг почвы, обменные: кальций и магний 4,4-4,8 и 1,3-1,6 смоль (+)/кг почвы, содержание подвижных: Р2О5 - 170-290, К2О - 130-230 мг/кг почвы, гумуса - 2,5-3,0%.

Изучали три варианта системы применения удобрений под озимое тритикале: возрастающие уровни азота на фоне фосфорных и калийных удобрений, рассчитанные на положительные, поддерживающие и дефицитные балансы фосфора и калия.

Сорт Вольтарио включен в Государственный реестр Республики Беларусь в 2007 г. Заявитель - Польша. Сорт имеет хорошую зимостойкость, выровненный стеблестой, устойчив к полеганию, среднеустойчив к засухе. Листовыми болезнями и корневыми гнилями поражается слабо. Сорт кормового направления.

Минеральные удобрения (аммофос и хлористый калий) вносили перед посевом с заделкой культиватором на глубину 10-12 см, карбамид (мочевину) - весной при возобновлении вегетации растений и согласно схеме опыта (табл. 1).

Общая площадь делянки - 45 м2 (9м х 5м), учетная - 28 м2 (8м х 3,5м). Повторность вариантов - четырехкратная.

Предпосевную обработку почвы и уход за растениями осуществляли в соответствии с отраслевыми регламентами [5].

Исследования проводили в зернотравяном севообороте: горохо-овсяная смесь - ячмень - озимая рожь с подсевом клевера лугового - клевер луговой - озимое тритикале. Органические удобрения - 40 т/га навоза крупного рогатого скота вносили под горохо-овсяную смесь.

Анализ почвенных и растительных образцов проводили в соответствии с общепринятыми методиками. В растительных образцах после мокрого озоления проб в смеси серной кислоты и пергидроля определяли: азот и фосфор фотоколориметрическим индофенольным и ванадо-молибдатным методами, калий на пламенном фотометре, кальций и магний на атомно-абсорбционном спектрофотометре. Качественные характеристики зерна включают также массу 1000 семян, содержание сырого протеина, рассчитанное по общему азоту с последующим умножением на коэффициент 6,25, содержание белка, рассчитанное по белковому азоту (определение по методу Барнштейна) с последующим умножением на коэффициент 5,65 (ГОСТ 10846-91, содержание критических (лизин, треонин, метионин) и незаменимых аминокислот (лизин, треонин, валин, метионин, изолейцин, лейцин, фенилаланин), определение которых проводили на жидкостном хроматографе «Agilent-1100».

Биологическая оценка белка проводилась расчетным методом [6]. При этом следует иметь ввиду, что расчетные методы дают возможность определить лишь относительную биологическую ценность продукта, в то время как на живых организмах можно получить более объективное представление о питательности исследуемого продукта. Показатели, полученные расчетными и биологическими методами, не всегда совпадают. Это обусловлено рядом факторов, которые трудно заранее учесть для внесения поправки в расчеты биологической ценности. К таким факторам относится образование биологически неактивных комплексов при технологической обработке продуктов, разрушение аминокислот до небелковых азотсодержащих веществ, химически определяемых как белок и т.д. При расчете биологической ценности невозможно учесть взаимодействие между собой отдельных составляющих (технологическая несовместимость). недостаточно изучена физиологическая регуляция обмена веществ, что вносит изменения в результат биологического исследования и в расчеты предполагаемой биологической ценности.

В исследованиях были использованы расчетные методы биологической ценности зерна озимого тритикале согласно [6].

На формирование урожая сельскохозяйственных культур, наряду с питанием растений, большое влияние оказывают водный и температурный режимы в течение вегетационного периода. Как избыток, так и недостаток влаги и тепла негативно сказываются на урожае сельскохозяйственных культур. наиболее близкими к формированию оптимального водного и теплового режимов являются среднемноголетние показатели осадков и тепла.

Агрометеорологические условия в вегетационный период озимого тритикале в 2008 г., хотя несколько и отличались от среднемноголетних величин, но были благоприятными для формирования урожая зерна. За апрель-август выпало 310,1 мм осадков, что на 40 мм меньше средней многолетней величины (350 мм). Обильные осадки и повышенная температура воздуха в марте и апреле ускорили начало фазы возобновления вегетации растений. В июле количество осадков было на уровне нормы, а среднемесячная температура воздуха - выше на 0,6 0С, что являлось благоприятным для налива и созревания зерна.

Гидротермический коэффициент (условный показатель увлажнения) в течение вегетационного периода изменялся в пределах от 0,8 (июнь) до 1,7 (апрель), что позволяет сделать заключение о некотором недостатке влаги в мае, июне и августе, т. к. месяцы с ГТК от 1,0 до 1,3 относятся к слабозасушливым, от 1,0 до 0,8 (июнь) - к засушливым, а от 1,3 до 1,6 (июль) - к оптимальным.

Агрометеорологические условия в 2009 г. были менее благоприятными, чем в 2008 г., т.к. в районе проведения исследований за апрель-август выпало 495,4 мм осадков. Однако в апреле только 4,6 мм (средняя многолетняя величина - 46 мм), а в июне - 255 мм (12 июня - 48,1мм, а 23 июня - 91,5 мм при средней многолетней величине 78 мм). несколько раз шквальные дожди сопровождались градом. Гидротермический коэффициент изменялся в пределах от 0,3 (апрель) до 5,6 (июнь), что позволяет сделать заключение о высоком избытке влаги не только в июне, но и в мае, и в июле, т.к. месяцы с ГТК выше 1,6 характеризуются как избыточно влажные.

В 2010 году распределение осадков, температура воздуха и сумма температур выше 100С и ГТК отличались от среднемноголетних величин. За апрель-август выпало 338,6 мм осадков при средней многолетней величине 350 мм. Температура воздуха в июне, июле и августе значительно превышала средний многолетний показатель: на 1,9оС в июне, на 5,4оС в июле и на 4,7 оС в августе. Гидротермический коэффициент изменялся в пределах 0,9-1,9, что позволяет сделать заключение о слабозасушливом периоде в июне и июле.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

На урожайность озимого тритикале Вольтарио в годы исследований 2008- 2010 гг. оказали влияние как погодные условия, так и минеральные удобрения [7].

В среднем за три года максимальная урожайность зерна 73,6 ц/га и сбор кормовых 102,3 ц к.ед./га получены в варианте с внесением 150 кг д.в. на гектар азотных удобрений в три срока (90 кг/га д.в. весной при возобновлении вегетации растений + 30 кг/га д.в. в фазу 1 узел стеблевания + 30 кг/га в фазу последний лист) на фоне фосфорных и калийных в расчете на положительные балансы - Р70К120. Однако оптимальная (математически достоверная) урожайность 72,6 ц/га получена в варианте с внесением 150 кг д. в. на гектар азотных удобрений в три срока (90 кг/га весной при возобновлении вегетации растений + 30 кг/га в фазу 1 узел стеблевания + 30 кг/га в фазу последний лист) на фоне фосфорных и калийных в расчете на поддерживающие балансы - Р40К80. Прибавка зерна от NРК составила 31,1 ц/га, в том числе от азотных удобрений - 25,6 ц/га при оплате 1 кг NРК 11,5 кг, а 1 кг азота - 17,1 кг зерна. Последействие органических удобрений (четвертый год) не оказало достоверного влияния на урожайность зерна озимого тритикале. Внесение возрастающих доз азотных удобрений на фоне Р20-70К40-120 обеспечило прибавку урожайности зерна озимого тритикале 17,0-25,6 ц/га при окупаемости 1 кг N 16,8- 21,5 кг зерна. Прибавка от применения парных комбинаций фосфорных и калийных

Удобрений в дозах Р20-70К40-120 составила 4,4-6,6 ц/га при окупаемости 7,3-3,5 кг зерна. Эффективность парных комбинаций NР и NК практически на одном уровне - 67,5 и 65,4 ц/га с прибавкой к фону 26,1 и 23,9 ц/га и окупаемости 1 кг NРК 13,7 и 10,0 кг зерна соответственно. Прибавка зерна за счет только фосфорных или калийных удобрений составила 2,8 и 0,7 ц/га соответственно (табл. 1).

Наряду с показателями урожайности, при возделывании озимого тритикале

Большое значение имеет качество зерна. Масса 1000 семян как один из показателей качества зерна изменялась в зависимости от погодных условий и системы удобрения. если в благоприятном по метеоусловиям 2008 году при внесении азотных удобрений в дозах 90-150 кг/га д.в. на фоне Р20-70 К40-120 масса 1000 семян увеличивалась на 1,73-6,85 г и изменялась в пределах от 43,81 г до 49,69 г, то в 2009 г. из-за обильных дождей произошло «стекание» зерна, в результате чего масса 1000 семян изменялась от 33,28 г при применении N90+30+30 Р70К120 до 41,20 г в фоновом варианте. Азотные удобрения снизили массу 1000 семян в 2009 г. на 0,48-5,81 г. В 2010 г. масса 1000 семян была больше, чем в 2008 и 2009 гг. Разница в массе 1000 семян по годам исследований в варианте без удобрений составила 8,25 г, а при применении азотных удобрений на фоне фосфорных и калийных - 16,40 г.

В среднем за три года масса 1000 семян изменялась от 41,96 г при внесении N120Р70 до 45,69 г при применении системы удобрения N90+30+30Р40К80. Внесение азотных удобрений в дозах N120,150 на фоне Р70К120 снизило массу 1000 семян на 0,11-1,40 г (табл. 1).

Таблица 1. Влияние систем удобрения на урожайность и качество зерна озимого тритикале

Увеличение общего количества белка в зерне решает одну из проблем качества зерна, идущего на корм. Известно, что азотные удобрения - основное средство повышения белковости зерна.

Содержание сырого протеина в зерне изменялось по годам исследований. Так, в 2009 г. при применении минеральных удобрений оно было на 0,4-3,3% выше, чем в 2008 г., но ниже на 0,1-1,8%, чем в 2010 г. В среднем за три года содержание сырого протеина в зерне озимого тритикале изменялось от 9,4% при отсутствии удобрений до 12,2-12,6% при применении максимальной дозы азотных удобрений - 150 кг/га д.в., которую вносили в три срока (90 кг/га весной при возобновлении вегетации + 30 кг/га в фазу 1 узел стеблевания + 30 кг/га в фазу последний лист) на фоне фосфорных и калийных удобрений в расчете на поддерживающий и положительный баланс (N90+30+30Р40К80 и N90+30+30Р70К120) соответственно. Азотные удобрения в дозах 90-150 кг/га д.в. на фоне Р20-70К40-120 повышали содержание сырого протеина на 0,5-1,6%, содержание белка - на 0,42-1,24%. Применение парных комбинаций фосфорных и калийных удобрений не оказывало достоверного влияния на содержание сырого протеина и белка, но наблюдалась положительная тенденция их увеличения (табл. 1).

Сбор сырого протеина и белка определялся их содержанием и урожайностью зерна. В 2009 и 2010 гг. максимальный сбор сырого протеина - 808 и 847 кг/га, белка - 657 и 643 кг/га обнаружен при внесении N90+30+30Р70К120. В среднем за три года при применении фосфорных и калийных удобрений в дозах Р20-70К40-120 наблюдался рост сбора сырого протеина на 15, 14 кг/га и белка на 13, 11 кг/га. За счет азотных удобрений, внесенных в дозах 90-150кг/га д.в. на фоне Р20-70К40-120, дополнительно получено 166-399 кг/га сырого протеина и 139-322 кг/га белка (табл. 1).

Содержание основных элементов питания (азота, фосфора, калия, кальция, магния), влияющих на биохимические и физиологические процессы, протекающие в клетках растений в период вегетации, и, следовательно, на урожай и его качество, изменялось в зависимости от доз и соотношений минеральных удобрений.

В среднем за три года максимальное содержание фосфора и калия в зерне наблюдалось при применении N90+30+30Р40К80, а азота - при внесении N90+30+30Р70К120. Увеличение доз азотных удобрений и внесение их в два и три срока способствовало росту содержания азота, фосфора, калия, оксидов кальция и магния в зерне озимого тритикале [7].

В зерне озимого тритикале за три года определено содержание незаменимых аминокислот и биологическая ценность белка. При благоприятных погодных условиях в 2008 г. содержание критических аминокислот, в основном лизина, значительно выше, чем в 2009 и 2010 гг. Однако сумма незаменимых аминокислот (в основном за счет фенилаланина, изолейцина и лейцина) значительно выше в 2010 г., чем в 2008 и 2009 гг. Внесение минеральных удобрений способствовало увеличению в зерне незаменимых и критических аминокислот. В среднем за три года сумма критических аминокислот изменялась от 6,44 г (фоновый вариант с последействием 40 т/га навоза КРС) до 7,24; 7,27 г/кг зерна при внесении N150 на фоне Р40,70К80,120 (табл. 2).

Содержание семи незаменимых аминокислот в зерне озимого тритикале с нарастанием доз фосфорных и калийных удобрений увеличилось. При нарастании доз азотных удобрений на фоне Р40К80 содержание семи незаменимых аминокислот выросло на 0,95-2,95 г, а на фоне Р70К120 - на 0,45-2,70 г/кг зерна (табл. 2).

Таблица 2. Влияние доз и соотношений минеральных удобрений на содержание незаменимых аминокислот в зерне озимого тритикале, 2008-2010 гг.

* Критические аминокислоты

Что касается содержания незаменимых аминокислот в пересчете на белок, то в среднем за три года максимальное их накопление - 331,12 мг/г белка обнаружено при внесении Р40К80. Максимальная сумма критических аминокислот - 90,97 мг/г белка получена при применении Р20К40. При нарастании доз парной комбинации РК содержание критических аминокислот снижалось. При применении Р20,40,70К40,80,120 самое высокое содержание лизина составляло 38,31-39,34 мг/г белка, лейцина - 77,26-79,55, метионина - 14,25-14,67 мг/г и валина - 59,37-60,74 мг/г белка. При применении азотных удобрений на фоне Р20,40,70К40,80,120 содержание критических и незаменимых аминокислот в пересчете на белок снижалось (табл. 3).

Расчетные методы биологической ценности белка озимого тритикале по «химическому числу» (процентное отношении аминокислоты к ее содержанию в белке цельного куриного яйца) свидетельствуют об удовлетворительном содержании критических аминокислот - 43,0-56,7%. необходимо отметить, что самая низкая биологическая ценность критических аминокислот белка (43,0-43,9%) наблюдалась в вариантах с максимальным внесением азотных удобрений N150 на фоне Р70,40К120,80, а самая высокая - 55,0-56,7% в вариантах с внесением только фосфорных и калийных удобрений Р20,40,70К40,80,120. Биологическая ценность незаменимых аминокислот белка по «химическому числу» изменялась в пределах 65,8-78,6%. Максимальная биологическая ценность незаменимых аминокислот - 78,5 и 78,6 % характерна для вариантов с применением Р70К120 и Р40К80 соответственно (табл. 4).

Таблица 3. Влияние доз и соотношений минеральных удобрений на содержание аминокислот в белке озимого тритикале Вольтарио, 2008-2010 гг.

Таблица 4. Биологическая ценность белка озимого тритикале Вольтарио

АКкр - критические аминокислоты (лизин, треонин, метионин).

АКн - незаменимые аминокислоты (лизин, треонин, метионин, валин, изолейцин, лейцин, фенилаланин).

Биологическая ценность незаменимых аминокислот белка («аминокислотный скор» АКн) в варианте без удобрений и при внесении только фосфорных и калийных удобрений (Р20,40,70 К40,80,120) высокая и практически на одном уровне - 100,6-101,4%, что даже несколько выше рекомендуемых норм комитета по продовольствию ООн и Всемирной организации здравоохранения (ФАО/ВОЗ). Важно отметить, что содержание лизина и метионина как в зерне озимого тритикале, так и в белке во всех вариантах ниже рекомендуемых ФАО/ВОЗ норм. При применении N90Р20,40,70К40,80,120 биологическая ценность белка по «аминокислотному скору» незаменимых аминокислот (АКн) также на достаточно высоком уровне - 93,1-95,7%. При увеличении доз азотных удобрений на фоне Р20,40,70К40,80,120 биологическая ценность белка как по «химическому числу», так и по «аминокислотному скору» снижалась (табл. 2, 3, 4).

Таким образом, при возделывании озимого тритикале Вольтарио на дерновоподзолистой супесчаной почве применение минеральных удобрений оказало значительное влияние как на урожайность зерна, так и на его качество.

ВЫВОДЫ

1. Оптимальная урожайность 72,6 ц/га зерна озимого тритикале Вольтарио формировалась при внесении N90+30+30Р40К80 (РК - на поддерживающий баланс, N90 - весной при возобновлении вегетации растений +N30 в фазу начала стеблевания + N30 в фазу последний лист). При применении указанной системы удобрения прибавка зерна от NРК составила 31,1 ц/га, в том числе от азотных удобрений - 25,6 ц/га при окупаемости 1 кг NРК 11,5 кг зерна и 1 кг азота 17,1 ц/га.

2. При применении N90+30+30Р40К80 обеспечивается: сбор кормовых единиц - 98,7 ц к.ед./га, масса 1000 семян - 42,59 г, содержание белка и сырого протеина - 9,9 % и 12,2 %, сбор белка - 615 кг/га и сырого протеина - 768 кг/га соответственно.

3. Увеличение дозы азотных удобрений от 90 до 150 кг/га д.в. и внесение ее в два или три срока способствовало росту содержания азота, фосфора, калия, оксидов кальция и магния в зерне озимого тритикале. При оптимальной урожайности содержание элементов питания в зерне следующее: азот - 1,93%, фосфор - 0,93, калий - 0,67, кальций - 0,05, магний - 0,17%.

4. При нарастании доз азотных, фосфорных и калийных удобрений сумма семи незаменимых аминокислот в зерне озимого тритикале увеличилась. Максимальная сумма 7 незаменимых аминокислот - 27,71-27,75 г/кг, в том числе трех критических аминокислот - 7,24-7,27 г/кг, в зерне характерна для систем удобрения N90+30+30Р70К120 и N90+30+30Р40К80. Применение азотных удобрений снижает сумму незаменимых и критических аминокислот в белке озимого тритикале. Биологическая ценность белка озимого тритикале, оцененная по «химическому числу» критических аминокислот АКк - 56,7% и по «аминокислотному скору» АКк - 75,0%, максимальная при применении Р20К40. Биологическая ценность белка озимого тритикале, оцененная по «химическому числу» незаменимых аминокислот АКн - 78,6% и по «аминокислотному скору» АКн - 101,4%, максимальная при применении Р40К80.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кочурко, В.И. Особенности формирования урожая зерна озимого тритикале в зависимости от приемов возделывания / В.И. Кочурко. - Горки: БГСХА, 2002. - 112 с.

2. Лапа В.В., Ивахненко н.н. Влияние доз и соотношений минеральных удобрений на урожайность и качество зерна озимого тритикале при возделывании на дерново-подзолистой супесчаной почве / В.В. Лапа, н.н. Ивахненко - Агрохимия. - 2008.- № 5. - С. 1-7.

3. Савчик, М.В. Озимое тритикале / М.В.Савчик, И.е. Мартыненко. - Минск, 2001. - 42 с.

4. Бутшевич, В.н. Семеноводство озимого тритикале / В.н. Бутшевич, Т.М. Буланова, Т.М. Крылова // Белорус. сел. хоз-во. - 2004. - № 1. - С.23-25.

5. Организационно-технологические нормативы возделывания сельскохозяйственных культур: сборник отраслевых регламентов / В.Г. Гусаков [и др.]; рук. разраб. В.Г. Гусаков. - Минск: Бел. наука, 2005. - 460 с.

6. Рекомендации по определению биологической ценности белка сельскохозяйственных культур / И.М. Богдевич [и др.]; нАн Беларуси, Ин-т почвоведения и агрохимии; под ред. И.М. Богдевича.- Минск, 2005. - 14 с.

7. Эффективность систем удобрения озимого тритикале при возделывании на дерново-подзолистой супесчаной почве / В.В. Лапа [и др.] // Вес. нац. акад. навук Беларусi. Сер. аграр. навук. - 2011. - № 3. - С.46-53.

Размещено на Allbest.ru