Влияние дифференцированного внесения минеральных удобрений на продуктивность и качество яровой пшеницы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственный аграрный университет Северного Зауралья

Тюменский государственный университет

Влияние дифференцированного внесения минеральных удобрений на продуктивность и качество яровой пшеницы

Чикишев Д.В., Абрамов Н.В., Ларина Н.С.

Аннотация

Дифференцированное внесение минеральных удобрений по элементарным участкам с использованием спутниковых навигационных систем снижает пространственную вариабельность урожайности до 5% и позволяет дополнительно получить 0,11 т/га по сравнению с традиционным внесением (усреднённой нормой). В среднем по опыту от применения удобрений прибавка урожая яровой пшеницы составила 1,10-1,62 т/га, увеличивалась массовая доля белка в зерне, количество сырой клейковины и масса 1000 зёрен.

Ключевые слова: ЯРОВАЯ ПШЕНИЦА (TRITICUM AESTIVUM), ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ, МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ, ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОЕ ВНЕСЕНИЕ УДОБРЕНИЙ, КАЧЕСТВО ЗЕРНА

Основная часть

Пространственная вариабельность почвенного плодородия поля является одной из проблем оптимизации минерального питания культурных растений. Она может быть обусловлена наличием различных видов, типов почв и причинами антропогенного характера. На данное состояние плодородия почв обращал внимание Д.Н. Прянишников ещё в 1946 г. Он отмечал возможность дифференцировки доз и соотношений удобрений, вносимых под одну и ту же культуру в одном и том же поле севооборота, но на различных участках поля, различающихся по почвенным условиям [1]. Однако технических решений для реализации дифференцированного способа внесения минеральных удобрений практически не было.

В настоящее время технология использования минеральных удобрений, основанная на средних их нормах по полям севооборота, уже не удовлетворяет товаропроизводителей с высокой интенсивностью ведения хозяйства. По заказу Министерства сельского хозяйства РФ Государственным аграрным университетом Северного Зауралья (г. Тюмень) была предложена научно-методическая база по осуществлению мониторинга плодородия земель сельскохозяйственного назначения и технология дифференцированного внесения минеральных удобрений по элементарным участкам в режиме off-line [2, 3]. Апробация данного решения была проведена с использованием аммиачной селитры. Однако для более эффективной отдачи от вносимых минеральных удобрений требуется равномерное обеспечение всеми макроэлементами.

Методика

Опыт был заложен на производственном поле учхоза ГАУ Северного Зауралья в 2018 году. Тип почвы -- чернозём выщелоченный. Опыт состоял из 5 вариантов в трёхкратной повторности. Каждая повторность представляет собой элементарный участок. Варианты отличались между собой по нормам и способам внесения удобрений (табл. 1).

Таблица 1

Варианты опыта

* Традиционный способ внесения удобрений -- на все повторности варианта вносится одна доза удобрений, рассчитанная, исходя из средних значений содержания в почве N, P, K во всех повторностях этого варианта.

** Дифференцированный способ внесения удобрений предполагает индивидуальные нормы удобрений на каждую повторность варианта с учётом содержания N, P, K в почве элементарного участка.

В мае 2018 года опытное поле было размечено на 15 равных участков S=2,87 га (210х137 м). С каждого участка в слое почвы 0-30 см было отобрано по 20 точечных проб, которые были усреднены в объединённую пробу. Перед посевом в объединённой пробе были определены основные агрохимические показатели (табл. 2). Полученные данные позволили выделить участки с различным уровнем плодородия. В каждый вариант включались элементарные участки с более низким, средним и более высоким уровнем плодородия. Данная процедура позволила распределить варианты опыта на поле с близким по вариабельности почвенным плодородием.

Таблица 2

Показатели кислотности и содержания гумуса в почве

Яровую пшеницу выращивали по принятым в хозяйстве технологиям. Перед посевом вносили азофоску вразброс (марка 15:15:15 -- содержание азота (N), фосфора (P₂O₅), калия (K₂O) равно 15%). Затем с помощью посевного комплекса одновременно проводили следующие операции: заделку азофоски, внесение аммиачной селитры (марка Б -- содержание азота (N) равно 34,4%) и посев яровой пшеницы.

Анализы проводили по методикам, стандартизированным на уровне ГОСТ и ГОСТ Р.

почва посев минеральный удобрение

Результаты и обсуждение

Почва опытного участка была относительно однородной по показателям, связанным с кислотностью и содержанием гумуса, Реакция почвы смещена в кислую область и относится к слабокислым и близким к нейтральным почвам (pH солевой вытяжки которых от 5,1 до 6,0 ед. pH). Степень обеспеченности обменными основаниями повышенная и высокая, насыщенность ими -- повышенная. Почва сильногумусированная [4]. Также хороший уровень продуктивности агроценозов обеспечивали погодные условия и запасы продуктивной влаги. Сумма положительных температур составила 2370°С, сумма эффективных температур -- 2250°С, сумма активных температур -- 2030°С. Это превышало средние многолетние значения на 13%. Сумма осадков за период с температурой выше 10°С составила 259 мм при норме 243 мм, что превысило средние многолетние значения на 6%. Перед посевом яровой пшеницы содержание продуктивной влаги в метровом слое составило 127,8-167,9 мм, а в фазу кущения -- 110,3-123,2 мм. Гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК) составил 1,3; это соответствовало достаточному уровню увлажнения [5, 6]. Данные значения показателей почвы являлись благоприятными для роста и развития яровой пшеницы и не являлись лимитирующим фактором получения урожайности [7].

Перед посевом яровой пшеницы содержание нитратного азота в почве на всех элементарных участков находилось на одном уровне, в то время как по содержанию подвижных форм фосфора и калия выявилась большая вариабельность (расхождение между максимальным и минимальным содержанием от среднего), которая составила 116 и 89 %, соответственно. Авторы [8] считают, что равное и низкое содержание нитратного азота весной объясняется его высокой подвижностью в почве и, значит, способностью легко усваиваться растениями и вымываться. Большая вариабельность фосфора и калия объясняется извлечением из почвы их различных соединений [9], которые извлекаются вследствие применения экстрагента с сильным отклонением pH (2,53 ед. pH) от pH почвы. Это подтверждается исследованиями А.А. Христенко [10].

Между состоянием перед посевом и фазой всходов яровой пшеницы планировалось проследить динамику изменения азота, фосфора и калия в почве. Из-за высокой вариабельности подвижных форм фосфора и калия, извлекаемых по методу Чирикова, изменения не удалось достоверно зафиксировать. В целом по полю содержание подвижного фосфора находилось в диапазоне 70-286 мг/кг, обменного калия -- 66-183 мг/кг.

Содержание нитратного азота повысилось на всех элементарных участках, даже в контрольном варианте, где удобрения не вносились. Увеличение нитратного азота объясняется как внесением удобрений, содержащих азот в нитратной форме, так и микробиологической деятельностью -- нитрификацией [11]. Стоит отметить, что дифференцированное внесение минеральных удобрений способствовало снижению колебаний его по элементарным участкам. К фазе кущения в вариантах с внесением удобрений содержание нитратного азота снова повысилось, а на контрольном варианте -- снизилось. Дальнейшее повышение содержания нитратного азота в вариантах с внесением удобрений происходило вследствие окисления азота из иона аммония. Во время уборки количество нитратного азота в почве соответствовало его содержанию перед посевом (рис. 1).

Рис. 1 Динамика содержания нитратного азота в почве

Урожайность и качество зерна

Урожайность яровой пшеницы на всех вариантах с удобрениями превысила планируемую. Даже на контрольном варианте, где не вносились удобрения, она составила 3,78 т/га. Высокой урожайности способствовало одновременное влияние благоприятных почвенных и климатических условий, что подтверждает закон совокупного действия факторов. Так как спрогнозировать климатические условия на весь период вегетации затруднительно и в применяемой методике расчёта доз удобрений они не учитываются, расхождение между запланированным и полученным урожаем получилось значительным.

Дифференцированное внесение минеральных удобрений позволило дополнительно собрать 0,11 т/га. Небольшое преимущество этого способа внесения подтверждается ранее проведёнными исследованиями [2]. На варианте с планом в 5 т/га, несмотря на более высокие дозы удобрений, урожайность была ниже (5,34 т/га), чем на варианте с планом в 4 т/га (5,40 т/га). Кроме этого, на варианте с планом в 4 т/га была отмечена наименьшая вариабельность (5%) по урожайности. Это говорит о том, что нормы удобрений были наиболее оптимальными (табл. 3). Это связано с тем, что дозы удобрений сверх оптимального количества для растений могут быть токсичны [12].

С увеличением доз удобрений на всех изучаемых вариантах отмечено повышение белка в зерне, количества сырой клейковины и увеличение массы 1000 зёрен. Это повышение объясняется, в первую очередь, применением азотных удобрений, так как азот, полученный из удобрений, используется для синтеза аминокислот в растении и, следовательно, влияет на все эти показатели. Довольно высокое содержание сырой клейковины (на уровне 30-42 %) является нормой для пшеницы этого сорта [13]. В то же время качество клейковины было неизменным, а натура даже снизилась. Похожие результаты отмечались в работе Г.Н. Ненайденко и Т.В. Сибиряковой [14]. Натура зерна с увеличением доз минеральных удобрений существенно снижается, а масса 1000 зерен, наоборот, повышается. Обычно с увеличением натуры возрастает масса 1000 зерен, хотя это соотношение не всегда соблюдается, особенно, если зерно резко отличается формой и состоянием поверхности [15]. В целом, согласно ГОСТ 9353-2016. Пшеница. Технические условия, полученное зерно по показателям качества на контроле соответствовало 4-му классу, на вариантах с применением удобрений - 3-му классу. Ограничивающим фактором для получения зерна 2-го класса в вариантах с использованием удобрений являлось качество клейковины, а на контроле -- ещё и недостаточное количество белка.

Таблица 3

Качество зерна в зависимости от способов внесения и норм удобрений

Заключение

Дифференцированное внесение минеральных удобрений по элементарным участкам с использованием спутниковых навигационных систем снижает пространственную вариабельность урожайности до 5% и позволяет дополнительно получить 0,11 т/га по сравнению с традиционным внесением (усреднённой нормой). В среднем по опыту от применения удобрений прибавка урожая яровой пшеницы составила 1,10-1,62 т/га, увеличивалась массовая доля белка в зерне, количество сырой клейковины и масса 1000 зёрен.

Список использованных источников

1. Прянишников Д.Н. Избранные сочинения. Т. 1. М.: «Колос». 1965. 721 с.

2. Абрамов Н.В., Семизоров С.А., Шерстобитов С.В. Земледелие с использованием космических систем // Земледелие. 2015, № 6. С. 13-18.

3. Abramov N.V., Semizorov S.A. Innovative Technologies of Cultivation of Crops in the Era of the Digital Economy. -- Advances in Engineering Research, International Conference on Smart Solutions for Agriculture (Agro-SMART 2018). Volume 151. Pages 1-5.

4. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия земель сельскохозяйственного назначения. М.: ФГНУ «Росинформагротех». 2003. С. 180-189.

5. Иваненко А.С., Кулясова О.А. Агроклиматические условия Тюменской области. Учебное пособие. Тюмень: ТГСХА. 2008. С. 29-116.

6. Данные погодных условий ООО «Расписание Погоды». https://rp5.ru/Архив_погоды_в_Тюмени,_Рощино_(аэропорт). Дата обращения: 06.01.2019.

7. Клечковский В.М., Петербургский А.В. Агрохимия. Изд. 2-е, испр. и доп. М.: Изд-во «Колос». 1967. 138 с.

8. Jie Lu, Zhaohai Bai, Gerard L.Velthof, Zhiguo Wu, David Chadwick, Lin Ma. Accumulation and leaching of nitrate in soils in wheat-maize production in China. -- Agricultural Water Management. Volume 212, 1 February 2019. Pages 407-415.

9. Anthony P.Miller, YujiArai. Effects of extraction time and phosphorus speciation on soil test phosphorus data: A case study of Illinois agricultural soils. Geoderma. Volume 305, 1 November 2017. Pages 62-69.

10. Христенко А.А. Использование национальных стандартов для диагностики азотного, фосфатного и калийного состояния почв Украины // Агрохимия. 2014, № 7. С. 60-68.

11. Yaying Li, Stephen J. Chapman, Graeme W. Nicol, HuaiyingYao. Nitrification and nitrifiers in acidic soils. -- Soil Biology and Biochemistry. Volume 116, January 2018. Pages 290-301.

12. Raquel Esteban, Idoia Ariz, Cristina Cruz, Jose Fernando Moran. Review: Mechanisms of ammonium toxicity and the quest for tolerance // Plant Science. Volume 248, July 2016. Pages 92-101.

13. Данные свойств сорта пшеницы Новосибирская 31 СибНИИРС. http://icg.nsc.ru/sibniirs/novosib31. Дата обращения: 20.04.2019.

14. Ненайденко Г.Н., Сибирякова Т.В. Сравнительное действие удобрений на урожайность и качество зерна яровых зерновых культур: пшеницы (TRITICUM AESTIVUM L.) и тритикале (Ч TRITICOSECALE WITTM. ex A. CAMUS) // Проблемы агрохимии и экологии. 2015, № 1. С. 17-21.

15. Пученкова С.Г. Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов дневной формы обучения направления 6.051701 «Пищевые технологии и инженерия» специальности «Технология хранения, консервирования и переработки рыбы и морепродуктов». Керчь: Издательство «Керченский государственный морской технологический университет». 2010. С. 6.

Размещено на Allbest.ru