Влияние минеральных удобрений на урожайность и качество зерна озимой пшеницы доказано многими исследователями. Вместе с тем, вопросы о роли сорта в потреблении, накоплении и перераспределении элементов минерального питания и влиянии этих процессов на урожайность остаются актуальными в связи постоянным обновлением сортимента сельскохозяйственных культур. Сорта могут различаться величиной первичного усвоения элементов, характером дальнейшего их транспорта и использования в обмене веществ.
В связи с этим, для повышения эффективности удобрений и оптимизации приемов их применения необходимо изучение особенностей усвоения и перераспределения азота, фосфора, калия в растениях сортов озимой пшеницы различающихся по морфологическим и физиологическим признакам.
Цель исследований – определить динамику потребления и перераспределения азота, фосфора и калия в растениях различных сортов озимой пшеницы в зависимости от условий минерального питания.
Полевые эксперименты проводили на опытной станции Ставропольского ГАУ в 2016–2018 гг. Почва участка – чернозем выщелоченный мощный малогумусный тяжелосуглинистый, с содержанием гумуса (по Тюрину в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26213-91) 5,2…5,9%, подвижного фосфора и калия (по Мачигину в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26205-91) – 18…28 мг/кг и 240…290 мг/кг соответственно, со средней нитрификационной способностью (по Грандваль-Ляжу, ГОСТ 26488-91) – 16…30 мг/кг почвы.
Объектами исследования служили три сорта озимой мягкой пшеницы: среднерослый Зустрич (контроль) селекции Ставропольского научно-исследовательского института сельского хозяйства (СНИИСХ) и низкорослые Таня и Гром селекции Краснодарского научно-исследовательского института сельского хозяйства им. П. П.Лукьяненко (КНИИСХ).
Посев проводили по черному пару на двух фонах минерального питания: без удобрений (естественном) и с внесением под предпосевную культивацию N60Р60К60.
Агротехника возделывания озимой пшеницы общепринятая для зоны. Сев проводили рядовой сеялкой СЗП-3,6, глубина заделки семян 5 см, норма высева 4 млн всхожих семян/га. Повторность опыта четырехкратная, площадь делянки – 20 м2. Уборку осуществляли в фазе полной спелости при влажности зерна от 14 до 16% (в зависимости от года выращивания), прямым комбайнированием САМПО-500.
В растениях определяли содержание азота, фосфора и калия по В. Г. Минееву. Образцы для анализа отбирали из одной навески после мокрого озоления в период формирования таких важных элементов структуры урожая, как количество колосков в колосе, фертильность цветков и озерненность колоса на IV, VI и VIII этапах органогенеза по Ф. М. Куперман.
Начало вегетации озимой пшеницы в апреле во все годы проведения исследований проходило в условиях дефицита осадков – 15…21 мм, что составляло около 40% от среднемноголетних показателей. Дальнейший рост и развитие растений протекал в различных условиях. Так, в мае 2016 г. выпала двойная норма осадков, а в 2017 г. их количество превышало среднемноголетние значения в 3,7 раза, тогда как в 2018 г. сумма майских осадков находилась на уровне нормы. В июне 2016 и 2017 гг. количество осадков было близким к норме, а в 2018 г. их практически не было.
Термический режим также различался по годам. Начало весенне-летней вегетации в 2016 и 2018 гг. проходило в условиях повышенных температур (на 24% и 12% соответственно). В 2017 г. в этот период они находились на уровне среднемноголетних показателей. Май и июнь 2018 г. отличались резким скачком температур до значений на 20 % превышающих среднемноголетние, тогда как в 2016 и 2017 гг. они были близки к норме. Таким образом, весенне-летняя вегетация в 2016, 2017 гг. проходила в условиях достаточного увлажнения и температуры близкой к среднемноголетней, а 2018 г. отличался дефицитом осадков при повышенных температурах.
Статистическую обработку результатов экспериментов проводили методами двухфакторного дисперсионного и корреляционного анализа по Б. А. Доспехову с использованием пакета статистического анализа Agcstat в Excel.
Изучение расхода элементов минерального питания на формирование урожая у исследованных сортов показало, что в среднем вынос азота с биомассой составляет 4,9 кг/ц зерна, фосфора – 1,6 кг/ц, калия – 3,6 кг/ц зерна. Однако величины этих показателей сильно варьируют по годам и сортам.
В условиях дефицита осадков в 2018 г. на неудобренном фоне наименьшее потребление азота на единицу массы зерна отмечали у сорта Зустрич – 4,4 кг/ц, что ниже, чем у сортов Таня и Гром, на 2,3% и 6,8% соответственно. В условиях достаточного увлажнения 2016 и 2017 гг. у сортов Таня и Гром потребление азота на единицу массы зерна снизилось, по сравнению с контролем, на 12…29,5%. При этом у самого контрольного сорта Зустрич оно увеличилось, по сравнению засушливым годом, и в 2016 г. составило 6,1 кг/ц, в 2017 г. – 5,0 кг/ц.
При внесении минеральных удобрений затраты азота на формирование зерна, как правило, возрастали, в сравнении с неудобренным фоном, в среднем за годы исследований на 4...10%.
В целом сорта Таня и Гром отличались значительно меньшими затратами азота на формирование единицы массы зерна: на фоне естественного плодородия почвы в среднем на 13% и 15%, а при внесении удобрений на 17% и 22% соответственно.
Потребление фосфора у исследуемых сортов также значительно различалось. У сортов Таня и Гром в вариантах без удобрений в годы достаточного увлажнения (2016, 2017 гг.) в расчете на единицу урожая оно было меньше, чем у сорта Зустрич, на 30,0…22,2% и 20,0…11,1% соответственно, а в условиях дефицита осадков, наоборот, больше на 25%. При улучшении условий питания коэффициент выноса на единицу продукции изменялся неоднозначно. В 2017 г. у сортов Таня и Гром он снижался, по сравнению с контролем, на 14,3% и 7,1 % соответственно. В 2016 г. величина этого показателя у сорта Гром возросла на 25,0%, а у сорта Таня – снизилась на 33,3%. В 2018 г. тенденция была обратная – потребление фосфора на единицу урожая сорта Таня увеличилось на 16,7%, сорта Гром – уменьшилось на 8,3%. В целом затраты фосфора на формирование урожая при внесении удобрений возрастали в среднем в зависимости от сорта и года проведения исследований на 9,1…46,7%.
Изучение потребления калия показало, что на фоне естественного плодородия почвы расход этого элемента на формирование урожая зерна сортов Гром и Таня меньше, чем у контрольного сорта Зустрич, на 5,9…35,9%. Внесение удобрений, как правило, способствовало увеличению затрат калия у исследованных сортов, особенно в условиях дефицита осадков. Так, в 2018 г. его потребление, по сравнению с неудобренным фоном, в зависимости от сорта возрастало на 17,1…26,5%.
Данные по выносу элементов питания на единицу урожая сильно варьируют в зависимости от сортовых признаков, условий увлажнения и минерального фона. Кроме того, наблюдается положительная связь величин этих показателей с уровнем урожайности (r = 0,36…0,58).
Об эффективности расходования азота, фосфора и калия на образование урожая, благодаря потреблению элементов из почвы и в результате их вторичного использования из вегетативной части растения лучше судить на основании определения доли элементов питания, затраченной на формирование урожая. Результаты исследований указывают на значительные колебания величин этих показателей по сортам в зависимости от условий увлажнения.
К примеру, доля азота в зерне у изучаемых сортов составляла 59,0…81,8% от его общего количества накопленного растением за вегетацию (табл. 1). При этом на фоне естественного плодородия почвы при дефиците влаги в 2018 г. она была выше, чем на удобренном фоне, на 1,9…11,1%. В остальные годы величина этого показателя менялась не так однозначно, повышаясь при внесении удобрений у сорта Таня на 4,1…11,6%, у сорта Зустрич в 2016 г. и у сорта Гром в 2017 г. – на 1,2%. В 2017 г. у сорта Зустрич и в 2016 г. у сорта Гром доля азота в зерне при улучшении условий минерального питания снижалась на 2,6 и 1,1 % соответственно. Следует отметить, что для сорта Гром характерна не только повышенная относительная доля азота, затрачиваемого на формирование зерна, но и стабильность величины этого показателя в контрастные по условиям увлажнения годы.
Доля фосфора в зерне, по отношению к общему его накоплению в растении, несколько меньше, чем азота. В среднем у различных сортов на фоне естественного плодородия почвы величина этого показателя составляет 50,4…57,4%, а при внесении удобрений она возрастает до 61,8…63,7%.
В условиях дефицита осадков 2018 г. доля фосфора в зерне исследованных сортов возрастала, по сравнению с остальными годами, на удобренном фоне в среднем на 3,8%, на фоне естественного плодородия почвы – на 1,7% (табл. 2).
В отличие от ранее рассмотренных минеральных элементов, калий расходуется на формирование основной продукции озимой пшеницы не так интенсивно. Его доля в зерне от общего содержания в вегетативной массе в среднем составляет 13,0%. Меньше всего, по сравнению с другими исследованными сортами, он поступает в зерно сорта Зустрич. Внесение удобрений на перераспределение этого элемента повлияло неоднозначно. У сорта Зустрич его доля в зерне возросла (на 0,1…0,9%), Гром – уменьшилась (на 1,9…3,2%). У сорта Таня в 2016 г. на удобренном фоне доля калия была выше на 0,5%, в 2017 г. – на 7,0%, а в 2018 г. ниже на 1,8% (табл. 3).
Рассматривая содержание элементов минерального питания в листьях растений озимой пшеницы на разных этапах органогенеза, можно отметить, что внесение удобрений способствовало росту содержания азота, по сравнению с неудобренным фоном (от 0,20 до 0,89%), на IV и VI этапах органогенеза, а фосфора (от 0,14 до 0,32%) – на IV-VIII этапах. Изменение содержания калия не так однозначно, его рост у всех сортов отмечен только на VI этапе на 0,10…0,41%.
Результаты наших исследований в силу небольшого количества вариантов с дозами удобрений не позволяют определить оптимальный уровень содержания элементов минерального питания. Вместе с тем, они хорошо согласуются с данными других авторов и могут быть использованы при диагностике обеспеченности растений N, P, K, тем более что сортовые различия в этом случае менее значительны, чем влияние удобрений.
Еще один важный фактор формирования урожая зерна – оптимальное соотношение основных элементов минерального питания. Так, на фоне естественного плодородия при содержании азота – 3,0…3,5% и фосфора – 0,5…0,57% на IV этапе органогенеза оно складывается как 6:1. На VI-VIII этапе, концентрация фосфора начинает снижаться интенсивнее, чем азота, и соотношение между этими элементами сдвигается в сторону азота и приближается к 8:1. Применение минеральных удобрений, способствует не только росту урожайности и повышению содержания азота и фосфора в растениях, но и сужает их соотношение до 5:1 (табл. 4). Это может служить диагностическим признаком обеспеченности растений элементами минерального питания и в целом согласуется с данными, полученными ранее на других сортах.
Таким образом, динамика потребления и перераспределения азота, фосфора и калия у исследованных сортов озимой пшеницы зависит от условий минерального питания, погоды и генетических особенностей. Внесение удобрений и ухудшение условий увлажнения, как правило, способствует менее эффективному использованию растениями элементов минерального питания на формирование урожая. Так, затраты азота на формирование зерна возрастают на 4…10%, фосфора – на 9,1…46,7%.
Определение содержания элементов минерального питания в листьях растений озимой пшеницы показало, что на IV этапе органогенеза (начало выхода в трубку) близким к оптимальному следует считать содержание азота 4,09…4,38%, фосфора – 0,81…0,84%, калия – около 2,8 %. На VI этапе (начало стеблевания) – 3,72…4,14%, 0,73…079% и 2,7…3% соответственно. При этом соотношение азота к фосфору должно составлять 4,7:1…5,6:1. Смещение соотношения в сторону большего преобладания азота над фосфором может свидетельствовать об ухудшении условий минерального питания.
rynok-apk.ru
