Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

Повышение эффективности использования минеральных удобрений следует изыскивать, с одной стороны, в улучшении агрохимических свойств почв и равномерности распределения их по поверхности почвы, т.е. горизонтальное распределение, а, с другой стороны, в совершенствовании способов их размещения в почве, т.е. вертикальное или позиционное распределение.

В начальные фазы развития корневая система культурных растений, в том числе ячменя и кукурузы, очень медленно внедряется в глубь почвы и лишь на 25-30 день достигает глубины 17-24 см [11]. Но критический период у многих полевых культур относительно фосфора ограничивается первыми 10-20 днями после появления их всходов, а относительно азота первыми 15-30 днями [1, 15, 16, 17]. В результате глубокая на 18-20 см заделка в почву удобрений задерживает поступление элементов минеральной пищи в растение на 15-18 дней [11].

Раздельное применение минеральных удобрений, когда большая часть фосфорных и калийных удобрений вносится с осени под вспашку, а азотных – весной, в том числе под предпосевную культивацию, резко сдвигает соотношение между N, Р, К в сторону азота (10-8 : 3-2 : 2-1). Избыточное количество азота сильно задерживает прорастание семян, замедляет развитие растений и отрицательно сказывается на их продуктивности [18].

Исследования А.В. Соколова [12] показали, что размещение в верхнем слое почвы фосфорных удобрений благоприятствует быстрому проникновению корней растений в глубь почвы, тогда как азотные удобрения при аналогичном размещении вызывают усиленное ветвление корней с образованием их густой сетки именно в том слое, в который эти удобрения были внесены. Поэтому фосфорные и калийные удобрения более глубоких слоев почвы становятся менее доступными растениям.

При заделке удобрений под плуг почва на глубине размещения удобрений прогревается медленно и ее температура сравнительно долгое время в Нечерноземной зоне удерживается на уровне 8-10 °С, что далеко от оптимальной для жизнедеятельности корневой системы культур. Это задерживает проникновение корней в зону расположения удобрений и замедляет поглощение ими азота и фосфора.

Большинство авторов глубину размещения внесенных удобрений оценивают по величине заглубления рабочих органов почвообрабатывающих орудий. Но исследования показывают, что в сравнении с глубиной работы почвообрабатывающих орудий основная масса вносимых на поверхность почвы удобрений заделывается при вспашке плугом с предплужником на 15-30 %, при вспашке без предплужника – на 40-70 %, при работе культиватора – на 50-75 %, при бороновании – на 60-80 % мельче [1, 4]. Следовательно, существующие рекомендации по глубине заделки удобрений строятся на предполагаемом, а не на фактическом размещений удобрений в почве.

В работах ряда авторов [5, 7, 6] мы находили сведения об опытах, в которых на вариантах с мелкой заделкой удобрений урожай культур не уступал или был существенно выше, чем на вариантах с глубокой заделкой. Некоторые авторы сообщают о результатах ряда опытов, где в засушливых районах внесение удобрений в поверхностный слой почвы не уступало или превосходило глубокую запашку их плугом с осени [3, 24].

Ромашов И.П. [9] (1969) указывал, что при внесении под первый укос N180 наблюдается некоторое последействие удобрений на втором укосе. На кострецово-овсянице-ежовом травостое в условиях суходольного луга нормального увлажнения отрицательное последействие 3-х и 4-х укосов, проводимых в течение года, при рекомендуемых дозах удобрений (N120Р60К90 – N240P60K180) не проявилось. При более продолжительном (два-три года) 3-4-укос-ном использовании трав отрицательное влияние частого скашивания можно устранить путем снятия двух укосов в течение 1-2 лет. Это способствует регулированию запасов углеводов в надземных органах растений.

В условиях Нечерноземной зоны РФ, как показывает накопленный опыт, необходимо вносить азотные удобрения дробно. Важно уточнить, как лучше распределить дозы азотных удобрений в течение сезона [9]. В опыте В.А. Стороженко [13] на пойменном орошаемом пастбище при дозе 240 кг азота по фону Р90К150 самым эффективным был вариант, где азот вносили в три приема равными дозами по N80 – рано весной, после второго и четвертого циклов стравливания. В дальнейшем наилучших результатов достигли при трех-, пятикратном внесении азота равными долями в течение пастбищного периода [23]. На торфяных почвах азотное удобрение при равномерном его распределении в течение сезона не повлияло на выход корма по циклам использования. Различные варианты распределения азота не оказали воздействия на выход корма [8].

Р.А. Афанасьевым [2] выявлено, что при 15-дневной периодичности срезания по сравнению с 30-дневной урожай зеленой массы снизился на поливном фоне с 30,3 до 17,3 т с 1 га, на богарном с 21,3 до 12,2 т с 1 га. Однако большинство ученых [10, 19, 20, 21, 22] считают, что максимальный сбор сухого вещества наблюдается при двух скашиваниях.

Методика. Опыт 1 по формированию продуктивности злакового травостоя при дифференцированном распределении минерального азота по укосам на дерново-подзолистой супесчаной слабокислой почве. В схему опыта включены три блока делянок 2, 3 и 4 – х укосные. Распределение удобрений представлено в таблице 1.

Для выявления позиционной доступности минеральных удобрений и её влияния на мятликовые культурные и сорные растения была заложена серия мелко деляночных и стационарных опытов. Почвы опытных участков были представлены дерново – среднеподзолистыми супесчаными почвами с содержанием гумуса 2,0…2,8 %, фосфора – 150…220 мг/кг, калия – 90…120 мг/кг почвы.

В мелко деляночном опыте 2 была выбрана следующая градация глубины заделки удобрений: 1) без внесения удобрений – контроль – (0), 2) поверхностное применение удобрений перед посевом (Г-0), 3) заделка удобрений экраном на глубину 5 см (Г-5), 4) заделка удобрений экраном на глубину 10 см (Г-10), 5) заделка удобрений экраном на глубину 20 см (Г-20), 6) перемешивание минеральных удобрений со слоем почвы 5 см (П – 0-5), 7) перемешивание удобрений со слоем почвы 10 см (П – 0-10), 8) перемешивание удобрений со слоем почвы 20 см (П-0-20).

Анализ эффективности использования азотных удобрений показал, что она выше при трехкратном скашивании травостоя. Прибавка абсолютно сухого вещества на 1 кг азота в варианте N120 + 80 + 40 составляла 21,0 кг. Самая низкая отдача от азотных удобрений была в четырех укосном блоке. Объясняется это тем, что активный прирост зеленой массы у злаковых трав наблюдается до фазы выколашивания, при четырех же укосах мы скашиваем травостой в фазу трубкования (табл. 1). В сообщении Н.И. Герасимовой (1979) оплата 1 кг азота в неорошаемых условиях в среднем за три года при четырехкратном скашивании травостоя и внесении N90 под укос составила 19,0 кг абсолютно сухой массы. В среднем за три года прибавка урожая в пользу четырех укосного использования травостоя по сравнению с трехкратным составила 9,0 ц с 1 га или 7,0 %, а в засушливое лето 18,0 ц или 13,9 %. В условиях Прибалтики (Петерсонэ Р.Э., 1976) при трехукосном использовании сенокоса и внесении высоких доз азота (N120-240) на каждый килограмм азота сбор сухого вещества травы на 3,8-23,1 % был выше, чем при двухукосном.

Наиболее высокий сбор протеина в исследовании был при четырех укосном использовании. Причем это наблюдалось и в вариантах контрольных, и с минеральными удобрениями. В 19 варианте выход сухого протеина составил 1,7 т с 1 га; в 12 – 1,6; в 6 – 1,5. По мнению И.П. Лепковича (1989), экономически оправдано применение N под злаковые травы при их пастбищном использовании дозой N300 в год, при 3-укосном – N200-250 и двухукосном – N150. Сбор обменной энергии (ОЭ) в урожае возрастает при этом до 6-9 тыс. ЭКЕ (энергетических кормовых единиц). Сбор протеина превысил 1,0 т/га. Пятилетние наши исследования показали, что при трех укосах продуктивность луга может достигнуть 9,35 т корм. ед. с 1 га. Это возможно в варианте с убывающими дозами минерального азота к осени. Несколько меньше отмечен выход кормовых единиц при четырех скашиваниях (около 8,3 т с 1 га). Следует отметить сравнительно высокую продуктивность контрольных вариантов. Это говорит о том, что ежовый травостой при регулярном скашивании даже без внесения удобрений на плодородной почве способен наращивать биомассу.

Таблица 1

Продуктивность травостоя в среднем за 5 лет (опыт 1)

Наиболее равномерное распределение корма отмечалось при внесении равных доз азота, особенно при 4 укосах. Колебание урожайности в зависимости от погодных условий были резче выражены в 1-м укосе. Так, на 5-й год исследований при 4 скашиваниях прирост урожая составил 59,3, а в 1983 г. – 197,0 кг на 1 га в сутки. У Н. Маслинкова и др. удобрение травосмеси только фосфором и калием не увеличивает урожая, а внесение азота на этом фоне при распределении дозы 0-20-30-50-0 % и 10-20-30-40-0 % способствует значительному повышению общего урожая по циклам использования, а также равномерному получению зеленого корма в течение весны и лета.

Максимальный суточный прирост сухого вещества в вариантах без удобрений в среднем за 5 лет был при скашивании 1-го укоса в фазу начала цветения – 62,3 кг/га, что почти на 1/3 больше, чем в фазу трубкования – 44,3 кг. При внесении с весны N240 и скашивании в фазу начала цветения прирост достиг 158,3 кг/га в сутки. Отсутствие летней и осенней подкормок снижает интенсивность нарастания биомассы осенью в 6 раз в сравнении с весенней (в варианте 15-м 1-го укоса 130,9 кг/га, а 4-го – 20,9 кг/га).

По годам опыта максимальный урожай получен на 4-й год опыта, в 6 варианте 18,1 т с 1 га, а в 1-й год опыта – 8,45 т с 1 га сухой массы.

Подобная тенденция наблюдается и в других вариантах. На 5-й же год опыта продуктивность травостоя снижается до уровня 1-го года исследований. Существенной разницы не отмечено в последний год изучения между 2 и 3 скашиваниями, а в 1-й год опыта между всеми блоками. Только на третий год больший урожай получен при трех укосах. Видовой состав травостоя первого укоса в среднем за четыре года позволяет выделить травы положительно реагирующие на частое скашивание. Прежде всего, отмечено более активное внедрение дикорастущих злаков на делянки четырех укосные без удобрений – их там в два с лишним раза больше, чем при двух, трех укосах. Однако внесение азотных удобрений снижает их количество в 8-10 раз.

Эффективность применения удобрений зависит от компонентов агрофитоценоза. Конкурентная борьба за элементы питания проявляется в способности растений усваивать их из почвы с большей концентрацией, которая создаётся при внесении удобрений на разную глубину.

Позиционная доступность минеральных удобрений оказала существенное влияние на рост и развитие ячменя (табл. 2). Урожайность зерна ячменя в конкретный вегетационный период определялась глубиной и способом размещения минеральных удобрений по пахотному горизонту. Так, три года из восьми внесение NPK на глубину 10 см имело преимущество по сравнению с остальными вариантами и в трех случаях перемешивание NPK со слоем почвы 0-10 см, два года имело преимущество внесение NPK на глубину 5 см. Менее эффективны удобрения при заделке их на глубину 20 см или же перемешивание их с эти слоем.

В среднем за 8 лет исследований наибольшую прибавку урожая (11,3 и 12,8 ц/г) имели варианты с внесением NPK на глубину 10 см и перемешивание их со слоем 0-10 см. Коэффициент использования азота из минеральных удобрений, который определялся балансовым методом, был выше именно на этих вариантах (около 32 %).

Таблица 2

Влияние глубины заделки удобрений на урожайность зерна ячменя, ц/га (среднее за 8 лет, опыт2)

Поверхностное внесение удобрений или же их применение в слое почвы 5 см снижает на 5-7 % эффективность азотных удобрений по сравнению с выше указанными вариантами. Коэффициент использования фосфора из фосфорных удобрений в два – три раза меньше, чем азота (рис. 1).

Еще меньше коэффициент использования калия из калийных удобрений. Корреляционный анализ зависимости между использованием NPK ячменем и его урожайностью выявил существенную связь между выносом азота с зерном (R = 0.95 ... 0.97) и среднюю степень зависимости по выносу фосфора и калия (R = 0,45 – 0,60).

Следовательно, определяющим фактором эффективности использования питательных веществ и параметров урожайности ячменя в условиях Центральных районов Нечерноземной зоны является позиционная доступность азотных удобрений.

При внесении удобрений на глубину 20 см и перемешивании их с этим слоем вынос азота был несколько меньше и соответствовал содержанию азота на вариантах без внесения удобрений (рис. 2).

Рис. 1. Влияние способов и глубины размещения удобрений в пахотном горизонте на коэффициент использования из них азота, фосфора и калия ячменем

Рис. 2. Влияние глубины заделки удобрений на динамику содержания азота в сорных растениях (опыт 1)

По мере роста растений содержание азота в надземной части сорняков снижается и в среднем к фазе полного кущения ячменя составляет 3,2 % против 3,4 % во время всходов. В фазу полного кущения ячменя (3у) наибольший вынос азота сорняками наблюдается при внесении удобрений в слой почвы 10 см без перемешивания или же с перемешиванием их со слоем почвы 0-10 см.

К фазе выхода в трубку ячменя азота в сорняках становится еще меньше и составляет 2,8 %. Наибольший вынос отмечается на вариантах с внесением удобрений на глубину 10 см. Анализ результатов показывает последовательное поглощение элементов питания по мере развития корневой системы растений и использование питательных веществ из более глубоких горизонтов почвы.

К фазе выхода в трубку ячменя азота в сорняках становится еще меньше и составляет 2,8 %. Наибольший вынос отмечается на вариантах с внесением удобрений на глубину 10 см. Анализ результатов показывает последовательное поглощение элементов питания по мере развития корневой системы растений и использование питательных веществ из более глубоких горизонтов почвы.

В табл. 3 представлены данные по содержанию калия в сорных растениях в разные фазы, закономерности которых аналогичны результатам по содержанию азота. Наблюдаются некоторые различия в количестве калия в начальные фазы развития сорняков и увеличении его содержания при внесении удобрений на глубину 10 см.

Таблица 3

Динамика накопления калия сухой массой сорных растений в посевах ячменя, ( %) (среднее за 3 г. опыт 2)

Корреляционный анализ выявил тесную прямую зависимость между выносом элементов питания сорняками в начальные фазы роста и их массой в конце вегетации. При этом коэффициент корреляции (R) составляет 0,80...0,95. Следовательно, преимущество в росте и развитии получают те сорняки, где позиционная доступность элементов питания лучше в начальные фазы роста и развития. Критический период питания азотом и калием у сорняков приходится на одни и те же фазы их развития – полные всходы -начало интенсивного роста, что можно объяснить требованиями калия в начале роста большинства видов сорняков.

Разноглубинное внесение удобрений создает разную позиционную доступность элементов питания из минеральных туков для сорных растений. Элементы питания из минеральных удобрений используются сорняками в начале вегетационного периода эффективнее, если удобрения размещаются поверхностно или на глубину до 5 см. Установлено видовое различие потребления элементов питания в зависимости от позиционной их доступности для сорняков. Рост и развитие сорных растений зависит от времени поступления элементов питания из удобрений: чем раньше элементы питания поступают в растения, тем интенсивнее рост сорняков.

Нами установлен критический период в потреблении элементов питания ячменя. Для этого был проведен химический анализ растений ячменя за 1981- 1984 годы в следующие фазы ячменя: начало всходов – первый учёт (1у), всходы – начало кущения второй учёт (2у), начало кущения – полное кущения (3у), конец кущения – начало выхода в трубку (4у), полная спелость при уборке (5у). Результаты анализов, представленные в таблице ххх, показывают, что содержание азота в фазу всходов был больше при заделке минеральных удобрений экраном на глубину 10 см, несколько меньше при внесении их экраном на глубину 5 см и при поверхностном внесении, еще меньше при перемешивании NPK со слоем почвы 0 – 10 см.

Заключение

1) Прибавка абсолютно сухого вещества в злаковых травостоях на 1 кг азота в варианте N120 + 80 + 40 составляла 21,0 кг.

2) Рост и развитие культурных растений, так же как и сорняков, существенно зависит от позиционной доступности минеральных удобрений. В отличие от сорняков растения ячменя интенсивнее поглощают элементы питания из удобрений при их размещении экраном на глубину 10 см или же перемешивании со слоем 10 см. Позиционная доступность азота в фазу всходов – кущения определяет величину урожайности ячменя, а калий – в фазу кущения.