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)
№ варианта |
Распределение N240 под укосы |
Абсолютно сухое вещество |
Выход сырого протеина, т/га |
кормовых единиц, т/га |
|
урожай, т/га |
прибавка на 1 кг азота, кг |
||||
2-укосное пользование |
|||||
1 |
Без удобрений |
4,6 |
- |
0,5 |
3,2 |
2 |
80Р75 + 75К (фон 1) |
7,0 |
- |
0,8 |
4,8 |
на фоне 1 |
|||||
3 |
240 + 0 |
11,6 |
19,4 |
1,6 |
7,8 |
4 |
120 +120 |
ПД |
17,1 |
1,4 |
7,4 |
5 |
160 + 80 |
11,7 |
19,5 |
1,5 |
7,9 |
6 |
144 + 96 |
11,9 |
20,3 |
1,6 |
8,0 |
3-укосное использование |
|||||
7 |
Без удобрений |
3,9 |
- |
0,5 |
3,4 |
8 |
80Р75 + 0 + 75К |
||||
(фон 2) |
6,2 |
- |
0,8 |
4,8 |
|
на фоне 2 |
|||||
9 |
240 + 0 + 0 |
10,5 |
17,8 |
1,6 |
8,7 |
10 |
80 + 80 + 80 |
10,9 |
19,4 |
1,6 |
9,0 |
11 |
160 + 80 + 0 |
10,9 |
19,6 |
1,6 |
9,0 |
12 |
120 + 80 + 40 |
11,3 |
21,0 |
1,6 |
9,3 |
4-укосное использование |
|||||
13 |
Без удобрений |
4,0 |
- |
0,6 |
3,4 |
14 |
80Р75 + 0 + 0 + 75К |
||||
(фон 3) |
5,7 |
- |
0,9 |
4,7 |
|
на фоне 3 |
|||||
15 |
240 + 0 + 0 + 0 |
9,0 |
13,7 |
1,7 |
7,7 |
16 |
60 + 60 + 60 + 60 |
9,5 |
15,8 |
1,5 |
8,0 |
17 |
160 + 0 + 80 + 0 |
9,8 |
17,2 |
1,7 |
8,3 |
18 |
120 + 80 + 40 + 0 |
10,0 |
17,7 |
1,6 |
8,4 |
19 |
96 + 72 + 48 + 24 |
10,0 |
17,8 |
1,7 |
8,4 |
20 |
86 + 69 + 51 + 34 |
9,9 |
17,6 |
1,7 |
8,3 |
HCP05 |
0,5 |
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)
Варианты |
Урожайность |
Прибавка |
О |
21,4 |
0 |
Г-0 |
29,9 |
8,5 |
Г-5 |
29,9 |
8,5 |
Г-10 |
34,2 |
12,8 |
Г-20 |
25,0 |
3,5 |
П-0-5 |
30,3 |
8,9 |
П-0-10 |
32,7 |
11,3 |
П-0-20 |
27,5 |
6,1 |
НСР 05 |
4,3 |
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)
варианты |
сроки учета |
|||
1у |
2у |
3у |
4у |
|
О |
2,8 |
5,2 |
5,7 |
4,5 |
Г-0 |
3,8 |
6,3 |
7,3 |
7,0 |
Г-5 |
4,8 |
9,6 |
11,2 |
10,4 |
Г-10 |
4,8 |
10,1 |
10,9 |
10,1 |
Г-20 |
3,0 |
5,1 |
6,4 |
6,2 |
П-0-5 |
4,2 |
8,4 |
9,8 |
9,4 |
П-0-10 |
3,7 |
9,2 |
12,3 |
9,2 |
П-0-20 |
3,1 |
4,9 |
6,5 |
6,9 |
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.
Библиографическая ссылка
Сутягин В.П., Тюлин В.А. ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОЕ УДОБРЕНИЕ МЯТЛИКОВЫХ КУЛЬТУР // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 6-3. – С. 526-532;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=9647 (дата обращения: 14.11.2024).