Агроэкономические приемы повышения

продуктивности зерновых культур

Жиленко С.В., Аканова Н.И.

Зерновые культуры в полевых севооборотах занимают большую часть площади пашни, что определяется их значением, как важнейших продовольственных культур. На Кубани удельный вес озимой пшеницы достигает 30-40% площади пашни. И, несмотря на большое количество исследований, выполненных на чернозёмах региона, по оптимизации питания зерновых культур изучены еще недостаточно. В большинстве случаев разработанные системы удобрений не учитывают изменение эффективности удобрений в зависимости от обеспеченности почвы элементами питания, влагой, складывающихся в разные годы. В связи с этим проблема совершенствования элементов технологии возделывания зерновых культур, способствующих наиболее полной реализации их генетического потенциала, в настоящее время является весьма актуальной.

На выщелоченном черноземе на опытном поле Динского района Краснодарского края в 2008 году был заложен полевой опыт по исследованию системы питания озимой пшеницы. Механический состав почв преимущественно тяжелосуглинистый или глинистый, по содержанию гумуса преимущественно малогумусные: пахотный горизонт содержит 4-5,5% гумуса, реакция почвенного раствора в основном нейтральная. Почвы отличаются большими валовыми запасами питательных веществ в пахотном горизонте: азота 5,5-7,7; фосфора – 4,4-5,9; калия – 41 т/га.

В качестве объекта исследований был выбран сорт озимой пшеницы Батько. Схема опыта включала 4 варианта: контроль (без удобрений); минеральные удобрения N₃₀P₃₀K₃₀, под основную обработку почвы; минеральные удобрения N₄₅P₄₅K₄₅, под основную обработку + N₅₀ ранневесенняя подкормка; минеральные удобрения N₆₀P₆₀K₆₀ под основную обработку + N₅₀ ранневесенняя подкормка.

Густота стояния растений озимой пшеницы является важным биологическим признаком, определяющим её урожайность. В полевом опыте прослежена динамика изменчивости структуры урожая от всходов до созревания зерна. В зависимости от доз минеральных удобрений количество растений на 1 м² варьировало от 395 шт. (на варианте без удобрений) до 420 шт. (на варианте N₆₀P₆₀K₆₀+ N₅₀). Установлено, что доля вклада доз минеральных удобрений составляет 25,4%. Количество растений на 1 м² в фазу созревания зерна варьировало в среднем от 310 до 315 штук, общее варьирование составило 42,4%, при этом доля влияния минеральных удобрений в формировании стеблестоя на 1 м² составляет 11,6%. С увеличением доз минеральных удобрений густота продуктивного стеблестоя перед уборкой озимой пшеницы увеличивалась.

Одним из важных показателей фотосинтетической деятельности посевов озимой пшеницы является величина их листовой поверхности, усваивающая световую энергию солнечной радиации, которая в процессе фотосинтеза преобразуется в потенциальную энергию органического вещества. Анализ значений листовой поверхности показал, что под влиянием различных доз минеральных удобрений у растений сорта Батько формируется 1,03 м²/м², при этом из всех факторов, влияющих на величину показателя, на долю минеральных удобрений приходится 11,8%. Увеличение площади листьев при внесении минеральных удобрений по отношению к контролю в зависимости от дозы удобрений варьирует от 0,06 до 0,27 м²/м². При этом следует отметить, что некорневая подкормка азотным удобрением способствует сохранению листьев и повышает их жизнедеятельность.

Также важным признаком, определяющим величину урожая, является количество зерен в колосе. Результаты дисперсионного анализа показали, что изменчивость признака под влиянием доз минеральных удобрений существенна. С увеличением доз минеральных удобрений статистически достоверно возрастает количество зерен в колосе в сравнении с контролем в среднем на 0,5- 1,9 зерен. Применение N₆₀P₆₀K₆₀ + N₅₀ обеспечило формирование максимального количества зерен. При этом масса зерна с колоса также варьирует от 1,43 г (б/уд) до 1,61 г (N₆₀P₆₀K₆₀ + N₅₀), разность массы зерна с колоса составляет до 0,18 г.

Урожай зерна варьировала от 6,1 т/га (контроль) до 7,3 т/га (доза N₆₀P₆₀K₆₀ + N₅₀). Прибавки урожая зерна от применения удобрений по вариантам опыта по отношению к контролю в среднем варьировала от 0,6 до 1,2 т/га и статистически достоверна. Результаты дисперсионного анализа показали, что влияние фактора - дозы минеральных удобрений- составляет 18,3%.

Система удобрений под озимую пшеницу основана на использовании основных элементов питания в слое почвы 0-30 см в сопоставлении с планируемой экономически выгодной урожайности. Эффективность и конкурентоспособность возделывания озимой пшеницы зависит от множества факторов, как внешнего, так и внутреннего порядка, в том числе природно-климатических условий.. В условиях минимальной дозы минерального удобрения наибольшая окупаемость затрат. В вариантах средней и высокой дозы минерального удобрения показатели окупаемости, хотя и положительные, но более низкие.

Озимый ячмень также является одной из наиболее урожайных зерновых культур. Он менее требователен к условиям возделывания, а по продуктивности конкурирует с основной зерновой культурой края -озимой пшеницей. Получение стабильно высоких урожаев зерна ячменя возможно только в условиях оптимизации системы удобрений, обеспечивающей сбалансированное питание и наиболее полную реализацию потенциала продуктивности культуры (1). В сложившихся в настоящее время экономических условиях, уровень применения удобрений в большинстве хозяйств Краснодарского края снизился, что привело к падению урожайности сельскохозяйственных культур. В связи с этим большую актуальность приобретают исследования, направленные на совершенствование системы удобрения, в том числе, озимого ячменя (2, 3).

Озимый ячмень более урожайный, чем яровой. В годы благоприятные для перезимовки, урожай зерна в Краснодарском крае достигает 50-55 ц/га, а на сортоучастках 79-84 ц/га, средняя урожайность - 28-30 ц/га.

В полевом опыте в 2006- 2007 году на черноземе выщелоченном слабогумусном сверхмощном легкоглинистом на лессовидных тяжелых суглинках были проведены исследования по разработке оптимальных норм минеральных удобрений и выявлению эффективности предпосевной обработки семян озимого ячменя медью. Агрохимическая характеристика почвы: содержание гумуса 2,77%; общего азота 2,05; общего фосфора 1,86%; подвижного фосфора 18,2 мг/100г; обменного калия 31,8 мг/100 г; рНксl 6,0; Нг -44 ммоль-экв /кг почвы; сумма поглощенных оснований 329 ммоль-экв/кг почвы; степень насыщенности основаниями 88,2%. Обследование за пятилетний период показало, что содержание подвижной формы меди в пахотном слое чернозема выщелоченного в среднем составляет 3,82 мг/кг и это на 6,4 % ниже в сравнении с исходным содержанием. Наблюдается тенденция к снижению содержания подвижной форм меди.

Объектом исследования был озимый ячмень сорта Добрыня. Минеральные удобрения применяли в форме Рсд, Кх и Naa. Предпосевную обработку семян проводили 0,5% р-ром микроэлементов методом смачивания из расчета 10 л рабочего раствора на 1 т посевного материала Уборку урожая проводили в фазу полной спелости зерна. Полученные данные подвергались математической обработке методом дисперсионного анализа. Семена ячменя перед посевом с целью создания более благоприятных условий для сохранения влаги в посевном и пахотном слоях

Выявлена степень влияния факторов на урожайность ячменя: срок сева - 60%, сортовые особенности – 17-18%, а норма высева – 10-11%. Предпосевная обработка семян озимого ячменя микроэлементами по-разному влияет на их посевные качества (табл. 1). Микроэлементы - кобальт, марганец, медь, молибден и цинк достоверно повышают как энергию прорастания, так и всхожесть семян ячменя (5). Марганец, цинк и молибден увеличивают энергию прорастания на 11,0-11,7%, медь более чем на 12,0 %. Наибольшее влияние на всхожесть семян - 94,2 и 95,0% оказали цинк и медь, что выше контроля на 3,9 и 4,7%. При их обработке медью и цинком практически в два раза увеличилась дружность прорастания семян.

Таблица 1 - Посевные качества семян озимого ячменя в зависимости от предпосевной обработки микроэлементами

Микроэлемент	Энергия прорастания	Всхожесть	Дружность прорастания, шт./сут.	Скорость прорастания, одного семени, сут.
	%
Контроль (вода)	78,0	90,7	9,2	2,8
В	78,5	91,3	14,3	2,8
Со	83,6	93,9	14,7	2,9
Мп	87,1	92,7	14,2	2,8
Zn	86,6	94,2	17,0	2,8
Мо	87,2	93,1	12,6	2,8
Си	87,5	95,0	17,5	2,9
НСР05	1,8	2,8	4,9	0,1

При обработке микроэлементами скорость прорастания семян озимого ячменя изменялась несущественно, однако достоверно увеличивалось число и высота ростков. Так, бор, кобальт, марганец, цинк увеличивали число ростков в среднем на 17-19%, молибден -19,8%, медь - 21,9%. Максимальное увеличение числа (85,6 шт./100 семян) и высоты проростков (8,0 см) наблюдалось при обработке семян медью. На контроле эти показатели соответственно составляли 70,2 шт./100 семян и 6,8 см. Установлено, что предпосевная обработка семян озимого ячменя медью улучшает их посевные качества, обеспечивая значительный стартовый эффект, способствует сокращению сроков прорастания и более дружному появлению всходов. Медь положительно влияла на формирование корневой системы: при обработке семян элементом длина корешка увеличилась более чем на 2 см, что на 30% выше контроля.

Содержание аммонийного азота в почве в значительной степени зависело от нормы вносимых удобрений. Так, в фазу всходов на посевах озимого ячменя при естественном уровне плодородия почвы аммонийный азот обнаруживался в количестве 0,54-0,78 мг/кг почвы. При внесении низких (N₃₀P₃₀K₂₀; N₃₀P₃₀K₂₀+Си), средних (N₆₀P₆₀K₄₀; N₆₀P₆₀K₄₀+Си) и повышенных (N₉₀P₉₀K₆₀; N₉₀P₉₀K₆₀+Си) норм минеральных удобрений содержание аммонийного азота в почве увеличивалось по сравнению с контролем на 1,8 мг/кг; 2,4-2,5 и 2,8-2,9 мг/кг соответственно. Максимальное его содержание 4,08 мг/кг в среднем за три года в фазу всходов определялось при внесении под озимый ячмень высоких норм удобрений (N₁₂₀Р₁₂₀К₈₀; N₁₂₀Р₁₂₀К₈₀+Си). Зависимость между содержанием аммонийного азота в почве от норм вносимых удобрений сохранялась на протяжении всей вегетации культуры.

Минеральные удобрения существенно изменяли нитратный режим почвы. Определение содержание в почве нитратного азота в фазу всходов озимого ячменя показало, что удобрения а низких, средних, повышенных и высоких нормах удобрений за все годы исследований увеличивали его количество соответственно до 20,8-22,5 мг/кг; 30,1-31,0; 33,6-33,9 и 36,9-38,1 мг/кг, тогда как на контроле обнаруживалось только 8.4 мг/кг.

Содержание нитратного азота в почве заметно возрастает к фазе кущения растений озимого ячменя. Наибольшее его количество обнаруживается на удобренных вариантах. Причем, чем выше норма внесенного азотного удобрения, тем больше нитратов содержалось в почве. Минимум нитратов в почве определялся к концу вегетации озимого ячменя,

Характер динамики содержания подвижного фосфора в почве по годам исследования не изменялся, в фазе всходов растений в слое 0-40 см выщелоченного чернозема содержалось 62,6 мг/кг подвижного фосфора. В период кущения его количество возрастало до 80,3 мг/кг, но в последующие фазы вегетации растений: колошение и полную спелость, содержание подвижного фосфора снижалось соответственно до 38,2; 42,6 мг/кг почвы.

Предпосевная обработка семян медью и внесение удобрений не изменяли характер динамики содержания подвижного фосфора в почве. Однако при внесении минеральных удобрений в течение всего периода вегетации ячменя наблюдалось повышенное его содержание по сравнению с контролем.

Удобрения увеличивали содержание обменного калия в слое 0-40 см по всем вариантам опыта в соответствии с нормами вносимых удобрений, в фазу всходов с предпосевной обработкой семян медью и без нее на контроле было 101,5-102,7 мг/'кг почвы. При внесении низких норм удобрений увеличение элемента в почве составляло 19,8-18,7%; средних - 44,0-46,6 %, повышенных - 65,9-71,9%. Благоприятные погодные условия в фазу кущения растений способствовали максимальному его накоплению в почве. Содержание обменного калия в фазу кущения повышалось на контроле до 129,5 мг/кг почвы; при низких нормах - 144,4-149,5; средних - 207,5-203,8; повышенных - 241,4-235,2 и высоких - 256,7-260,3 мг/кг. В период колошения ячменя в почве обнаруживается обменного калия меньше по сравнению с предыдущей фазой развития растений. В фазу полной спелости зерна количество обменного калия в почве по всем вариантам опыта снижалось.

В вариантах N₆₀P₆₀K₄₀ и N₆₀P₆₀K₄₀+ Си содержание азота в зерне ячменя увеличивалось на 0,54-0,80 %, фосфора - 0,06-0,08 и калия 0,07-0,08 % соответственно. Предпосевная обработка семян медью оказывает положительное влияние на потребление растениями и накопление в них азота, фосфора и калия. Видимо, поглощенные семенами ионы меди в процессе их смачивания, активизируя метаболические процессы, способствуют потреблению макроэлементов. Содержание меди в растениях изменялось в зависимости от уровня минерального питания и предпосевной обработки семян одноименным элементом. При низких N₃₀P₃₀K₂₀, средних (N₆₀P₆₀K₄₀), повышенных (N₉₀P₉₀K₆₀) и высоких (N₁₂₀P₁₂₀K₈₀) нормах минеральных удобрений содержание меди в зерне было примерно одинаковое (4,71-4,75 мг/кг). Предпосевная обработка семян медью, активизируя физиолого-биохимические процессы в растениях, повышает содержание элемента в растениях, усиливает потребность ячменя в элементах минерального питания. Предпосевная обработка семян медью при всех нормах внесения макроудобрений. Максимальное содержание меди обнаруживалось на варианте с внесением повышенной нормы удобрений - 5,82 мг/кг меди, что выше контроля на 21,1 %.

В среднем за три года. исследований сухая масса растений ячменя интенсивно нарастала с фазы кущения до полной спелости зерна. Большое значение в увеличении этого показателя принадлежит минеральным удобрениям. Так, на вариантах N₆₀P₆₀K₄₀ и N₉₀P₉₀K₆₀+ Сu сухая масса растений превышала контроль в фазе кущения озимого ячменя соответственно на 62,5 и 69,7%, колошения - 21,3 и 31,6 %, молочной спелости зерна -52,2 и 55,1 %, полной спелости зерна-94,3 и 133,9%.

Вынос из почвы азота, фосфора и калия зависел от норм удобрений и от предпосевной обработки семян медью. Его наибольшая величина отмечалась на варианте N₆₀P₆₀K₄₀. Предпосевная обработка семян медью на фоне повышенной нормы удобрений N₉₀P₉₀K₆₀+ Сu увеличивала вынос азота на 38,1%, фосфора - 33,7 и калия - 30,6% по сравнению с вариантом - N₉₀P₉₀K₆₀.

Наблюдения за продолжительностью вегетационного периода показали, что минеральные удобрения существенно повлияли на наступление фаз развития. Всходы на естественном уровне плодородия и при внесении низких (N₃₀P₃₀K₂₀) и средних (N₆₀P₆₀K₄₀+Сu) норм удобрений появлялись на 11-й день. Несколько позже, на 12-й день появлялись всходы при внесении повышенных N₉₀P₉₀K₆₀ и высоких N₁₂₀P₁₂₀K₈₀ норм удобрений. Предпосевная обработка семян медью способствовала появлению дружных всходов на 9-й день после посева независимо от норм удобрений. В начальный период роста предпосевная обработка семян медью способствовала сокращению продолжительности их прорастания и более дружному появлению здоровых всходов. В конце вегетации она, наоборот, увеличивая продолжительность генеративного периода растений, способствовала повышению продуктивности посевов культуры.

В среднем за годы исследований дифференцированные нормы удобрений и предпосевная обработка семян медью оказали положительное действие на урожай зерна ячменя (табл. 2).

Таблица 2 - Урожайность озимого ячменя в зависимости от норм минеральных удобрений и предпосевной обработки семян медью, ц/га

Вариант опыта		Урожайность, ц/га	Прибавка
			общая, ц/га	%	от меди
					ц/га	%
N0P0K0		27,8	-	-	-	-
N0P0K0+Сu		28,8	1,0	4,0	-	-
N30P30K20		43,3	15,5	55,8	-	-
N60P60K40		52,7	24,9	89,6	-	-
N90P90K60		50,6	22,8	82,0	-	-
N120P120K80		47,0	19,2	69,1	-	-
N30P30K20	+Сu	44,9	17,1	61,5	1,6	3,7
N60P60K40		54,0	26,2	94,2	1,3	2,5
N90P90K60		56,6	28,8	103,6	6,0	11,9
N120P120K80		50,1	22,3	80,2	3,1	6,6
НСР05, ц/га		5,2

Предпосевная обработка семян медью без применения удобрений почв увеличивала урожай в среднем на 0,4-1,5 т/га. Низкие нормы N₃₀P₃₀K₂₀ увеличивали урожай на 15,5 ц/га, средние (N₆₀P₆₀K₄₀) - 24,9, повышенные (N₉₀P₉₀K₆₀) -22,8 и высокие (N₁₂₀P₁₂₀K₈₀) несколько ниже - 19,2 ц/га.

Предпосевная обработка семян повышала эффективность вносимых минеральных удобрений. Так, на всех вариантах опыта с внесением меди независимо от дозы NPK прибавка урожая по сравнению с одноименными вариантами, не содержащими медь, составила соответственно 1,6; 1,3; 6,0 и 3,1 ц/га. Повышение урожая происходило в основном за счет увеличения массы 1000 зерен, числа продуктивных побегов на одно растение, количества колосков и зерен в колосе и снижения пустозерности зерна озимого ячменя. Наибольшая выполненность зерна озимого ячменя (40,5 г), число зерен в колосе (48,5 шт.), масса зерна с одного колоса (1,9 г.) выявлены при внесении N₆₀P₆₀K₄₀. Возрастание массы зерна с одного колоса происходило за счет большего числа зерен и лучшего их налива.

В среднем за годы исследований наибольшее содержание белка в зерне 14 % определено на варианте N₉₀P₉₀K₆₀+ Сu, что на 4,4 % выше, чем на контроле. На посевах семенами без предпосевной обработки внесение N₆₀P₆₀K₄₀ обеспечило содержание белка в зерне - 12,7 %.

Данные по аминокислотному анализу показывают, что минеральные удобрения повышали содержание незаменимых аминокислот, а также положительно влияли на аминокислотный состав зерна озимого ячменя. Они увеличивали содержание лизина, аргинина, аспарагина, глутамина и пролина: 4,05-4,49 г/кг сухого вещества; аргинина - 5,03-5,83; аспарагина - 4,01-4,53; глутамина - 23,02-27,05 пролина - 10,34-12,87 г/кг. Максимальное увеличение по всему аминокислотному составу определено при внесении N₉₀P₉₀K₆₀+ Си - 2,6 ; 3,63; 2,82; 14,03 и 7,15 г/кг.

Анализ экономических показателей выявил высокую эффективность применения макро- и микроудобрений на посевах озимого ячменя. Условно чистый доход на вариантах N₆₀P₆₀K₄₀ и N₉₀P₉₀K₆₀ + Си составил соответственно 11205 и 12960 руб/га, окупаемость одного рубля затрат 2,10 и 2,14, уровень рентабельности 108,3 и 114,4 %.

Таким образом, минеральные удобрения положительно влияли на содержание аммонийного, нитратного азота, подвижного фосфора и обменного калия в выщелоченном черноземе. Предпосевная обработка семян медью положительно влияла на содержание одноименного элемента в зерне.

Максимальный урожай зерна получен при внесении N₆₀P₆₀K₄₀ и N₉₀P₉₀K₆₀+Сu, прибавки на этих вариантах составляли соответственно 24,9 и 28,8 ц/га. Наиболее экономически эффективно внесение минеральных удобрений в дозе N₆₀P₆₀K₄₀, однако, агрохимически обоснованная система удобрения озимого ячменя N₉₀P₉₀K₆₀+Сu обеспечивает более полную реализацию генетического потенциала растений.

Литература

1. Сергеева М.Е. Удобрение ячменя на дерново-подзолистых почвах Ивановской области. Автореф. дисс.... канд.с.х. наук. Казань, 1970- 22 с.

2. Корсун, В. А. Продуктивность новых сортов озимого и ярового ячменя при разных дозах азотной подкормки в ранневесенний период на черноземе Западного Предкавказья 2001.- Краснодар.- 21 с.

3. Андрияш С.В., Гожинецкая О.И. Влияние минеральных удобрений на обмен веществ и продуктивность озимого ячменя на обыкновенном чернозёме//Агрохимия, 1976.- №9.- С. 59-65.

4. Жиленко, C.B. Агрохимические показатели почвы и продуктивность культур при внесении удобрений // Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенных преобразовательных систем. Материалы науч.-практич. конф., - Изд-во ИркутскГУ, 2006.-С. 531-534.

5. Харитонов Е.М., Шеуджен А.Х., Жиленко C.B. Рекомендации по применению микроудобрений и воздушно-тепловому обогреву семян риса// - Майкоп: ОАО "Афиша", 2006. - 20 с.