Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эффективность применения поликомпонентных удобрений под озимую пшеницу, возделываемую на черноземе выщелоченном Западного Предкавказья

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Эффективность применения поликомпонентных удобрений под озимую пшеницу, возделываемую на черноземе выщелоченном Западного Предкавказья"

005060880

На правах рукописи

ЕСИПЕНКО СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИКОМПОНЕНТНЫХ УДОБРЕНИЙ ПОД ОЗИМУЮ ПШЕНИЦУ, ВОЗДЕЛЫВАЕМУЮ НА ЧЕРНОЗЕМЕ ВЫЩЕЛОЧЕННОМ ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

06.01.04 - агрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

6 МЮН /013

Краснодар, 2013

005060880

Работа выполнена на кафедре агрономической химии факультета агрохимии и почвоведения ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» в 2008-2011 гг.

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук,

профессор Онищенко Людмила Михайловна

Официальные оппоненты: Серпуховитина Ксения Алексеевна,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, главный научный сотрудник отдела виноградарства и виноделия ГНУ СКЗНИИСиВ РАСХН

Ладатко Максим Александрович, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела прецизионных технологий ГНУ ВНИИ риса РАСХН

Ведущая организация: Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур им. B.C. Пустовойта Россельхозакадемии (ГНУ ВНИИМК)

Защита диссертации состоится - « 26 » июня 2013 г., в 09.00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.038.03 при ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», с авторефератом - на сайте http://www.vak.ed.gov.ru и http://www.kubsau.ru

Автореферат разослан «_»_2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета * I до

доктор биологических наук, профессор 11 [АЩ Л.В. Цаценко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Целенаправленное регулирование уровня плодородия почв путем поддержания положительного баланса элементов питания в системе «почва-удобрение-растение», реализация потенциальной продуктивности современных интенсивных сортов озимой пшеницы и получение высококачественного зерна, невозможны без систематического применения макро-, ме-зо- и микроудобрений.

Пшеница является ведущей культурой мирового земледелия по посевным площадям, валовым сборам и своей роли в истории человеческой цивилизации. Ей нет равных по способности к адаптации к разнообразным климатическим условиям и ареалу возделывания. Пшеница - ведущая сельскохозяйственная культура России. Производство озимой мягкой пшеницы, в значительной степени определяет экономические показатели Южного и Северокавказского федеральных округов Российской Федерации (Беспалова JI.A., Романенко A.A., Колесников Ф.А. и др., 2009).

Одним из важнейших факторов, определяющих получение высоких урожаев озимой пшеницыс хорошим качеством зерна, является применение минеральных удобрений. За последнее десятилетие в «Государственном каталоге пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации» количество зарегистрированных удобрений возросло с 31 до 1181 наименований (Кудеяров В.Н., Семенов В.М., 2004; Кидин В.В., 2011).

Из большого ассортимента каталога в основу исследований взяты два новых поликомпонентных удобрения - Микромак и Микроэл, так как благодаря своему химическому составу они способны наиболее полно обеспечить растения недостающими в почвах региона подвижными формами элементов питания и увеличить продуктивность важнейшей культуры - озимой пшеницы. В связи с этим актуальной задачей является дать этим удобрениям агрономическую оценку, а также найти эффективные способы их применения на посевах озимой пшеницы.

Цель и задачи исследований. Цель - агрономическая оценка и разработка элементов агротехнологий применения поликомпонентных удобрений при выращивании озимой пшеницы на черноземе выщелоченном Западного Предкавказья.

В задачи исследований входило:

- изучить влияние поликомпонентных удобрений на динамику содержания минерального азота, подвижного фосфора и обмененного калия в черноземе выщелоченном под посевами озимой пшеницы;

- определить содержание азота, фосфора и калия в надземной части растений озимой пшеницы в зависимости от применяемой системы удобрений;

- найти наиболее эффективные способы применения поликомпонентных удобрений, обеспечивающие повышение продуктивности и качества зерна озимой пшеницы;

- рассчитать вынос и баланс элементов питания в системе «почва - удобрение - растение», а также коэффициенты использования их растениями озимой пшеницы из удобрений;

- определить экономическую эффективность применения поликомпонентных удобрений на посевах озимой пшеницы;

- разработать рекомендации производству по совершенствованию системы удобрения при возделывании озимой пшеницы на черноземе выщелоченном Западного Предкавказья.

Научная новизна работы. Впервые на черноземе выщелоченном Западного Предкавказья проведено исследование по оценке эффективности использования под озимую пшеницу современных поликомпонентных удобрений Микромак и Микроэл с различным химическим составом. Научно обоснованы способы их применения. Выявлены количественные изменения содержания азота, фосфора и калия в почве и растениях под действием удобрений. Рассчитаны хозяйственный вынос и коэффициенты использования элементов питания растениями из удобрений. Определены экономическая эффективность применения поликомпонентных удобрений на посевах озимой пшеницы.

Практическая значимость. Результаты настоящей работы дают возможность специалистам АПК повысить агроэкологическую эффективность системы удобрения озимой пшеницы при выращивании ее на черноземе выщелоченном в условиях Западного Предкавказья. Использование поликомпонентных удобрений для предпосевной обработки семян и некорневой подкормки вегетирую-щих растений способствует повышению количества и качества урожая и обеспечивает экологическую стабильность агрофитоценоза, при производстве экономически обоснованной, биологически полноценной продукции.

Основные положения работы могут бьггь использованы в учебном процессе, в частности в дипломном проектировании студентов, при реализации основной образовательной программы по направлению 110100 - Агрохимия и агропочво-ведение.

Связь темы с планом научных исследований ФГБОУ ВПО «Кубанский госагроуниверситет». Диссертационная работа выполнена на опытном поле Кубанского государственного аграрного университета в соответствии с тематикой научно-исследовательской работы (№ государственной регистрации 01200606825,01200113457) в 2008-11 гг.

Апробация работы. Результаты исследований ежегодно докладывались и получили одобрение на заседаниях кафедры агрономической химии Кубанского

4

госагроуниверситета (2009-2012 гг.); на конференциях среди сотрудников факультета агрохимии и почвоведения (2010-2012 гг.); на всероссийских научно-практических конференциях молодых ученых (2008-2010 и 2012, г. Краснодар). Инновационный проект, созданный по результатам исследований, удостоен серебряной медали в г. Москве на выставке «Золотая осень - 2011».

Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, в которых отражено содержание диссертации, в том числе одна статья - в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Положения, выносимые на защиту:

- при внесении минеральных удобрений на черноземе выщелоченном Западного Предкавказья под посевами озимой пшеницы наблюдается более высокое содержание минерального азота, подвижного фосфора и обменного калия в течении вегетации растений;

- применение поликомпонентных удобрений позволяет поддерживать высокое содержание элементов питания в растениях во все фазы вегетации озимой пшеницы;

- экономическая оценка от применения поликомпонентных удобрений выше на посевах озимой пшеницы при выращивании ее на черноземе выщелоченного Западного Предкавказья;

- усовершенствование системы удобрений озимой пшеницы создает положительный баланс элементов минерального питания в системе «почва - удобрение - растение».

Стру1сгура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, 11 приложений, списка использованной литературы. Работа изложена на 124 страницах текста в компьютерном исполнении, содержит 11 таблиц, 6 рисунков. Список литературы включает 159 наименований, в том числе 35 - зарубежных авторов.

Личный вклад автора. Автору принадлежит более 80 процентов выполненной работы. По теме диссертации соискатель разработал программу исследований. В соответствии с индивидуальным планом научно-исследовательской работы и с использованием современных методов он провел полевые и аналитические эксперименты. В полевых условиях соискатель организовал закладку, уход, уборку полевого опыта, самостоятельно отбирал пробы почв и образцы растений для анализов. Интерпретировал экспериментально полученные данные, сделал логические выводы, предложения производству и публиковал результаты исследований.

Диссертационная работа выполнена автором в течение срока обучения в очной аспирантуре при кафедре агрономической химии Кубанского госагроуниверситета. Автор выражает искреннюю благодарность за оказанную помощь в

5

проведении исследований и подготовку диссертационной работы к защите заведующему кафедрой агрохимии, члену-корреспонденту РАСХН, доктору биологических н аук, профессору А.Х. Шеуджену, сотрудникам кафедр агрохимии, почвоведения и неорганической и аналитической химии.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ ПОД ОЗИМУЮ ПШЕНИЦУ (обзор литературы)

Одним из факторов, обуславливающих получение высоких и качественных урожаев сельскохозяйственных культур, является повышение степени оптимизации минерального питания растений за счёт применения микроэлементов. На основе анализа 159 литературных источников в главе рассматриваются вопросы влияния различных форм удобрений, норм, способов и сроков их применения на содержание подвижных форм элементов питания в почве, а также на рост, развитие и продуктивность растений озимой пшеницы. Сделан вывод о важности сбалансированного минерального питания растений озимой пшеницы, которое может быть достигнуто благодаря совершенствованию системы ее удобрения.

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые опыты проводились на опытном поле кафедры агрохимии учхоза «Кубань». Почва - чернозем выщелоченный слабогумусный сверхмощный легкоглинистый на лессовидных тяжелых суглинках. Содержание гумуса в пахотном слое составляет 2,81 %. В связи с промытостью почвы от углекислых солей реакция черноземов выщелоченных нейтральная или слабокислая 6,4-8,1.

Обеспеченность почвы подвижным фосфором и обменным калием в пахотном слое колеблется от средней до очень высокой. Содержание подвижного фосфора и обменного калия в почве повышенное. Емкость катионного обмена в горизонте АВ составляет 443 ммоль-экв./100 г почвы.

По схеме агроклиматического районирования Краснодарского края территория опытного участка входит в третий агроклиматический район, который характеризуется умеренно-континентальным климатом. По количеству выпадающих атмосферных осадков (643 мм) территория относится к умеренно-влажному

району (коэффициент увлажнения - 0,30-0,40), по тепло обеспеченности - к жаркому району. Сумма температур за период активной вегетации составляет 3567 °С. В целом погодные условия в годы исследований (2008-2011 гг.) значительно различались, но были типичными для данной зоны что, в конечном счете, позволяет выращивать многие теплолюбивые культуры.

Объекты исследования: сорт озимой пшеницы - Краснодарская 99, тип почвы - чернозем выщелоченный слабогумусный сверхмощный на лессовидных тяжелых суглинках, поликомпонентные удобрения - Микромак и Микроэл.

Схема опыта содержит 9 вариантов.

1. Контроль (без удобрений)

2. ?^4оРзоК2о

3. ^оРмК«

4. ^20Р,оК«,

5. К|60Р120К80

6.Ы4оРзоК20+ ПОС Микромак + НП Микроэл

7.1^80Р60К40+ ПОС Микромак + НП Микроэл

8. Ы120Р9оК60+ ПОС Микромак + НП Микроэл

9. И16оР,2оК8о+ ПОС Микромак + НП Микроэл

ПОС - предпосевная обработка семян

НП - некорневая подкормка

Повторность вариантов в опыте - трехкратная. Размещение - рендомизи-рованное. Общая площадь делянки - 32 м2(16 х 2), учетная - 25,6 м2(16 * 1,6). Аммонийную селитру (34 % Ы), аммофос (12 % N и 52 % Р205) и калий хлористый (60 % К20) вносили под основную обработку почвы согласно схеме опыта. Микромак (Си - 3,6 %; 2п - 3,3 %; В - 0,38 %; Мп - 0,32 %; Ре - 0,45 %; Мо - 0,58 %; V - 0,08 %; Со - 0,23 %; Ми - 1,4 %; Сг - 0,09 %; Бе - 0,008 %; № -0,017 %; и- 0,054 %; Б - 11,2 %; N - 4,8 %; Р205 - 0,9 %; К20 - 7,0 %) применяли путем предпосевной обработки семян полусухим способом из расчета 0,2 л удобрения на 1 т посевного материала, Микроэл (Си - 0,64 %; 2п - 1,36 %; В -0,15 %; Мп - 0,29 %; Ре - 0,40 %; Мо - 0,44 %; Со - 0,084 %; - 0,89 %; Сг -0,027 %; Бе - 0,009 %; N1 - 0,006 %; Ы - 0,04 %; Б - 5,04 %; N - 0,49 %; К20 -0,06 %) - в виде некорневой подкормки посевов в фазы кущения и трубкования растений в дозе 2 кг/га.

Предшественник - кукуруза на зерно. Единичная доза удобрения под основную обработку почвы составила Ы4оРзоК2э Использовалась общепринятая для зоны достаточного, но неустойчивого увлажнения агротехника возделывания озимой пшеницы. После уборки кукурузы проводили лущение стерни дисковыми культиваторами на глубину 5-7 см. При необходимости дисковали с целью

уничтожения глыб и выравнивания поверхности поля. Посев озимой пшеницы проводился селекционной сеялкой марки СЗ-1,6 семенами 1-го класса.

В опыте проводились фенологические наблюдения, учеты и анализы почвенных и растительных образцов. Все аналитические работы выполнялись согласно общим требованиям к проведению анализов (ГОСТ 29269-91). Содержание минерального азота (сумма нитратного N-N03 и аммонийного азота N-NH4) в почве определялось в свежих образцах с последующим определением влажности гравиметрическим методом (ГОСТ 28268-89), влажность растительных образцов - по ГОСТ 1396.3-92 и ГОСТ 27548-97, аммонийный азот - колориметрическим методом с помощью реактива Несслера в вытяжке 0,1 н KCl (ГОСТ 26489-85), нитратный азот - по методу Грандваль-Ляжу (ГОСТ 2695186). Содержание подвижного фосфора и обменного калия определяли в водной вытяжке - по методу В.Ф. Мачигина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26205-91).

Содержание азота, фосфора и калия в надземной части растений пшеницы определяли методом мокрого озоления в серной кислоте с перекисью водорода: азот - по Кьельдалю (ГОСТ 13496.4-93), фосфор - колориметрически (ГОСТ 26657—97), калий - на пламенном фотометре. Сбор протеина, сухого вещества рассчитывали по прописи A.C. Найденова, Л.П. Вербицкой и B.C. Ульянова (2005). Белок, клейковина, ИДК, стекловидность определялись на инфракрасном спектрофотометре ФТ-01 недиструкционным методом. Статистическая обработка данных проводилась методом дисперсионного анализа с использованием программы Statistica 6.0.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Динамика содержания минерального азота, подвижного фосфора и обменного калия в черноземе выщелоченном под посевами озимой пшеницы

Во все годы исследований содержание минерального азота в 0-40 см слое почвы за период вегетации озимой пшеницы колебалось в значительных пределах (рисунок 1). Максимальным она была в фазу весеннего кущения - 10,2-14,4 мг/кг, минимальным - 7,1-8,0 мг/кг почвы в фазу трубкования растений. К фазе колошения озимой пшеницы содержание минерального азота в почве в связи с потреблением его растениями, а также уменьшением влажности почвы и увеличением температуры воздуха, в среднем по всем вариантам опыта снизилось на 2,9-5,0 мг на 1 кг почвы. Ко времени созревания зерна, в связи с замедленным поглощением азота растениями, содержание его в почве несколько возрастало, и прежде всего там, где вносились повышенные нормы полного минерального удобрения. На вариантах с применением Микромака и Микроэла содержание минерального азота в

8

почве было ниже по сравнению с вариантами без их применения. На наш взгляд, это было вызванного более интенсивным поглощением азота растениями из почвы под воздействием названных поликопонентных удобрений.

Динамика содержания подвижного фосфора в черноземе выщелоченном обуславливается химическими и биологическими процессами, а также поглощением их растениями озимой пшеницы (рисунок 2).

весеннее кущение

выход в трубку

колошение

полная спелость

0 Контроль (безудобрений)

СМ80Р60К40

аЫ160Р120К80

ИМ80Р60К40 + ПОС Микромак + НП Микроэл атвор 120К80 + ПОС Микромах* НП Микроэл

О М40Р30К20

□ Ы120Р90К60

□ ГУ40Р30К20 + ПОС М икромак + НП Микроэл

□ Ы120Р90К60 + ПОС Микромак + НП Микроэл

Рисунок 1 - Динамика содержания минерального азота под посевами озимой пшеницы на черноземе выщелоченном, мг на 1 кг почвы (2008-2011 гг.)

Содержание подвижного фосфора в пахотном слое почвы на контроле от фазы весеннего кущения растений до полной спелости зерна снизилось в среднем затри года на 3,8 мг/кг. Такая тенденция - снижение содержания его в почве в течение всей вегетации растений отмечалась на всех исследуемых вариантах опыта. Внесение минеральных удобрений под основную обработку почвы не меняло характер динамики содержания подвижного фосфора в почве, а сказалось на их абсолютных значениях. Варианты, где вносились удобрения, превосходили контроль, но между собой существенно не отличались. Наибольшим содержанием подвижного фосфора в почве во все фазы вегетации озимой пшеницы выделялись варианты: »120Р9оК60, М|60Р,2оК8о, "Ы,2„Р90К60 + ПОС Микромак + НП Микроэл и 1Ч160Р120К80 + ПОС Микромак + НП Микроэл. Необходимо также отметить, что содержание подвижного фосфора в почве возрастало пропорционально дозам фосфора удобрений, и практически не зависело от предпосевной обработки семян Микромаком и некорневой подкормки растений Микроэлом.

весеннее кущение

выход в трубку

колошение

полная спелость

0 Контроль (без удобрений)

пгаорбокло

0М6ОР12ОК8О

ЙМ80Р60К40 + ПОС Микромак + НП Микроэл аМ60Р120К80 4- ПОС Микромак + НП Микроэл

□ М0Р30К20 ВМ120Р90К60

□ М40Р30К20 + ПОС Микрома к + НП Микроэл О М120Р90К 60 + ПОС М икромак + НП Микроэл

Рисунок 2 - Динамика содержания подвижного фосфора под посевами озимой пшеницы на черноземе выщелоченном, мг на 1 кг почвы (2008-2011 гг.)

Содержание обменного калия в черноземе выщелоченном под озимой пшеницей на контроле отвесеннего кущения до фазы колошения растений равномерно увеличивалось с 302,9 до 312,1 мг/кг почвы, а к полной спелости зерна возвратилось к исходному уровню (рисунок 3).

весеннее кущение

выход в трубку

колошение

полная спелость

□ Контроль (без удобрений) Ш Ы80Р60К40 ИМ160Р120К80

НМ80Р60К40 + ПОС Микромак ♦ НП Микроэл ЕШ160Р120К80 + ПОС Микромак + НП Микроэл

И1М0Р30К20 ВМ120Р90К60

□ морзокго + ПОС Микромак + НП Микроэл ШШ20Р90К60 + ПОС Микромак + НП Микроэ

Рисунок 3 - Динамика содержания обменного калия под посевами озимой пшеницы на черноземе выщелоченном, мг на 1кг почвы (2008-2011 гг.)

В фазы весеннего кущения, трубкования и колошения содержание обменного калия в почве в вариантах, где вносились удобрения, превосходило контроль на 53,5-105,0 мг/кг; 23,9-89,7 и 6,7^16,1 мг/кг почвы соответственно. Наибольшим его количеством отличались варианты Ы^оР^оКво, ^'|60Р|20К80 + ПОС Микромак + НП Микроэл. Предпосевная обработка семян и некорневая

подкормка растений поликомпонентными удобрениями (Микромак, Микроэл) на калийный режим почвы существенного влияния не оказали.

3.2. Влияние поликомпонентных удобрений на рост и развитее растений озимой пшеницы

Существенных различий вариантов опыта по срокам наступления фаз вегетации озимой пшеницы не выявлено. Растения на всех вариантах, включая контроль, дружно переходили к очередному этапу онтогенеза. Вегетационный период в среднем за годы исследований составлял 280-281 день.

Удобрения ускоряли рост и развитие растений. С повышением дозы удобрений от Ы40РзоК2о До 1^160Р12оК8о высота растений увеличивалась. Предпосевная обработка семян Микромаком в сочетании с некорневой подкормкой посевов Микроэлом усиливала влияние азотно-фосфорно-калийных удобрений на высоту растений во все фазы вегетации озимой пшеницы.

Наименьшая сухая масса растений в течение онтогенеза была на контроле (таблица 1). Внесение возрастающих доз азота, фосфора и калия обеспечивало увеличение сухой массы растений в фазу весеннего кущения на 5,9-23,5 %, труб-кования - 6,0-24,0%, колошения - 16,3-50,0% иполной спелости - 8,1-35,1 %. Чем выше была доза удобрений, тем больше сухая масса растений.

Таблица 1 - Влияние систем удобрений на динамику накопления сухого

вещества одним растением озимой пшеницы, г (2008-2011 гг.)

№ Вариант Фаза отбора образцов

весеннее кущение выход в трубку колошение полная спелость

1 Контроль (без удобрений) 0,34 0,50 2,58 2,96

2 ИдоРзоКго 0,36 0,53 3,00 3,20

3 ^оРбоКю 0,37 0,54 3,25 3,36

4 Г^гоРмКбо 0,40 0,59 3,36 3,48

5 Г^боР^оКво 0,42 0,62 3,87 4,00

6 К4оРзоК2о + ПОС Микромак + НП Микроэл 0,40 0,55 3,98 4,20

7 НюРбоКчо + ПОС Микромак + НП Микроэл 0,41 0,58 4,00 4,25

8 М^оРздКбо + ПОС Микромак + НП Микроэл 0,41 0,58 4,09 4,35

9 М16оР|2оК.8о + ПОС Микромак + НП Микроэл 0,43 0,62 4,10 4,39

НСР05 0,020 0,021 0,019 0,015

Введение в систему удобрения озимой пшеницы обработки семян Микромаком и некорневой подкормки посевов Микроэлом усиливало положительное влияние азотно-фосфорно-калийных удобрений. Наибольшее увеличение массы сухого вещества растений под воздействием поликомпонентных удобрений отмечено при небольших дозах полного минерального удобрения. По мере их увеличения прибавка от применения Микромака и Микроэла снижалась. Так, в фазу весеннего кущения сухая масса растений в вариантах с применением поликомпонентных удобрений была выше, чем в аналогичных вариантах с азотно-фосфорно-калийными удобрениями, на 11,1-2,4%, выхода в трубку на 1,77,4 %, колошения на 32,7-5,9 %, полной спелости на 31,3-9,8 %. Как видно из представленных данных, положительное влияние поликомпонентных удобрений в наибольшей мере проявляется в период активного вегетативного роста (весеннее кущение) и в генеративный период (колошение - полная спелость).

Таким образом, включение Микромака и Микроэла в систему удобрения озимой пшеницы позволяет стимулировать биосинтез органического вещества. Это проявляется в накоплении в растениях большего количества сухого вещества, чем на контроле соответственно на 17,6-26,5 %, 10-24 %, 54,3-58,9 % и 41,9-48,3 %, а по сравнению с аналогичными дозами полного минерального удобрения на 2,4-11,1; 1,7-7,4; 5,9-32,7 и 9,8-31,3 % в фазы весеннего кущения, выхода в трубку, колошения и полной спелости зерна.

3.3. Динамика содержания элементов минерального питания в надземной части растений озимой пшеницы при внесении минеральных удобрений

Минеральные удобрения существенного влияния на динамику содержания азота в надземных органах растений озимой пшеницы не оказали (рисунок 4).

На фоне естественной обеспеченности почвы азотом содержание его в сухой массе растений озимой пшеницы в фазу кущения было 3,37 %. При достижении растениями фазы трубкования количество азота снизилось до 2,76 %, в фазу колошения - до 1,21 %. При созревании зерна происходит снижение содержания этого элемента в надземных органах растения и накопление в зерне. Количество азота в листостебельной массе в этот период и составило 0,58 %.

В зерне содержалось 2,02 % азота. Независимо от норм и способов применения удобрений, динамика содержания азота в растениях не изменялась и отражалась только на количестве. Так, при внесении Ы40РзоК2о в почву перед посевом озимой пшеницы содержание азота в растениях увеличивалось до 3,56 % в фазу кущения, 2,89 % - трубкования, 1,52 % - колошения, 0,62 % - созревания. В зерне азота содержалось 2,09 %. При норме удобрений ^оРбоКад отмечалось еще большее количество азота в растениях: 3,69 % - в фазе кущения; 2,90 % - трубкования, 1,53 % - колошения и 0,66 % - созревания. При этой

норме удобрений содержание азота в зерне возрастало до 2,18 %. Увеличение нормы удобрений до М^РчоК-бо и Ы,60Р12оК8о сопр овождапось еще большим увеличением содержания азота в наземных органах растений озимой пшеницы.

Предпосевная обработка семян и некорневая подкормка посевов озимой пшеницы поликомпонентными удобрениями Микромак и Микроэл способствовали увеличению содержания азота в листостебельной массе в фазы весеннего кущения, трубкования, колошения и оказали положительное влияние на переход этого элемента из вегетативных органов в зерновки.

2,5 2 1.5 1

0,5 О

N. % сухой массы

ЫКонтроль (без удобрений) Ш №0Р60К40 И М160Р120 К80

В М80Р60К40 + ПОС Микромак + НП Микроэл ИМ60Р120КВ0 + ПОС Микромак + НП Микроэл

□ МОРЗОКгО

птгормжбо

ШМОРЗОКгО + ПОС Микромак + НП Микроэл Ш!Ч120Р90К60 +■ ПОС Микромак + НП Микроэл

выхода трубку

полная спелость (зерно) полная спелость (солома)

Рисунок 4 - Динамика содержания азота в растениях озимой пшеницы в зависимости от системы удобрения, % сухой массы (2008-2011 гг.)

Содержание фосфора в надземной листостебельной массе растений, также, как и азота, изменялось по фазам развития озимой пшеницы (рисунок 5). Более высокое содержание этого элемента в листьях и стеблях наблюдалось в фазувесеннего кущения растений. В последующие фазы - трубкования, колошения и созревания зерна прослеживалась тенденция уменьшения количества фосфора в сухом веществе растений. Это свидетельствует о существенных изменениях физиологического состояния растений к концу вегетации, происходящих вследствие тканевого старения и снижения поглотительной способности корней озимой пшеницы.

Внесение удобрений оказало положительное влияние на содержание фосфора в надземной вегетативной массе как в начальный период роста и развития растений, так и в конце вегетации озимой пшеницы. Растения контрольного варианта характеризовались более низким содержанием фосфора в вегетативной массе во все фазы вегетации озимой пшеницы. Наибольшая разница в его содержании наблюдалась между контролем и вариантом М^оРэдКбо + ПОС Микромак + НП Микроэл и составила 1,1 %. У растений варианта ТЧ^оРэдКбо + ПОС Микромак + НП Микроэл по сравнению с растениями контроля содержание фосфора больше в фа-

13

зы весеннего кущения, трубкования, колошения созревания на 0,18 %; 0,15; 0,16 и 0,06 % соответственно. На первый взгляд эти различия не значительны, но если посмотреть на количество сухого вещества у этих растений, то влияние удобрений на накопление фосфора довольно ощутимое.

Подобно азоту и фосфору содержание калия в растениях озимой пшеницы не является постоянным и подвержено весьма значительным колебаниям (рисунок 6). Так, на фоне естественного обеспечения почв растения озимой пшеницы содержали этот элемент в фазы весеннего кущения, трубкования, колошения и созревания соответственно 3,72%; 3,09; 1,71 и 1,37% сухой массы. Как свидетельствуют эти цифры, калием наиболее богаты именно молодые, активно растущие части растения. По мере развития растений озимой пшеницы относительное содержание этого элемента снижается на 1,0-1,2 %.

весеннее кущение выход 8 трубку колошение полная спелость {зерно) полная спелость

(солома)

■ Контроль (без удобрений) В МОРЗОКгЬ

ШМ80Р60К40 В М120Р90К60

СЗМ160Р120К80 □ М40Р30К20 + ПОС Микрома к + НП Микроэл

В№0Р60К40 + ПОС Микромак + НП Микроэл С11^120Р90К60 + ПОС Микромам + НП Микроэл ;

аМ60Р120К80 + ПОС Микромак + НП Микроэл_______________1

Рисунок 5 - Динамика содержания фосфора в растениях озимой пшеницы в зависимости от системы удобрения, % сухой массы (2008-2011 гг.)

Улучшение обеспеченности посевов озимой пшеницы калием сказывается на его содержании в вегетативных органах и зерне. На фоне внесения И^оРадК«) в растениях в фазу весеннего кущения его накапливалось 4,31 %, трубкования -3,37 %, колошения - 1,81 %, созревания - 1,46 % сухой массы. В зерне его содержалось 0,53 %. Таким образом, под воздействием удобрений (КпоРэдКбо) содержание калия в вегетативных органах возрастало в фазы весеннего кущения, трубкования, колошения, созревания на 0,59; 0,28; 0,10 и 0,09 %соответственно, а в зерне на 0,01 %.

Предпосевная обработка семян Микромаком и некорневая подкормка посевов Микроэлом на фоне Ы^оРадК^о оказала положительное влияние на содержание калия как в вегетативных органах, так и в зерне озимой пшеницы. Содержание калия в растениях в фазы весеннего кущения, трубкования, колоше-

весеннее кущение выход в трубку колошение полная спелость (зерно) полная спелость (солома)

& Контроль (без удобрений) а М0Р30К20

ШМвОРвОКад О М20Р90К60

атб0Р12(Ж80 ВМ0Р30К20 + П0СМикромак + НП Микроэл

НЫ80Р60К40 + ПОС Микромак + НП Микроэл ИМ20Р90К60 + ПОС Микромак + НП Микроэл

ПЩ60Р120К80 <■ ПОС Микрома к + НП Микроэл _

Рисунок 6 - Динамика содержания калия в растениях озимой пшеницы в зависимости от системы удобрения, % сухой массы (2008-2011 гг.)

Таким образом, минеральные удобрения способствовали существенному увеличению содержания азота, фосфора и калия в растениях озимой пшеницы во все фазы ее вегетации, особенно в начальные периоды роста. Максимальное содержание этих элементов в надземных вегетативных органах растений и в зерне озимой пшеницы наблюдалось в вариантах с внесением азотно-фосфорно-калийных удобрений в сочетании с предпосевной обработкой семян Микромаком и некорневой подкормкой посевов Микроэлом.

3.4. Урожайность и качество зерна озимой пшеницы при внесении удобрений

Удобрения являются действенным фактором увеличения урожайности. Их внесение обеспечивает рост урожайности вне зависимости от погодных условий, складывающихся в течение вегетационного периода, которые определяют величину прибавки. Так, в 2009 г. урожайность озимой пшеницы при внесении возрастающих норм полного удобрения была выше, чем на контроле на 29,4-60,8 %, в 2010 г. - на 30,8-46,2 %, в 2011 г. - на 15,9-50,0 %. В среднем за три года прибавка урожайности составила 24,4—51,1 %, или 1,1-2,3 т/га. Зафиксирована тенденция увеличения урожайности в вариантах Ы|20РосКбо и Ы|60Р]20К8о (таблица 2).

ния и созревания под воздействием поликомпонентных удобрений по сравнению с вариантом ЫпоРадК-бо возрастало соответственно на 0,01; 0,02; 0,03 и 0,01 % сухой массы. Содержание этого элемента в зерне под воздействием поликомпонентных удобрений достоверно увеличивалось на 0,02 %.

5

Как видим из представленных данных, увеличение доз азотно-фосфорно-калийных удобрений выше М|:оР9оК«> уже не обеспечивает существенной прибавки, а в отдельные годы отмечается даже ее уменьшение.

При посеве семенами, обработанными Микромаком, и некорневой подкормке растений Микроэлом на фоне всех изучаемых норм основного удобрения зафиксировано увеличение урожайности по сравнению с контролем в 2009 г. на 31,4-62,7 %, в 2010 г. - на 48,7-51,3 %, в 2011 г. - на 61,4-75,0 %, а в среднем за три года - на 46,7-60,0 %. Это на 90,9 % выше, чем при внесении только азотно-фосфорно-калийных удобрений в эквивалентных количествах.

Таблица 2 - Влияние системы удобрения озимой пшеницы на ее урожайность

№ Вариант Урожайность, т/га Прибавка, %

2009 г. 2010 г. 2011 г. среднее

1 Контроль (без удобрений) 5,12 3,91 4,52 4,52 -

2 Ы4оРзоК2„ 6,62 5,11 5,19 5,64 24,4

3 ^оРбоКад 7,89 5,56 5,93 6,46 42,2

4 1^12оР9оК«о 8,24 5,65 6,35 6,75 48,9

5 Ь^иРшКзо 8,07 5,69 6,63 6,80 51,1

6 НоРзоК2о + ПОС Микромак + НП Микроэл 6,73 5,86 7,10 6,56 46,7

7 НоРбоК4о + ПОС Микромак + НП Микроэл 8,04 5,92 7,31 7,09 57,8

8 Н|2оР9оК«о + ПОС Микромак + НП Микроэл 8,29 5,83 7,36 7,16 60,0

9 М1боР|2оК8о + ПОС Микромак + НП Микром 8,13 5,82 7,68 7,21 60,0

НСР05 1,4 1,1 0,6

Достоверные прибавки от внесения только полного минерального удобрения получены, как отмечалось выше, при их нормах М^оРадКы, и М160Р|2оК80. Такие же прибавки и даже выше можно получить при 2-4 раза меньших нормах азотно-фосфорно-капийных удобрений, только включив в систему удобрения культуры предпосевную обработку семян Микромаком и некорневую подкормку растений Микроэлом.

Максимальный в опыте урожай получен в варианте МиоР^Кбо в сочетании с обработкой семян Микромаком и некорневой подкормкой Микроэлом. Прибавка урожайности в этом варианте по сравнению с контролем составила в среднем за три года изучения 2,7 т/га или 60 %, а по сравнению с аналогичными нормамиполного минерального удобрения - 0,5 т/га. Эффективность поликомпонентных удобрений снижается по мере увеличения нормазотно-фосфорно-калийных удобрений. В связи с этим необходимо выбрать наиболее эффектив-

ную систему удобрения по экономическим показателям (затраты, себестоимость, рентабельность).

Наибольший эффект от предпосевной обработки семян Микромаком и некорневой подкормки Микроэлом достигается при невысоких нормах полного минерального удобрения - ^оРзоКм и НоРбо^мо, с их увеличением он существенно снижается. Предпосевная обработка семян Микромаком и некорневая подкормка растений Микроэлом позволяет сократить расход минеральных удобрений, так как практически одинаковая урожайность получается как при внесении М.ЛКбо, так и при ИгоРбоКад + ПОС Микромаком + НП Микроэлом.

Основным показателем, определяющим уровень урожайности культур, наряду с количеством растений на единице площади, является их индивидуальная продуктивность. Один из наиболее важных элементов структуры урожая - густота стояния растений и количество продуктивных стеблей в посеве, определяемое в числе многих факторов конкуренцией растений за свет, влагу и минеральное питание.Внесение минеральных удобрений позволяет снизить конкуренцию растений за источники питания и тем самым повысить их выживаемость и стимулировать кущение. Так, в вариантах с полными минеральным удобрением количество продуктивных стеблей увеличивается по сравнению с контролем на 60143 побега или 15,5-37,0 % (в зависимости от норм внесенных удобрений).

Включение в систему удобрения предпосевной обработки семян Микромаком и некорневой подкормки растений озимой пшеницы Микроэлом на фоне внесения азотно-фосфорно-калийных удобрений способствует увеличению количества продуктивных стеблей в агроценозе. В этих вариантах количество продуктивных стеблей увеличивается по сравнению с контролем на 144185 шт. или 37,2-47,8 %.

Наибольшей величины масса 1000 зерен достигала при внесении К8оРбоК4о и НоР3оК2о + ОС Микромак + НП Микроэл. Более высокие и низкие нормы обуславливали формирование зерна меньшей массы. При этом добавление Микромака и Микроэла ко всем изучаемым нормам удобрений способствовало увеличению массы 1000 зерен по сравнению с внесением только азотно-фосфорно-калийных удобрений в эквивалентных количествах. Аналогичные описанным закономерности отмечены и дня озерненности колоса и его массы.

Анализ качества зерна показал, что во всех вариантах опыта оно соответствует IV классу (среднее качество). Внесение минеральных удобрений, по сравнению с естественным уровнем плодородия почвы, обеспечивало повышению содержания в зерне клейковины на 0,4-1,3 %, белка - на 0,1-0,5 %, а так же стекловидно-сти - на 0,2-2,4 %, а при их применении в сочетании с Микромаком и Микроэлом соответственно на 0,8-1,9;0,1-0,3 и 0,1-0,9 % (таблица 3).

Индекс деформации клейковины изменялся в зависимости от норм удобрений не существенно. Максимальные его значения в опыте превышают контроль на 2,4 ед. в варианте ^РзоК2о+ ПОС Микромак + НП Микроэл. Во всех остальных вариантах отмечена тенденция к снижению по сравнению с контролем.

Представленные данные, характеризующие качество зерна озимой пшеницы показывают, что минеральные удобрения в количествах обеспечивающих рост урожайности на 24,4-60,0 % не вызывают снижения его качества. Напротив отмечена тенденция к увеличению содержания в зерне клейковины, белка и повышение стекловидности.

Таблица 3 - Влияние системы удобрения озимой пшеницы на качество ее

зерна, 2008-2011 гг.

№ Вариант Клейковина, % Белок, % Стекловид-ность, % ИДКед. Сбор белка, кг/га

1 Контроль (без удобрений) 20,0 12,1 50,8 70,8 540

2 ^оРзоК-м 20,4 12,2 51,0 69,7 680

3 М80Рб0К40 21,5 12,6 52,4 72,7 810

4 М,гоРЛо 21,3 12,3 53,2 68,8 830

5 ^боРиоКю 21,3 12,4 51,8 70,7 850

6 Ы4оРзоК;2о + ПОС Микромак + НП Микроэл 20,8 12,3 50,4 73,2 810

7 НюРЛ + ПОС Микромак + НП Микроэл 21,5 12,3 51,3 70,8 880

8 ИцоРдоК«, + ПОС Микромак + НП Микроэл 21,3 12,2 51,7 69,1 880

9 МкюРиоКм + ПОС Микромак + НП Микроэл 21,9 12,4 50,9 70,5 900

НСР05 0,6 0,3 0,4 0,8

Сбор белка увеличивался в вариантах с внесением удобрений в основном за счет роста урожайности. В среднем за три года прирост составил при внесении только азотно-фосфорно-калийных удобрений 140-300 кг/га, а в сочетании с поликомпонентными удобрениями 270-350 кг/га.

3.5. Вынос и баланс азота, фосфора и калия в системе «почва-удобрение-растение» и коэффициенты их использования озимой пшеницей из удобрений

На основании данных химического анализа урожая основной и побочной продукции был рассчитан хозяйственный вынос азота, фосфора и калия озимой пшеницей. Согласно полученным данным, с урожаем растениями выносится азота - 90,0 кг/га, фосфора - 29,7 и калия - 23,4 кг/га. Применение удобрений

положительно повлияло на хозяйственный вынос азота, фосфора и калия. При внесении Ы|2оРвоК6о вынос азота, фосфора и калия по сравнению с контролем возрастал на 59,9; 17,9 и 12,1 кг/га. От поликомпонентных удобрений вынос названных элементов по сравнению с Н|20Р9оК60 возрастал на 12,6; 4,2 и 4,1 кг/га соответственно.

Изучение баланса элементов питания в системе «почва - удобрение - растение» имеет особо важное значение в условиях применения новых форм макро-, мезо- и микроудобрений для их рационального использования. Проведенный нами анализ баланса показывает, что для повышения плодородия чернозема выщелоченного и урожайности озимой пшеницы требуется внесение удобрений (таблица 4).

Таблица 4 - Вынос и баланс элементов питания в почве в зависимости от

системы удобрения озимой пшеницы, кг/га, 2008-2011 гг.

№ Вариант Вынос Баланс элементов питания

N Р К N Р К

1 Контроль (без удобрений) 90,9 29,7 23,4 -90,9 -29,7 -23,4

2 ад3оК2о 117,0 39,2 29,1 -77,0 -9,2 -9,1

3 К80РбоК40 139,5 45,4 33,9 -59,5 14,6 6,1

4 ЭДгоРэдКбо 150,8 47,6 35,5 -30,8 42,4 24,5

5 Н160Р|2ОК8„ 154,4 49,0 36,7 5,6 71,0 43,3

6 адЛо + ПОС Микромак + НП Микроэл 148,5 47,5 35,0 -106,5 -17,3 -13,0

7 Ы80РбоК<ш + ПОС Микромак + НП Микроэл 159,8 50,4 38,3 -77,8 9,8 3,7

8 МиоР.юК«, + ПОС Микромак + НП Микроэл 163,4 51,8 39,6 -41,4 38,4 22,4

9 N1^120^ + ПОС Микромак + НП Микроэл 163,4 50,4 40,3 -1,4 69,8 41,7

Дефицит азота, фосфора и калия в системе «почва - удобрение - растение» составил -90,9; 29,7 и -23,4 кг/га соответственно. При внесении удобрений баланс по фосфору и калию был положительным, а по азоту остался отрицательным. Возмещение выноса из почвы по азоту, фосфору и калию составил в зависимости от норм и способов применения удобрений соответственно 58,7; 137,6 и 122,9 %.

Согласно исследованиям, проведенным нами на черноземе выщелоченном, коэффициент использования из удобрений растениями озимой пшеницы азота колебался в пределах 39,7-65,5 %, фосфора - 16,1-31,7 %, калия - 16,6-28,5 %

19

(таблица 5). Так, если коэффициент использования азота, фосфора и калия растениями озимой пшеницы были наибольшими при внесении М^РзоК-м и наименьшими на варианте Ы160Р12оК8о- Предпосевная обработка семян Микромаком и некорневая подкормка посевов озимой пшеницы Микроэлом оказали положительное влияние на коэффициенты использования элементов питания растениями из удобрений.

Таблица 5 - Коэффициенты использования азота, фосфора и калия растениями озимой пшеницы из удобрений, %_

Вариант Азот (14) Фосфор (Р205) Калий (К20)

ЫадРзоКго 65,3 31,7 28,5

К80Рб0К40 60,8 26,2 26,3

ИшРадК-бо 49,9 19,9 20,2

1^160Р|20К80 39,7 16,1 16,6

Под воздействием поликомпонентных удобрений коэффициент использования озимой пшеницей азота, повысился на 5,6-24,8 %, фосфора - на 1,28,3 % и калия - на 4,4-10,5 %. Микромак и Микроэл преимущественно способствовали повышению коэффициента использования растениями азота. Их влияние на усвояемость калия и фосфора из удобрений было меньшим. Так, на фоне ЫзоРбоК-ю коэффициент использования азота возрастал на 24,8 %, а использование фосфора и калия всего лишь на 8,3 и 10,5 % соответственно.

Степень влияния Микромака и Микроэла на усвояемость элементов питания озимой пшеницы в значительной степени зависела от норм основного удобрения. С увеличением норм полного минерального удобрения положительный эффект от поликомпонентных удобрений снижается.

3.6. Экономическая эффективность применения поликомпонентных удобрений при возделывании озимой пшеницы

Как свидетельствуют данные таблицы 6 удобрения наряду с увеличением урожайности зерна озимой пшеницы, оказали положительное влияние на показатели экономической эффективности.

Применение минеральных удобрений значительно окупалось стоимостью дополнительной продукции. Повысился чистый доход с одного гектара посевов озимой пшеницы. Однако экономическая эффективность использования удобрений была неодинаковой и зависела от норм и способа их применения. Наиболее высокой она была на варианте М80РбоК.4о+ ПОС Микромак + НП Микроэл, где один затраченный рубль окупался в среднем 3,08 рублями. Наибольший

чистый доход и рентабельность имели место также на этом варианте -7904,0 руб./га и 208,2 % соответственно.

Анализ экономической эффективности подтвердил целесообразность включения предпосевной обработки семян Микромаком и некорневой подкормки посевов Микроэлом в систему удобрения озимой пшеницы при выращивании ее на черноземе выщелоченном в условиях Западного Предкавказья.

Таблица 6 - Экономическая эффективность применения минеральных

удобрений под озимую пшеницу, 2008-2011 гг.

№ Вариант Стоимость прибавки урожайности, руб./га Дополнительные затраты, руб./га Чистый доход, руб./га Окупае пае-мость затрат, руб. Уровень рентабельности, %

1 N40P30K20 4950 1816,0 3134,0 2,73 172,6

2 NgoPeoK-ío 8550 2929,0 6252,3 2,71 171,4

3 Nl20P90Ké0 9900 3647,7 5621,0 2,92 191,9

4 Nl«lP|2oK80 10350 5018,4 5331,6 2,06 106,2

5 N40P30K.20+ ПОС Микромах + НП Микроэл 9450 3100,7 6349,3 3,05 204,8

6 NsoP6oK4o+ ПОС Мик-ромак + НП Микроэл 11700 3796,0 7904,0 3,08 208,2

7 Н,;оРЭДКбО+ ПОС Мик-ромак + НП Микроэл 12150 4353,4 7796,6 2,79 179,1

8 NÍ60P120K80+ ПОС Микромах + НП Микроэл 12150 5751,4 6398,6 2,11 111,3

Выводы

1. Применение удобрений под озимую пшеницу способствовало повышению содержания в черноземе выщелоченном минерального азота, подвижного фосфора и обменного калия в фазу: весеннего кущения — на 1,2—4,2; 0,3—11 4 и 53,3-105,0 мг/кг, трубкования - на 0,1-1,1; 3,5-11,7 и 23,9-89,7 мг/кг, колошения - на 0,8-1,8; 0,8-8,9 и 18,2-56,8 мг/кг, созревания - на 0,2-2,1; 1,3-9,4 и 6,7—46,1 мг/кг соответственно.

2. Содержание доступных растениям элементов минерального питания в почве возрастало пропорционально внесенным нормам удобрений. Поликомпонентные удобрения не оказали существенного влияния на пищевой режим чернозема выщелоченного.

3. Содержание азота, фосфора и калия в надземных органах озимой пшеницы изменялось в зависимости от фазы развития растений исистемы удобрения. Максимальное накопление питательных веществ в растениях наблюдалось в фазу весеннего кущения: азот - 3,37 %, фосфор - 0,62 %, калий - 3,72 % сухой массы. По мере роста и развития растений за счет ростового разбавления значение этих показателей снизилось к фазе колошения до 0,58 %, 0,16 % и 1,37 % соответственно. Под воздействием удобрений в онтогенезе растениями интенсивнее поглощаются элементы минерального питания. Это проявляется в большем их содержании в вегетативных органах в период до фазы колошения, а в последующем - в зерновках озимой пшеницы.

4. Предпосевная обработка семян Микромаком в сочетании с некорневой подкормкой посевов озимой пшеницы Микроэлом усиливают положительное влияние азотных, фосфорных и калийных удобрений на рост и развитие растений. Включение Микромак и Микроэл в систему удобрения стимулирует биосинтез органического вещества. Это проявляется в накоплении в растениях большего количества сухого вещества по сравнению с аналогичными нормами полного минерального удобрения в фазы весеннего кущения, трубкования, колошения и созревания на 2,1-11,1; 1,7-7,4; 5,9-32,7 и 9,8-31,3 % соответственно.

5. Урожайность зерна озимой пшеницы на черноземе выщелоченном без внесения удобрений составляет 4,5 т/га. Внесение минеральных удобрений в нормах К8оРбоК4о и Т^оРадКбо позволяет увеличить урожайность соответственно на 1,9 и 2,2 т/га.

6. Предпосевная обработка семян Микромаком и некорневая подкормка растений озимой пшеницы Микроэлом позволяет сократить расход минеральных удобрений. Достоверная прибавка получена как при внесении Ыио-^оР«)-12оКбо-9о, так и при N40.80P30-60K.2tMC) + ПОС Микромаком + НП Микроэлом.

7. Поликомпонентные удобрения совместно с минеральными оказывают положительное влияние на количество продуктивных стеблей в агроценозе, озерненность колоса, массу зерна с одного колоса и массу 1000 зерен.

8. Формирование качественных показателей зерна озимой пшеницы определялось в значительной степени режимом минерального питания растений. Внесение минеральных удобрений обеспечивало существенное повышение по сравнению с контролем содержания в зерне клейковины на 0,4-1,3 %, белка на 0,2-0,5 %, так же стекловидности на 0,2-2,4 %, а при их применении в сочетании с Микромаком и Микроэлом соответственно на 0,8-1,9; 0,1-0,3 и 0,1-0,9 %.

9. При внесении удобрений под озимую пшеницу дефицит азота в системе почва - удобрение - растение сократился с -90,9 до -53,3 кг/га, а возмещение выноса при этом составило 58,7 %. Баланс фосфора и баланс калия стали положительными и в среднем +21,1 и +10,7 кг/га соответственно.

22

10. Включение Микромака и Микроэла в систему удобрения озимой пшеницы играет важную роль в эффективном использовании удобрений, повышает коэффициенты использования растениями азота удобрений на 24,8 %, фосфора - на 8,3 %, калия - на 10,5 % по сравнению с фоном N80P6olC,o. Усовершенствованная система удобрения озимой пшеницы способствовала более полному усвоению растениями элементов питания из удобрений. Микромак и Микроэл выполняют экологические функции в агробиогеохимическом круговороте веществ, ограничивая в значительной степени поступление в окружающую среду остаточных количеств удобрений.

11. Предпосевная обработка семян Микромаком и некорневая подкормка растений озимой пшеницы Микроэлом на фоне внесения N80P6oK.4o экономически оправданы. Окупаемость затрат на удобрения составила 3,08 руб., чистый доход - 7 904,0 руб./га, норма рентабельности - 208 %.

Предложения производству

При выращивании озимой пшеницы на черноземе выщелоченном Западного Предкавказья, рекомендуется внести минеральные удобрения из расчета N120P90K60 или N80P60K40 в сочетании с предпосевной обработкой семян Микромаком (0,2 л/т семян) и некорневой подкормкой растений Микроэлом (2 кг/га), с целью обеспечения максимальной агроэкологической эффективности производства высококачественного зерна.

Список опубликованных работ по теме:

I. Публикации в изданиях, определенных ВАК Минобразования и науки РФ

1. Нещадим Н. Н. Оценка действия поликомпонентных удобрений в условиях Западного Предкавказья / Н. Н. Нещадим, Л. М. Онищенко, С. В. Есипенко // Тр. / КубГАУ. - 2012. - Вып. 2(35) - С. 211-215. - 0,2/0,5 п.л.

II. Публикации в других научных изданиях

2. Есипенко С. В. Действие полиминеральных удобрений Микромак и Микроэл / С. В. Есипенко // Материалы II Всероссийской науч.-практ. конф. молодых ученых. Краснодар: КубГАУ, - 2008. - С. 87-88. - 0,06/0,06 п.л

3. Есипенко С. В. Удобрение озимой пшеницы / С. В. Есипенко // Энтузиасты аграрной науки. Вып. 9. Краснодар: КубГАУ, 2009 - С. 84-93. - 0,6/0,6 п.л.

4. Онищенко Л. М. Повышение продуктивности пашни путем применения удобрений / Л. М. Онищенко, И. А. Лебедовский, С. В. Есипенко // Энтузиасты аграрной науки. Вып. 10. Краснодар: КубГАУ, 2009. - С. 428-436. - 0,2/0,5 пл.

5. Есипенко С. В. Влияние поликомпонентных удобрений на урожайность и качество озимой пшеницы / С. В. Есипенко // Материалы III Всероссийской

науч.-практ. конф. молодых ученых. Краснодар: КубГАУ, 2009. - С. 108-110. -0,13/0,13 пл.

6. Еснпенко С. В. Эффективность поликомпонентных удобрений при возделывании озимой пшеницы / С. В. Есипенко, Н. С. Заболотнева, Ю. С. Карасова // Материалы III Всероссийской науч.-практ. конф. молодых ученых. Краснодар: КубГАУ, 2009. - С. 110-112. - 0,1/0,13 п.л.

7. Есипенко С. В. Действие покомпонентных удобрений на рост и развитие растений озимой пшеницы, возделываемой на черноземе выщелоченном Западного Предкавказья / С. В. Есипенко, В. Н. Конопляник // Материалы III Всероссийской науч.-практ. конф. молодых ученых. Краснодар: КубГАУ, 2009. - С. 112-114.-0,1/0,13 п.л.

8. Петрик Г. Ф. Урожайность и качество зерна озимой пшеницы в зависимости от применения поликомпоненгных удобрений / Г. Ф. Петрик, С. В. Есипенко // Материалы IV Всероссийской науч.-практ. конф. молодых ученых. Краснодар: КубГАУ, 2010. - С.119-120. - 0,08/0,13 п.л.

9. Есипенко С. В. Агроэкологическая эффективность применения полиминеральных удобрений Микромак и Микроэл на посевах озимой пшеницы / С. В. Есипенко // Энтузиасты аграрной науки. Вып. 13. Краснодар: КубГАУ, 2011. - С. 297-303. - 0,3/0,3 п.л.

Подписано в печать 22.05. 2013 г. Бумага офсетная Печ. л,- 1 Тираж 100 экз.

Формат 60x84 1/16 Офсетная печать Заказ № 358

Отпечатано в типографии КубГАУ 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Есипенко, Сергей Владимирович, Краснодар

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

П4?01360151

ЕСИПЕНКО СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИКОМГЮНЕНТНЫХ УДОБРЕНИЙ ПОД ОЗИМУЮ ПШЕНИЦУ, ВОЗДЕЛЫВАЕМУЮ НА ЧЕРНОЗЕМЕ ВЫЩЕЛОЧЕННОМ ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

06.01.04 - агрохимия Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук,

профессор Л.М. Онищенко

Краснодар, 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................4

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ ПОД ОЗИМУЮ ПШЕНИЦУ (обзор литературы)...........................................................................................................9

1.1 Требования к почве и особенности минерального питания растений...............9

1.2 Агроэкологическая эффективность применения удобрений на посевах озимой пшеницы......................................................................................................19

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ....................47

2.1 Почвенно-климатические условия.........................................................................47

2.2 Методика проведения исследований.....................................................................62

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.............................65

3.1 Динамика содержания минерального азота, подвижного фосфора и обменного калия в черноземе выщелоченном под посевами озимой пшеницы...................................................................................................................65

3.1.1 Минеральный азот..............................................................................................65

3.1.2 Подвижный фосфор...........................................................................................68

3.1.3 Обменный калий.................................................................................................70

3.2 Влияние поликомпонентных удобрений на рост и развитие растений озимой пшеницы......................................................................................................73

3.2.1 Фенологические наблюдения...........................................................................73

3.2.2 Динамика накопления сухого вещества растениями озимой пшеницы... 76

3.3 Динамика содержания элементов минерального питания в надземной части растений озимой пшеницы при внесении минеральных удобрений...78

3.3.1 Азот.......................................................................................................................78

3.3.2 Фосфор.................................................................................................................81

3.3.3 Калий....................................................................................................................83

3.4 Урожайность и качество зерна озимой пшеницы при внесении удобрений.... 86

3.5 Вынос и баланс азота, фосфора и калия в системе «почва-удобрение-растение» и коэффициенты их использования озимой пшеницей из

удобрений.................................................................................................................92

3.6 Экономическая эффективность применения поликомпонентных

удобрений при возделывании озимой пшеницы................................................99

Выводы.....................................................................................................................104

Предложения производству...................................................................................107

Список использованной литературы.....................................................................108

ПРИЛОЖЕНИЕ.......................................................................................................124

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Целенаправленное регулирование уровня плодородия почв путем поддержания положительного баланса элементов питания в системе «почва-удобрение-растение», реализация потенциальной продуктивности современных интенсивных сортов озимой пшеницы и получение высококачественного зерна, невозможны без систематического применения макро-, мезо- и микроудобрений.

Пшеница является ведущей культурой мирового земледелия по посевным площадям, валовым сборам и своей роли в истории человеческой цивилизации. Ей нет равных по способности к адаптации к разнообразным климатическим условиям и ареалу возделывания. Пшеница - ведущая сельскохозяйственная культура России. Производство озимой мягкой пшеницы в значительной степени определяет экономические показатели Южного и Северокавказского федеральных округов Российской Федерации [JI.A. Беспалова, A.A. Романенко, Ф.А. Колесников и др., 2009].

В Южном Федеральном округе Российской Федерации, Кубань производит 35 % зерна от общего количества. Краснодарский край может предложить мировому рынку высококачественное, конкурентоспособное зерно. В 2011 г. средняя урожайность озимой пшеницы в крае составила 56 ц/га, а в Российской Федерации - до 28,1 ц/га. Кубань занимает 6,3 % площади пашни страны, которая составляет 3,9 тыс. га.

Агрохимическое обследование в 1975-2006 гг. более 70 млн.га пашни Российской Федерации показало, что баланс всех микроэлементов в земледелии страны складывается с явным дефицитом, и это не позволяет в полной мере реализовать почвенно-климатический потенциал продуктивности районированных сортов сельскохозяйственных культур, в т.ч. и озимой пшеницы. Установлена большая пестрота содержания микроэлементов пахотных земель страны. При этом площади с низким и средним содержанием подвижных форм цинка составили 95 %, кобальта - 85 %,

молибдена 80 %, меди - 59 %, бора - 38 % [В.В. Кидин, 2011].

Оптимизация минерального питания озимой пшеницы возможна лишь при гармоничном удовлетворении потребности растений всеми необходимыми элементами питания - макро-, мезо- и микроэлементами.

Оценка состояния химизации земледелия в России проведена В.Н. Ку-деяровым и В.М. Семеновым [2004]. По их данным вынос азота, фосфора и калия с урожаями сельскохозяйственных культур значительно превышает их поступление в почву с удобрениями, поэтому снижается плодородие почвы.

Целенаправленное регулирование уровня плодородия почв путем поддержания положительного баланса элементов питания в системе «почва-удобрение-растение», реализация потенциальной продуктивности современных интенсивных сортов озимой пшеницы и получение высококачественного зерна невозможны без систематического применения макро-, мезо- и микроудобрений.

Все это требует совершенствование существующих систем удобрений с целью повышения не только продуктивности агроценоза, но и сохранения и воспроизводства плодородия почв. Еще Ю. Либих [1936] писал, что истощение плодородия почв приводит к обнищанию и разорению проживающего на них населения.

За последние 10-15 лет резко возросло производство и реализация на рынке различных видов агрохимических средств. Количество зарегистрированных в «Государственном каталоге пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации» новых видов органических, органоминеральных удобрений и биопрепаратов возросло с 31 до 1181 наименований. Получаемые и поступающие на рынок новые формы удобрений должны пройти всестороннюю оценку, включая проведение санитарно-гигиенической, токсикологической, агроэкономической и экологической экспертиз [А.И. Еськов, С.М. Лукин, С.И. Тарасов, 2006]. Из большого ассортимента каталога в основу исследований взяты два новых поликомпонентных удобрения - Микромак и Микроэл, так как благодаря своему хими-

ческому составу они способны наиболее полно обеспечить растения недостающими в почвах региона подвижными формами элементов питания и увеличить продуктивность важнейшей культуры - озимой пшеницы.

Проблема применения поликомпонентных удобрений на посевах озимой пшеницы с каждым годом приобретает большую актуальность, так как ежегодно большое количество не только макро-, мезо-, но и микроэлементов выносится из почвы урожаем, потребность этой культуры в удобрениях особенно резко выросла за последнее время, в связи с районированием на Кубани высокоурожайных интенсивных сортов, требующих повышенного обеспечения всеми необходимыми для роста и развития растений макро- и микроэлементами. К числу высокоэффективных поликомпонентных удобрений относятся Микромак и Микроэл.

Цель - агрохимическая оценка и разработка технологии применения поликомпонентных удобрений Микромак и Микроэл при выращивании озимой пшеницы на черноземе выщелоченном Западного Предкавказья.

В задачи исследований входило:

- изучить влияние поликомпонентных удобрений на динамику содержания минерального азота, подвижного фосфора и обменного калия в черноземе выщелоченном под посевами озимой пшеницы;

- определить содержание азота, фосфора и калия в надземной части растений озимой пшеницы в зависимости от применяемой системы удобрений;

- рассчитать вынос и баланс элементов питания в системе «почва -удобрение - растение», а также коэффициенты использования их растениями озимой пшеницы из удобрений;

- определить экономическую эффективность применения поликомпонентных удобрений на посевах озимой пшеницы;

- разработать рекомендации производству по совершенствованию системы удобрения при возделывании озимой пшеницы на черноземе выщелоченном Западного Предкавказья.

Научная новизна. Впервые на черноземе выщелоченном Западного Предкавказья проведено исследование по оценке эффективности использования под озимую пшеницу современных поликомпонентных удобрений Мик-ромак и Микроэл с различным химическим составом. Выявлены количественные изменения содержания азота, фосфора и калия в почве и растениях под действием удобрений. Рассчитаны хозяйственный вынос и коэффициенты использования элементов питания растениями из удобрений. Определена экономическая эффективность применения поликомпонентных удобрений на посевах озимой пшеницы.

Практическая значимость. Результаты настоящей работы дают возможность производственникам повысить агроэкологическую эффективность системы удобрения озимой пшеницы при выращивании ее на черноземе выщелоченном в условиях Западного Предкавказья. Использование поликомпонентных удобрений для предпосевной обработки семян и некорневой подкормки ве-гетирующих растений способствует повышению количества и качества урожая и обеспечивает экологическую стабильность агрофитоценоза, при производстве экономически обоснованной, биологически полноценной продукции.

Связь темы с планом научных исследований ФГБОУ ВПО «Кубанский госагроуниверситет». Диссертационная работа выполнена на опытном поле Кубанского государственного аграрного университета в соответствии с тематикой научно-исследовательской работы (№ государственной регистрации 01200606825, 01200113457) в 2008-11 гг.

Апробация работы. Результаты исследований ежегодно докладывались и получили одобрение на заседаниях кафедры агрономической химии Кубанского госагроуниверситета (2009-2012 гг.); на конференциях среди сотрудников факультета агрохимии и почвоведения (2010-2012 гг.); на всероссийских научно-практических конференциях молодых ученых (2008-2010 и 2012, г.Краснодар). Инновационный проект, созданный по результатам исследований, удостоен серебряной медали в г. Москве на выставке «Золотая осень - 2011». " :'

Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, в которых отражено содержание диссертации, в том числе одна статья - в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, 11 приложений, списка использованной литературы. Работа изложена на 124 страницах текста в компьютерном исполнении, содержит 11 таблиц, 6 рисунков. Список литературы включает 159 наименований, в том числе 35 - зарубежных авторов.

Основные положения, выносимые на защиту:

- при внесении минеральных удобрений на черноземе выщелоченном Западного Предкавказья под посевами озимой пшеницы наблюдается более высокое содержание минерального азота, подвижного фосфора и обменного калия в течении вегетации растений;

- применение поликомпонентных удобрений позволяет поддерживать высокое содержание элементов питания в растениях во все фазы вегетации озимой пшеницы;

- экономическая эффективность от применения поликомпонентных удобрений на посевах озимой пшеницы выше;

- усовершенствованная система удобрений озимой пшеницы создает положительный баланс элементов минерального питания в системе «почва -удобрение - растение».

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ ПОД ОЗИМУЮ ПШЕНИЦУ

(обзор литературы)

1.1 Требования к почве и особенности минерального питания растений

Экологический оптимум почвенных характеристик для озимой пшеницы можно определить следующими показателями: содержание гумуса >3-4 %, запасы органического вещества 300-600 т/га, что обеспечивает потенциальное богатство почв азотом и фосфором; плотность корнеобитаемой толщи около 1,35 г/см ; хорошая оструктуренность профиля; близкая к нейтральной реакция среды и связанная с этим слабая выщелоченность почв от щелочноземельных катионов, высокое содержание доступных растениям кальция, магния, калия, кремния, серы, железа и микроэлементов. Такие условия характерны для глубоких структурных легко- и тяжелосуглинистых почв. Легкие, особенно песчаные и супесчаные, почвы для пшеницы малоплодородны. Снижается продуктивность и на тяжелых бесструктурных почвах. Недостаточно благоприятны для нее различные типы слитоземов - слитые черноземы, смольницы, тырсы, регурьт. На этих почвах озимая пшеница склонна к вымоканию. Для нее неблагоприятны заболоченные, пониженные места рельефа. Надежнее всего размещать озимую пшеницу на участках с незначительным восточным или западным склонами [В.Ф. Вальков, Т.В. Денисова, K.M. Казеев и др., 2010].

В Российской Федерации основные посевы озимой пшеницы сосредоточены на черноземах. Они имеют благоприятные для роста и развития этой культуры агрохимические и водно-физические свойства. В них содержится в среднем 5-7 % гумуса. Черноземы отличаются от других типов почв большой мощностью гумусового горизонта, достигающей иногда до 1,0-1,5 м. Характерная особенность черноземов в том, что количество гумуса в них убывает

постепенно от верхних горизонтов к нижним. В этих почвах в большинстве случаев в первом минимуме находится азот, поэтому наибольшее влияние на урожайность сельскохозяйственных культур оказывает азотные удобрения [Л.И. Громова, Н.А. Гесева, Е.В. Чернега, 2003]. Почвенно-поглощающий комплекс черноземных почв насыщен кальцием и магнием, причем преобладает кальций, на долю которого приходится более 90 % суммы обменных катионов. Черноземы, как правило, хорошо оструктурены, благодаря большому количеству водопрочных агрегатов не уплотняются, не заплывают, их равновесная плотность находится в оптимальных пределах для роста корневой системы - около 1,2 г/см3.

Сложение черноземных почв и их физико-химические свойства способствуют мощному развитию корневой системы, более экономному расходу воды и питательных веществ. На таких почвах корни озимой пшеницы проникают на глубину до 250-300 см и используют питательные вещества и воду из глубоких горизонтов корнеобитаемого слоя [И.Ф. Гаркуша, М.М. Яцук, 1975].

Большинство черноземных почв страны имеют нейтральную или слабокислую реакцию (рН 6,0-7,5), наиболее отвечающую потребностям растений озимой пшеницы. Высокие урожаи пшеницы, по мнению Д.Н. Прянишникова [1931], можно получать именно при реакции почвенного раствора близкой к нейтральной (рНводн 6,8-7,0). В плодородных черноземах Северного Кавказа, Центрально-Черноземной зоны, Поволжья показатель рН в течение вегетационного периода колеблется от 7,0 до 7,4, на некоторых почвах повышается до 7,8-7,9. Такие значения рН не препятствуют получению высоких'и устойчивых урожаев озимой пшеницы.

В южных и юго-восточных районах Российской Федерации значительные площади посевов озимой пшеницы размещены на каштановых почвах, которые по содержанию гумуса и питательных веществ несколько уступают черноземам. В большинстве случаев количество гумуса в них колеблется от 2 до 5 %, а мощность гумусового горизонта равна 35-55 см. Содержание валового азота составляет 0,15-0,20 %, валового фосфора и калия - соответствен-

но 0,06-0,15 % и 0,5-1,0 %. Количество подвижного фосфора в этих почвах небольшое и колеблется в пределах 50-100 мг/кг почвы. Реакция почвенного раствора в верхних горизонтах преимущественно слабощелочная: рНводи 7,27,5 [А.Х. Шеуджен, Т.Н. Бондарева, Л.М. Онищенко, 2012].

На серых лесных и подзолистых почвах в стране размещены относительно небольшие площади посева озимой пшеницы. Высокие урожаи на серых лесных почвах получают лишь при внесении органических и минеральных удобрений. На подзолистых почвах Нечерноземной зоны хорошие урожаи озимой пшеницы дает после внесения удобрений и известкования.

Пшеница - среднесолеустойчивая культура. Для нее характерны следующие показатели порога токсичности солей и их ионов, снижающих урожай на 25 %: содово-хлоридное засоление (сумма) - 0,11 %, НС03 - 0,05 %, С1 -0,01 %; хлоридно-сульфатное засоление (сумма) - 0,17 %, С1 - 0,02 %, 804 ~ -0,08 %. При высокой обеспеченности элементами минерального питания соле-устойчивость растений озимой �