Влияние различных систем удобрения на урожайность семян и содержание масла у подсолнечника в условиях зоны недостаточного увлажнения Краснодарского края

МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 2 (141), 2009

С.И. Баршадская1,

доктор сельскохозяйственных наук

А.А. Романенко2, доктор сельскохозяйственных наук А.А. Квашин1,

кандидат сельскохозяйственных наук

:ГНУ Северокубанская опытная станция Краснодарского НИИСХ им. П.П. Лукьяненко

2Краснодарский НИИ сельского хозяйства им. П.П. Лукьяненко

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ НА УРОЖАЙНОСТЬ СЕМЯН И СОДЕРЖАНИЕ МАСЛА У ПОДСОЛНЕЧНИКА В УСЛОВИЯХ ЗОНЫ НЕДОСТАТОЧНОГО

УВЛАЖНЕНИЯ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

Ключевые слова: система удобрения, урожайность, масличность, подсолнечник

УДК 631.5:633.854.78

Введение. Подсолнечник обладает достаточно высокой потенциальной продуктивностью и при оптимальном соотношении факторов жизнеобеспечения растения: влаги, тепла, света и питательных веществ - способен формировать урожайность маслосемян на уровне 3,5-4,0 т/га. Однако в силу различных причин в производственных условиях далеко не всегда реализуется биологический потенциал данной культуры.

Как правило, в севообороте подсолнечник должен возвращаться на прежнее место не ранее чем через 8-10 лет [1, 12], а после культур с глубокопроникающей корневой системой (сахарная свекла, многолетние травы) размещаться через 2-3 года. В последние время повышение концентрации его посевных площадей до 30-40 % привело к нарушению севооборотов и как следствие к резкому ухудшению фитосанитарного состояния полей, что стало причиной снижения урожайности подсолнечника и валовых сборов маслосемян.

В результате роста цен на удобрения и горюче-смазочные материалы большинство сельхозпроизводителей отказалось от внесения удобрений под данную культуру.

Однако результаты многофакторных стационарных опытов, полученные в различных регионах РФ, свидетельствуют о хорошей отзывчивости подсолнечника на условия минерального питания [5, 6 ,7].

Материалы и методы. Многочисленные исследования [2, 3, 4, 6, 7], проводившиеся в краткосрочных опытах, не раскрывают полной картины влияния удобрений на агрохимические показатели почвы и продуктивность растений, поскольку в них не изучалось влияние последействия ранее внесенных удобрений на рост и развитие культур севооборота, в том числе и подсолнечника. В этой связи проведение длительного стационарного опыта по оценке эффективности различных систем удобрений для конкретной почвенно-климатической зоны представлялось весьма актуальным.

Изучение влияния различных систем удобрения на продуктивность подсолнечника проводилось в северной зоне Краснодарского края с условиями недостаточного увлажнения в многофакторном стационарном опыте Государственного научного учреждения «Северокубанская сельскохозяйственная опытная станция» Краснодарского НИИСХ им. П.П. Лукьяненко в течении 30 лет (1979-2008 гг.). Использовали севообороты двух типов: зернопропашной и зернотравяно-пропашной. В настоящей работе в основном будут представлены экспериментальные данные, полученные в трёх ротациях зернопропашного севооборота. Структура севооборота следующая: насыщение зерновыми колосовыми культурами в первых двух ротациях севооборота 60 %, в треть-

ей - 50 %; пропашными и пропашно-техническими культурами 30 %, в т.ч. подсолнечником - 10 % севооборотной площади.

Целью исследований было изучить влияние различных сочетаний элементов питания и доз минеральных удобрений на агрохимические свойства чернозема обыкновенного, питательный режим почвы и продуктивность подсолнечника. В качестве объекта исследований выступал гибрид подсолнечника Арена ПР (оригинатор ООО «Сингента).

В данной работе экспериментальный материал представлен по 9 из 11 изучаемых в опыте вариантов. Схема внесения и количество минеральных удобрений в действующем веществе, применяемых под подсолнечник по ротациям севооборота, представлены в таблице 1. Калийные удобрения вносились под все культуры севооборота кроме подсолнечника, а в варианте № 8 калий был полностью исключен.

Согласно схеме опыта минеральные и органические удобрения под все культуры севооборотов вносили под основную обработку почвы. Повторность опыта 4-кратная.

Общая площадь делянки 190,4 м2, учетная - 126 м2. Агротехника возделывания культуры общепринятая, рекомендованная для данной почвенно-климатической зоны. Методика проведения исследований соответствует методике полевого опыта Б.А. Доспехова (1968, 1979).

Таблица 1 — Схема опыта

Вариант Система удобрения под подсолнечник Доза удобрения кг д.в./га севооборотной площади

I ротация

N Р К N Р К N Р К N Р К

1 Без удобрений (контроль) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 Минимальная доза К20Р30 24 27 18 24 27 18 19,2 25,5 27,5 22,4 26,5 18,0

3 Средняя доза ^„Р^ 48 54 36 48 54 36 38,5 51 35 45 53 36

4 Повышенная доза К80Р60 96 54 36 96 54 36 77 51 35 90 53 36

5 Высокая доза К80Р120 96 108 72 96 108 72 77 102 70 90 106 72

6 Средняя доза Р60 0 54 36 0 54 36 0 51 35 0 53 36

7 Средняя доза Ы40 48 0 36 48 0 36 38,5 0 35 45 0 36

8 Средняя доза ^„Р^ 48 54 0 48 54 0 38,5 51 0 49 53 0

9 Органоминеральная система К40Р60 + после-действие 60 т/га навоза 48 54 36 48 54 36 38,5 51 35 45 53 36

12 т/га навоза 12 т/га навоза 12 т/га навоза 12 т/га навоза

Результаты и обсуждение. Почва опытного участка - мощный малогумусный обыкновенный (карбонатный) чернозем на лесовидном суглинке. Глубина гумусового горизонта 110-116 см. Перед закладкой опыта пахотный (0-30 см) слой почвы характеризовался следующими арохимиче-скими показателями: содержание гумуса по И. Тюрину - 3,86-3,90 %, запас общего азота - 0,227 %, минерального 10 мг/кг почвы, валового фосфора - 0,16-0,22 %, подвижных фосфатов по Мачигину - 12,9 мг/кг почвы, валового калия - 1,7-2,0 %, обменного - 387 мг/кг, реакция почвенного раствора слабощелочная (рНвод 8,0-8,1).

Климат северной зоны Краснодарского края умеренно-континентальный с безморозным периодом 188-194 дня, сумма эффективных температур 3532 оС, среднемноголетнее количество осадков (1961-2008 гг.) 577,7 мм. Погодные условия в годы проведения исследований, в том числе и по ротациям севооборота, отличались как по условиям увлажнения, так и температурному режиму. Так, среднегодовое количество осадков за первую ротацию севооборота было близким к сред-немноголетнему показателю с небольшим дефицитом (16,2 мм). Во второй и третьей ротациях севооборота количество осадков за сельскохозяйственный год превышало средний уровень на 99,4 и 42,4 мм (677,1 и 620,1 мм соответственно) при сумме положительных температур 4155,2 и 4667,0 оС.

Однако по влагообеспеченности предпосевного и вегетационного периодов культуры годы отличались неравномерностью распределения осадков со значительным варьированием по месяцам (табл. 2).

Таблица 2 — Гидротермические показатели в годы проведения исследований, среднее за 1979-2008 гг.

Показатель Месяц

апрель май июнь июль август сентябрь

Количество осадков, мм - среднемноголетнее 39,5 61,3 74,6 50,5 46,6 40,8

-варьирование по годам 2,2-107,8 0-275,5 0,8-192,6 1,9-155,8 0,5-209,1 8,0-196,3

Среднесуточная температура воздуха,0С 11,9 17,7 21,4 24,2 23,3 18,1

-варьирование по годам 7,0-15,2 14,1-21,6 18,5-23,4 21,9-27,0 20,8-28,2 15,0-22,8

Гидротермический коэффициент, кол-во лет: <1,0 14 12 13 19 25 19

1,0-1,5 6 9 4 5 3 8

1,6-2,0 6 6 5 4 1 1

2,1-3,0 3 2 6 2 1 1

>3,0 1 1 2 - - 1

При среднемноголетнем количестве осадков за год 569,9 мм 14 лет из 30 имели засушливый предпосевной период. Засуха наблюдалась в 19 и 25 случаях в июле и августе соответственно, когда проходят критические по отношению к влаге периоды цветения, формирования и налива семян подсолнечника. И только 1-4 года в данные межфазные периоды условия влагообеспеченности были близки к оптимальным значениям для культуры. Коэффициент парной корреляции между урожайностью и количеством осадков в эти межфазные периоды имел тесную отрицательную зависимость (г = - 0,708-0,812).

Известно, что длительное применение удобрений оказывает значительное влияние на агрохимические свойства почвы, изменяя содержание в ней общих запасов и подвижных форм основных элементов минерального питания [7, 8, 9].

Результаты мониторинговых исследований 1979-2008 гг. показали, что под влиянием длительного применения удобрений изменились показатели содержания общего гумуса, валовые запасы азота и фосфора, а также подвижные их формы. Изменения эти имели накопительный характер. Так, за первую ротацию севооборота за счет равномерного поступления органического вещества растительных остатков и их гумификации содержание гумуса в сравнении с исходным возросло на 0,02-0,06 % (рис. 1). Использование средней дозы полного минерального удобрения ^48Р54К36) обеспечило увеличение органического вещества почвы на 0,09 %. При органоминеральной системе, сочетающей среднюю дозу NРК и 12 т/га навоза на гектар севооборотной площади, и при высокой дозе полного минерального удобрения ^96Р108К72) содержание общего гумуса увеличилось к

концу ротации до 4,09-4,03 %, что выше исходного показателя на 0,20-0,13 %.

%

4,2 -[

1

-

Без удобрения N j N ; ;Р 3 N Р5 } + 12 т/ г а н авоз а

(ко нтр '."'Л ь) система удо прения

Ротация севооборота:

первая

Рисунок 1 - Динамика содержания гумуса по ротациям севооборота в зависимости от системы удобрения

Во второй ротации (1989-1998 гг.) за счет наложения определенных систем удобрения и большего возмещения в почву свежего органического вещества, включения их в процесс гумусо-оборазования количество гумуса в среднем за ротацию соответственно вариантов составило 4,004,10 %. В третьей ротации (1999-2008 гг.) произошло некоторое (по 0,04-0,06 %) снижение содержания гумуса, что связано со снижением степени гумификации растительных остатков из-за неблагоприятных по увлажнению условий 1999-2003 и 2007-2008 гг., а также значительной минерализацией гумуса на формирование достаточно высокого урожая культур севооборотов (г = 0,802).

Взаимодействуя с почвой, минеральные удобрения изменяли её агрохимические свойства, повышая эффективное плодородие. На концентрацию подвижных форм азота, фосфора и калия в почве существенно влияет соотношение культур в севообороте. В связи с этим систематическое длительное применение органических и минеральных удобрений определяет основные параметры почвенного плодородия. С годами эти изменения достигают определённого баланса, поддерживающего содержание основных элементов питания на исходном уровне, и даже незначительно увеличивают их концентрацию. Так, содержание минерального азота в пахотном слое почвы неудобренных вариантов стабилизировалось на уровне 10,9-15,7 мг/кг почвы, при органомине-ральной системе удобрения - 12,4-18,2 мг/кг почвы. Высокая доза полного минерального удобрения ^90Р106К72) удерживала содержание минерального азота на уровне 12,3-19,1 мг/кг почвы при среднем значении по севообороту 16,3 мг/кг.

Считается, что длительное внесение удобрений наиболее заметно сказывается на фосфорном режиме почвы [5].

При внесении удобрений концентрация Р2О5 в пахотном слое при размещении подсолнечника достигала наибольших значений в третьей ротации севооборота, кроме варианта со средней дозой удобрений (рис. 2). В сравнении с исходным содержанием фосфора (12,9 мг/кг почвы) обеспеченность почвы подвижными его формами согласно ротаций севооборота возросла при средней дозе удобрения на 7,8-14,9 мг/кг почвы, или на 60,4-115,5 %, при высокой - на 13,0-33,4 мг/кг (85,3-258,9 %), при органоминеральной системе - на 85,3-251,9 %, достигнув уровня 27,9-46,3 мг/кг почвы. Самое низкое содержание фосфора (11,7-13,3 мг/кг почвы) было отмечено в варианте без удобрений. Коэффициент корреляции между содержанием в почве подвижных фосфатов и урожайностью подсолнечника составляет г = 0,567.

Рисунок 2 — Динамика содержания подвижных фосфатов по ротациям севооборота в зависимости от системы удобрения в севообороте, мг/кг почвы

Обеспеченность почвы обменным калием в течение трех ротаций севооборота (19792008 гг.) представлена на рисунке 3, данные которого свидетельствуют о снижении его содержания

в пахотном слое на 4,0-23,8 % от исходного количества. Однако обеспеченность почвы К2О остается достаточно высокой - 294-356 мг/кг почвы. Доля влияния элементов минерального питания в формировании урожайности подсолнечника распределилась в следующей последовательности: N -16,3 %, Р2О5 - 32,1; К2О - 33,6 %.

Рисунок 3 - Динамика содержания обменного калия в зависимости от системы удобрения по ротациям севооборота, мг/кг почвы

На основании экспериментального материала нами проанализирован вопрос о влиянии условий минерального питания и общего плодородия почвы на продуктивность подсолнечника.

На естественно складывающемся фоне минерального питания контрольных вариантов урожайность подсолнечника формировалась за счет микробиологической деятельности почвы и минерализации органического вещества пожнивно-корневых остатков культур севооборота, основную роль в поступлении которых играет четкое чередование культур. По мере улучшения почвенного плодородия урожайность подсолнечника возрастала, достигнув более высоких показателей в третьей ротации севооборота (рис. 4).

т/га

3,0

2,0

1,0

0,0 -|----1----1---^

Бег удобрения Минеральная Органоминеральная

(ко нтр ол ь) : и сте м а удо 6 р е н ия

Ротация севооборота: И первая

Рисунок 4 - Динамика урожайности подсолнечника в зависимости от системы удобрения

В среднем за 30 лет проведенных исследований удобрения увеличивали семенную продуктивность подсолнечника в зернопропашном севообороте на 0,13-0,37 т/га, в зернотравянопропаш-ном - на 0,13-0,25 т/га.

Следует отметить, что максимальную урожайность в обоих севооборотах - 2,62-2,73 и 2,562,59 т/га - обеспечивали системы удобрения со средней, повышенной и высокой дозами азотно-фосфорных удобрений (табл. 3).

Таблица 3 - Урожайность подсолнечника в зависимости от системы удобрения в различных севооборотах, т/га

Система удобрения Севооборот Варьиро-вание по годам

зернопропашной зернотравяной

значение ± к контролю значение ± к контролю

Без удобрений (контроль) 2,30 - 2,34 - 1,37-3,07

^0Р30 2,54 0,24 2,50 0,16 1,43-3,30

N^60 2,67 0,37 2,59 0,25 1,59-3,35

^0Р60 2,65 0,35 2,59 0,25 1,56-3,32

^0Р120 2,62 0,32 2,56 0,22 1,42-3,46

Р60 2,55 0,25 2,50 0,16 1,28-3,54

N40 2,43 0,13 2,46 0,12 1,45-3,14

N40^0 2,63 0,33 2,52 0,18 1,49-3,48

^0Р60+последействие 60 т/га навоза 2,73 0,43 2,59 0,25 1,53-3,66

Наряду с вариантом без удобрений, низкая урожайность (2,43-2,46 т/га) получена при систематическом исключении фосфора из состава удобрений под все культуры севооборота. Применение повышенной (^0Р60) и высокой (^0Р120) норм удобрений под подсолнечник не обеспечило дополнительного сбора семян. Прибавки получены только относительно контрольных вариантов, а в сравнении со средней дозой (^0Р60) они неэффективны.

Особенность подсолнечника создавать жиронакопительную ткань - признак генетически обусловленный, но под влиянием технологических приемов может изменяться степень заполнения этой ткани синтезируемым маслом. К примеру, у современных сортов и гибридов подсолнечника масличность семян колеблется в пределах 48-56 % [10, 11].

В наших исследованиях установлено различие в содержании жира в семенах подсолнечника в вариантах с внесением удобрений: в зернопропашном севообороте оно было ниже контрольного значения на 0,6-1,9 %, а в зернотравянопропашном - выше на 0,3-1,3 %, но при несколько меньшей урожайности (табл. 4).

Таблица 4 - Содержание жира в семенах подсолнечника и сбор масла в зависимости от применяемых систем удобрения

Система удобрения Севооборот

зернопропашной зернотравянопро-пашной

содержа-ние, % сбор масла, т/га содержание, % сбор масла, т/га

Без удобрений (контроль) 52,9 1,22 50,5 1,18

^0Р30 52,0 1,32 51,7 1,29

^0Р60 51,0 1,36 51,2 1,33

^0Р60 50,7 1,34 50,1 1,30

^0Р120 50,7 1,33 51,3 1,31

Р60 52,6 1,33 51,1 1,28

N40 52,3 1,27 51,8 1,27

^0Р60 50,9 1,34 51,3 1,29

^0Р60+последействие 60 т/га навоза 50,6 1,38 50,8 1,32

Многочисленные опыты, проведенные ВНИИ масличных культур им. В.С. Пустовойта (г. Краснодар), а также исследователями научных учреждений Ставропольского края и Ростовской области, показали, что масличность семян может значительно изменяться под воздействием удобрений [11, 13].

Полученные нами за годы исследований экспериментальные данные согласуются с результатами исследований вышеуказанных авторов, однако имеются некоторые различия.

По мере увеличения доз удобрений масличность семянок уменьшалась на 1,0-1,3 и 0,51,6 %, оставаясь стабильной (на уровне 51,3-52,3 %) при системах удобрения с применением Р60 и N4^ Наибольший сбор масла (1,33-1,36 т/га) получен при внесении средней дозы азотно-фосфорных удобрений ^40Р60), превышение над контрольным вариантом здесь составило 0,14-0,15 т/га. Варианты с внесением повышенной и высокой доз удобрения не имели преимущества перед вышеуказанной системой удобрения как по величине урожая, так и по сбору масла. В связи с этим применение под подсолнечник ^0Р60 и ^оРш на черноземе обыкновенном с экономической точки зрения нецелесообразно, так как затраты на удобрения не окупаются дополнительными прибавками урожая.

Выводы. На основании полученных данных установлено, что под влиянием регулярного внесения удобрений под культуры севооборота посредством наложения оптимальных систем удобрений значительно возросло потенциальное плодородие чернозема обыкновенного, достигнув среднего и высокого уровня по обеспеченности пахотного слоя подвижными фосфатами. Количество обменного калия снизилось на 9,2-15,4 % в сравнении с исходным содержанием, установилось стабильное содержание азота минерального. Исходя из этого, для получения высоких урожаев подсолнечника необходим дифференцированный в соответствии с почвенным плодородием подбор доз удобрений, обеспечивающих максимально возможный урожай с минимальными затратами.

Урожайность подсолнечника при минимальной дозе (^0Р30) минеральных удобрений на 3,6-4,8 % уступает варианту, где применялась средняя доза азотно-фосфорных удобрений ^40Р60). При внесении повышенной и высокой доз удобрений формируется урожай семян подсолнечника на уровне варианта со средней дозой. Во второй и третьей ротациях севооборота урожайность подсолнечника в вариантах с применением удобрений по сравнению с первой ротацией оказалась выше на 0,25-0,27 т/га, или на 11-15 %.

Список литературы

1. Васильев, Д.С. Подсолнечник / Д.С. Васильев. - Краснодар, 1990. - 174 с.

2. Лигум, С.Т. Действие и последействие удобрений в связи с системой их применения на плодородие выщелоченных черноземов / С.Т. Лигум. - Киев, 1967. - С. 302.

3. Малюга, Н.Г. Агроэкологические основы совершенствования агротехнологий и систем земледелия / Н.Г. Малюга, В.Г. Кравченко. - Краснодар, 2003. - 431 с.

4. Трубилин, И.Т. Научные основы биологизированной системы земледелия в Краснодарском крае / И.Т. Трубилин, Н.Г. Малюга, В.П. Василько. - Краснодар, 2006. - 432 с.

5. Носко, Б.С. Влияние длительного применения удобрений на плодородие почвы и продуктивность севооборотов / Б.С. Носко. - М.: Колос, 1985. - 156 с.

6. Есаулко, А.Н. Пути оптимизации систем удобрений в севооборотах Центрального Предкавказья / А.Н. Есаулко. - Ставрополь: Агрус, 2006. - 303 с.

7. Агеев, В.В. Агрохимия / В.В. Агеев, А.И. Подколзин. - Ставрополь, 2005. - 484 с.

8. Вакал, Л.С. Влияние длительного применения удобрений на свойства мощного слабовы-щелоченного чернозема и урожай культур севооборота / Л.С. Вакал, В.Г. Литвин // Влияние длительного применения удобрений на плодородие почвы и продуктивность севооборотов: Науч. труды. - ВАСХНИЛ. - М.: Колос, 1974. - Вып. V. - С.16-34.

9. Чернецкий, А.И. Система удобрения в севообороте на черноземных почвах северных районов степи Украинской ССР / А.И. Чернецкий // Влияние длительного применения удобрений на плодородие почвы и продуктивность севооборотов: Науч. труды ВАСХНИЛ. - М.: Колос, 1974. - С. 35-44.

10. Каталог сортов и гибридов масличных культур технологий возделывания и средств защиты. ВНИИМК им. В.С. Пустовойта. - Краснодар, 2006. - 72 с.

11. Агеев, В.В. Особенности питания и удобрение сельскохозяйственных культур на юге России (учебное пособие) / В.В. Агеев, А.П. Чернов, А.П. Куйдан и др. - Ставрополь, 1999. - С. 72-80.

12. Стулин, А.Ф. Урожайность подсолнечника в севообороте при длительном применении удобрений / А.Ф. Стулин // Технические культуры. - 1990. - № 3. - С.11-12.

13. Тишков, Н.М. Применение удобрений под подсолнечник весной / Н.М. Тишков // Масличные культуры. - 1990. - № 2. - С.10-11.