Эффективность диатомита и минеральных удобрений в технологии возделывания озимой пшеницы

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДИАТОМИТА И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ В ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ

А.Х. Куликова, Е.А. Яшин, Е.В. Данилова

Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия

В условиях дороговизны минеральных удобрений и практически полного прекращения их применения каждый регион ищет свои местные ресурсы, которые можно было бы использовать как для повышения продуктивности культур, так и сохранения плодородия почвы. Особый интерес в этом отношении представляют природные сорбенты - минералы и породы, обладающие уникальными адсорбционными, ионообменными и каталитическими свойствами. К ним относятся: цеолиты, опал-кристобалитовые породы (опоки, трепелы, диатомиты), бентонитовые и палыгорскитовые глины, глаукониты, вермикулиты и перлиты (Дистанов, 1989).

Ульяновская область богата диатомитами, общие запасы которых оцениваются в 80 млн. м3. Диатомиты представляют из себя осадочные, очень легкие породы, состоящие из цельных створок диатомовых водорослей и их обломков. С агрономической точки зрения они обладают рядом важных свойств. Во-первых, это сорбенты с высокой адсорбционной (удельная поверхность 20-50 м2/кг ' 103) и ионообменной способностью (0,8-0,12 г-экв/кг), в связи с чем могут удерживать влагу в пахотном слое при внесении в почву и элементы питания от выноса за пределы корнеобитаемого слоя, которые затем постепенно высвобождаются и используются растениями. Во-вторых, диатомиты (как и другие высококремнистые породы) содержат в своем составе до 1-2 % (в зависимости от месторождений) калия и серы, а также ряд микроэлементов. Но, прежде всего, диатомит - это кремниевое удобрение, содержащее до 85 % окиси кремния, в том числе аморфного до 50 % и более.

Изучение роли кремния в природе, в том числе жизни растений, имеет двухвековую историю и представлено в научной литературе, посвященной использованию кремниевых удобрений (Воронков, Зелчан, Луцевич, 1978; Водяницкий, 1984; Матыченков, Бочарникова, Аммосова, 2002; Самсонова, 2005).

Кремний является составной частью всех растений и его количество в сухой массе составляет 1-2 %, в золе - от 20 до 90 %. Наиболее интенсивно ассимилируют кремний из почвы хвощи, папоротники, злаки (рис, овес, ячмень, просо, кукуруза и др.). Установлено, что кремний играет защитную роль при стрессовых ситуациях (насекомые вредители, грибные заболевания, воздействие низких и высоких температур, химическое загрязнение и т.д.). Кремниевые соединения способствуют переходу недоступных фосфатов в доступные формы, а также препятствуют трансформации фосфорных удобрений в недоступные. При внесении в почву кремниевых соединений возможно улучшение азотного питания растений через их стимулирующее влияние на развитие почвенной микрофлоры.

Кремний - второй элемент после кислорода по распространению на нашей планете. В почвах его среднее содержание составляет около 33 %. В силу устоявшегося мнения, что кремний не играет важной роли в физиологии растений (в отличие от МРК и микроэлементов) и является только балластным элементом (Матыченков, Бочарникова, Аммосова, 2002), кремниевые удобрения в нашей стране не производили (хотя вопрос этот был поставлен в 70-е годы прошлого века). Поэтому целью на-

ших исследований стало изучение эффективности использования диатомита в технологии возделывания озимой пшеницы как в чистом виде, так и совместно с минеральными удобрениями.

Влияние диатомита, минеральных удобрений и совместного их применения на урожайность и качество продукции озимой пшеницы изучали на опытном поле Ульяновской ГСХА. В опыте использован диатомит Ин-зенского месторождения Ульяновской области, в качестве азотного удобрения применяли мочевину, фосфорного - двойной суперфосфат, калийного - хлористый калий. Схема опыта включала 15 вариантов. Площадь учетных делянок - 20 м2, повторность четырехкратная, расположение делянок рендомизированное, учет урожая сплошной поделяночный. Возделывали озимую пшеницу сорта Базальт. Почва опытного поля чернозем выщелоченный среднемощный с содержанием гумуса - 4,3 %, подвижных форм фосфора и калия (по Чирикову) - 168 и 150 мг/кг почвы, рНКС1 - 5,8. Диатомит и минеральные удобрения вносили под основную обработку.

Все анализы почвенных и растительных образцов проведены по соответствующим ГОСТам в Федеральном государственном учреждении САС «Ульяновская», качественный состав диатомита исследовали в аналити-ко-технологическом сертификационном испытательном центре ЦНИИ геолнеруд МПР России.

Как показали результаты, диатомит существенно влиял на урожайность озимой пшеницы (табл. 1). При этом прибавка урожайности при использовании диатомита в качестве удобрения в дозе 3 т/га оказалась такой же, что и при внесении М40Р40К40. Добавление 40 кг д.в./га азота к диатомиту (3 т/га) повышало урожайность озимой пшеницы по отношению к контролю в среднем за 2 года на 0,6 т/га, или на 38,7 %, по отношению к варианту с диатомитом - на 0,28 т/га (15 %). Более высокая урожайность была получена только в варианте с использованием диатомита (5 т/га) совместно с полными дозами минеральных удобрений. Однако разница в урожайности между данным вариантом и вариантом с совместным внесением диатомита 3 т/га и М40 в 2004 г. несущественна, а в 2005г. - на уровне НСР05.

Таким образом, для формирования более высокой урожайности (по сравнению с другими вариантами) необходимо использовать диатомит в дозе 3 т/га совместно с мочевиной в дозе 40 кг/га д.в. Применение РК на фоне диатомита 3 т/га и увеличение нормы его до 5 т/га при возделывании озимой пшеницы, как будет показано ниже, экономически не оправдывается из-за больших расходов на транспортировку и внесение диатомита, а также дороговизны минеральных удобрений.

По-видимому, внесение диатомита в дозе 3 т/га и мочевины 40 кг/га д.в. создает наиболее оптимальные для пшеницы условия питания на черноземе выщелоченном по макро - (в том числе и кремнию) и микроэлементам. В условиях Среднего Поволжья средний вынос озимой пшеницей азота составляет 3,5 кг на 1 ц продукции, фосфора - 1,3 кг, калия 2,5 кг. Если учесть, что в диатомите присутствует до 1 % и более процента калия, то

1. Влияние диатомита и его смесей с минеральными удобрениями на урожайность озимой пшеницы

Вариант Урожайность, т/га

2004 г. 2005 г. Среднее

Контроль 1,83 1,27 1,55

N40? 40К40 2,17 1,47 1,82

Диатомит 3т/га 2,28 1,4б 1,87

Диатомит 3т/га +М20 2,47 1,51 1,99

Диатомит 3т/га + М40 2,б8 1,б2 2,15

Диатомит 3т/га + М40 Р20 2,51 1,55 2,03

Диатомит 3т/га + М40Р20К20 2,44 1,б2 2,03

Диатомит 3т/га + М40Р40К20 2,52 1,б8 2,10

Диатомит 3т/га + М40Р40К40 2,4б 1,б5 2,0б

Диатомит 5 т/га 2,53 1,58 2,0б

Диатомит 5 т/га + М40 2,бб 1,б7 2,17

Диатомит 5 т/га + М40Р20 2,б1 1,б8 2,15

Диатомит 5 т/га + М40Р40К20 2,б5 1,б7 2,1б

Диатомит 5 т/га + М40Р40К40 2,74 1,73 2,24

Диатомит 5 т/га + ^0Р20К20 2,б1 1,70 2,1б

НСР05 0,17 0,11

нормы его в 3-5 т/га обеспечивают поступление в почву до 50 кг/га К2О. Следовательно, при использовании диатомита в качестве удобрения полностью удовлетворяется потребность растений в данном элементе. Что касается фосфорных удобрений, данные опытов подтверждают многочисленные литературные сведения об улучшении фосфорного питания растений под влиянием кремниевых соединений. Механизм их действия рассмотрен в публикациях М.Г. Воронкова и др. (1978) и В.В. Маты-

ченкова и др. (2002). К тому же потребность злаков в фосфоре ниже, чем в азоте более чем в 2,5 раза, а в калии - в 1,4 раза. Что касается наших опытов, вынос азота, фосфора и калия пшеницей на единицу продукции заметно ниже, чем средние показатели по региону и с уверенностью можно утверждать, что при возделывании озимой пшеницы на черноземе выщелоченном и использовании в качестве удобрения диатомита (3 т/га) нет необходимости вносить фосфорные и калийные удобрения.

А.А. Ермолаевым (1993) экспериментально доказано стимулирующее действие кремнийсодержащих удобрений на активность почвенной микрофлоры, в т.ч. на численность аммонифицирующих бактерий (Bac. Idosus, Bac. Megaterium, Bac. mycoides), актиномицетов и бактерий, разлагающих клетчатку (Citophaga, Eubacterie, Cellvibrio), а также на количество анаэробных азотфик-сирующих бактерий Clostridium Pasterianum, которые обогащают почву связанным азотом. По нашим данным при внесении диатомита в почву наблюдался небольшой сдвиг в содержании как нитратного, так и аммиачного азота в почве в сторону их увеличения.

Необходимо отметить, что наличие высокой адсорбционной поверхности в диатомите способствует сохранению и более экономному расходованию влаги в течение вегетационного периода. В наших опытах запасы продуктивной влаги в пахотном слое почвы перед посевом культуры при внесении диатомита были на 3-6 мм выше; в метровом слое в отдельные годы на 20-25 мм. Коэффициент водопотребления снижался на 19 %.

Внесение диатомита под пшеницу приводило к достоверному улучшению всех показателей качества продукции, особенно содержания клейковины (табл. 2).

2. Влияние диатомита и его смесей с минеральными удобрениями на качество зерна озимой

Вариант Азот, % Р2О5, % К2О, % Si, % Клейковина, % ИДК ед. Нитраты Нитриты

Контроль 2,37 0,93 0,55 4,б9 22,1 83 4б 1,7

N40? 40К40 2,53 1,04 0,58 4,б8 22,б 81 48 1,б

Диатомит, 3т/га 2,4б 1,02 0,55 5,85 23,0 75 41 1,4

Диатомит, 3т/га + М20 2,40 0,95 0,57 5,74 23,0 80 47 1,3

Диатомит, 3т/га + М40 2,41 0,94 0,55 5,78 23,3 78 45 1,4

Диатомит, 3т/га + М40Р40К40 2,48 0,97 0,55 5,б8 23,4 78 4б 1,5

Диатомит, 5т/га + М40Р40К40 2,50 0,99 0,б0 б,10 23,4 77 43 1,5

3. Экономическая эффективность возделывания озимой пшеницы

Показатель Варианты опыта

Контроль (без удобрений) N40P 40K40 Диатомит, 3 т/га Диатомит, 3 т/га + N40 Диатомит, 3 Т/га + N40P40K40 Диатомит, 5 т/га + N40P 40K40

Урожайность, т/га 1,55 1,82 1,87 2,15 2,0б 23,4

Стоимость продукции с 1 га, руб 5425 б370,0 б545,0 7525 7210,0 8190

Производственные затраты на 1 га, руб 4298,9 б 190,3 489б,9 5355,3 б271,3 б920,0

Себестоимость 1 ц, руб 277,35 340,13 2б1,9 249,08 304,43 295,73

Условный чистый доход, руб/га 112б,1 179,7 1б48,1 21б9,7 938,73 1270,0

Уровень рентабельности, % 2б 3 34 41 15 18

Особо следует отметить, что содержание кремния в зерне озимой пшеницы значительно выше, чем других элементов и в среднем составляет 5,5%. При внесении диатомита в почву накопление кремния в продукции увеличивалось на 25-30%. Общий вынос кремния озимой пшеницей составил 72-136 кг/га. Следовательно, потребность растений в кремниевых удобрениях несомненна.

Анализ экономической эффективности показал, что, несмотря на достаточно высокие затраты на

транспортировку и внесение, применение диатомита в чистом виде в норме 3 т/га рентабельно. Совместное внесение диатомита с мочевиной в дозе 40 кг/га д.в. повышало уровень рентабельности на 15% по сравнению с контролем и на 38% - с полной дозой минеральных удобрений. Использование диатомита совместно с полным минеральным удобрением как в норме 3 т/га, так и 5 т/га экономически менее рентабельно, чем возделывание озимой пшеницы без удобрений.