Влияние органических и минеральных удобрений на урожайность и качество яровой пшеницы

DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11208 УДК 631.8:633.11

влияние органических и минеральных удобрений на урожайность и качество яровой пшеницы

и. в. ПонкрАтЕнковА1, старший научный

сотрудник

А. Ю. ГАвриловА1, научный сотрудник

Г. е. Мёрзлая2, доктор сельскохозяйственных

наук, главный научный сотрудник

С. П. волоШин2, кандидат биологических наук,

научный сотрудник

Смоленский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, ул. Нахимова, 21, Смоленск, 214025, Российская Федерация

2Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д. Н. Прянишникова, ул. Прянишникова, 31А, Москва, 127550, Российская Федерация

Резюме. Изучено влияние органоминеральньх систем удобрения на урожайность и качество зерна яровой пшеницы сорта МИС, а также на биологические свойства дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы. Цель исследований - определение оптимальных экологически безопасных доз подстилочного навоза и минеральных удобрений при выращивании яровой пшеницы. Работу проводили в 2007-2008 гг. на двух полях в условиях длительного полевого опыта Геосети по общепринятым методикам. Внесение одного навоза или минеральных удобрений способствовало достоверному росту урожайности (на 1,10 и 1,53 т/га, по сравнению с контролем) и повышало основные показатели качества зерна яровой пшеницы, совместное их применение увеличивало урожайность зерна в 1,5...2,1 раза, а также повышало содержание белка и массу 1000 зёрен. Азотные удобрения способствовали увеличению, а калийные - снижению, содержания белка в зерне яровой пшеницы, фосфорные - повышению массы 1000зёрен. Натура зерна практически не зависела от изучаемых в опыте систем удобрения и находилась в пределах обычных значений. Установлена тесная корреляционная связь между показателями качества и урожайностью яровой пшеницы. При повышении массы 1000 зёрен на 1 г урожайность увеличивалась на 0,14 т/га, а при росте содержания белка на 1 % - на 0,21 т/га. Максимальное увеличение численности микроорганизмов (до 66,4 кл/г х 106), а также повышение целлюлозоразрушающей способности (до 58,3.59,6 %) наблюдали при одностороннем применении навоза и совместном его использовании с минеральными удобрениями. На основании полученных данных под яровую пшеницу при возделывании на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве рекомендуется применять органоминеральную систему удобрений в дозах не менее NfsPacftm на фоне 40 т/га подстилочного навоза КРС. Ключевые слова: минеральные удобрения, навоз, яровая пшеница, урожайность, качество, дерново-подзолистая почва, биологическая активность.

Для цитирования: Влияние органических и минеральных удобрений на урожайность и качество яровой пшеницы / И. В. Понкратенкова, А. Ю. Гаврилова, Г. Е. Мёрзлая и др. // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 12. С. 31-33. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11208.

Получение высоких урожаев высококачественного зерна в значительной степени возможно при использовании научно обоснованных, экологически безопасных систем удобрения, что особенно важно для дерново-подзолистых почв Центрального района Нечерноземной зоны Российской Федерации, которые характеризуются низким естественным плодородием. Применение завышенных доз минеральных удобрений может вызывать негативные изменения в агроценозах, в связи с чем актуальна разработка сбалансированных систем удобрения под сельскохозяйственные культуры, обеспечивающие высокий агроэкологический эффект [1, 2].

Важным источником углерода и питательных элементов, необходимых для растений, служат органические удобрения. Они содержат азот, фосфор, калий, микроэлементы, стимуляторы роста, другие вещества и большое количество полезных микроорганизмов. Органические удобрения улучшают водно-физические и агрохимические свойства почв, реакцию среды, повышают биологическую активность, улучшают гумусовое состояние. Важная функция органических удобрений - оптимизация круговорота питательных веществ в земледелии путем их рециклинга после отчуждения с урожаем и использования растительной продукции на корм и подстилку животным [3, 4].

Для обеспечения бездефицитного баланса гумуса в почвах России требуется вносить в среднем на 1 га пашни не менее 8 т органических удобрений в пересчете на подстилочный навоз. Сегодня, по данным МСХ РФ, в среднем по стране вносят не более 1,1.. .1,3 т/га органических удобрений, а в среднем по Смоленской области - 1,9 т/га. В таких условиях необходимо полнее использовать все возможные ресурсы органических веществ на местах. Наиболее полная оценка действия удобрений в системе почва-растение возможна в длительных полевых многофакторных опытах, которые служат важной нормативной базой для решения вопросов питания растений и эффективного применения удобрений в агропромышленном производстве.

Цель исследования - установить эффективные и экологически безопасные дозы и сочетания подстилочного навоза и минеральных удобрений и их влияние на урожайность и качество зерна яровой пшеницы.

Условия, материалы и методы. Влияние органических и минеральных удобрений на урожай и качество яровой пшеницы сорта МИС изучали в 2007-2008 гг. в условиях длительного полевого опыта (в севообороте овёс на зелёный корм - озимая рожь - ячмень - моголетние травы 1-го и 2-го годов пользования - яровая пшеница - овёс), заложенного в 1978 г. в п. Ольша Смоленской области, на двух полях. Почва опытного участка дерново-подзолистая легкосуглинистая, перед закладкой характеризовалась следующие агрохимическими показателями пахотного слоя: рН - 5,5.5,6, содержание гумуса (по Тюрину) - 1,5.2,0 %, общего азота (по Кьельдалю) - 0,10.0,15 %, подвижного фосфора и калия (по Кирсанову) - соответственно 140.170 и 100.150 мг/кг.

Опыт включает 6 уровней (0, 1, 2, 3, 4, 5 единичных доз) каждого фактора (азотные, фосфорные и калийные минеральные удобрения, навоз). Площадь делянки -112 м2 (7 м х 16 м). Повторность опыта трехкратная. Предшественник - многолетние травы.

В опыте в качестве минеральных удобрений использовали аммиачную селитру ^ - 34 %), простой суперфосфат (Р2О5 - 30 %) и хлористый калий (К2О - 57 %), которые вносили под предпосевную культивацию. Полуперепревший навоз крупного рогатого скота применяли один раз за ротацию севооборота в 2002 г. под вспашку перед посевом озимой ржи. Навоз имел влажность 66,3.71,5 %, содержал (в расчете на сырое вещество) 0,45.0,50 % общего азота, 0,20.0,23 % фосфора, 0,75.0,80 % калия. Концентрация тяжелых металлов была невысокой: Zn - 7,42, Са - 0,13, Сг -1,13, N - 0,13, Си - 0,63 мг/кг (на сухое вещество). Содержание органического вещества (на сухую массу) варьировало от 49,1 до 68,6 %, отношение С^ - 18.19:1. С дозой навоза

3,3 т/га при влажности 70 % в почву поступало в расчете на 1 га севооборотной площади 580 кг органического вещества, 15 кг азота, 7 кг фосфора, 22 кг калия.

За единичную дозу под яровую пшеницу было принято следующее количество удобрений: N30, P30, Kg0, навоз 20 т/ га. Известкование осуществляли по полной гидролитической кислотности под картофель в первой и второй ротациях севооборота (в 1978 и 1990 гг.). Полевые и лабораторно-аналитические исследования проводили в соответствии с общепринятыми методиками [5, 6]. Математическую обработку опытных данных осуществляли методом дисперсионного анализа по Б. А. Доспехову с использованием компьютерной программы STAT VNIIA [7].

Агрометеорологические условия в годы проведения опыта различались по количеству осадков и температуре. В мае и июне 2007 г. сумма осадков была близкой к среднемноголетней, а в апреле, июле и августе - в 2 раза меньше. Температура воздуха в основном превышала норму, за исключением июля, который был холоднее на 0,4 оС. Гидротермический коэффициент был ниже нормы. В 2008 г. температура воздуха практически не отличалась от среднемноголетней, количество выпавших осадков превышало норму на 10 %, ГТК также был выше нормы.

результаты и обсуждение. Урожайность яровой пшеницы в первом и во втором полях в контрольном варианте составила 1,82 и 2,04 т/га, или в среднем 1,93 т/га (табл. 1). В среднем за два года исследований при одностороннем внесении азота (3000), фосфора (0300), калия (0030) и навоза (0003) выход зерна увеличивался на 1,13; 1,14; 0,84 и 1,10 т/ га соответственно. Использование полного минерального удобрения (3330) повышало урожайность на 80 %. Максимальный в опыте сбор зерна достигался при совместном внесении органических и минеральныхудобрений в варианте 5555, прибавка составила 106 % к контролю.

Согласно уравнению регрессии, отражающему количественную зависимость величины урожая от удобрений, в условиях2007 г. наибольшее влияние на сбор зерна яровой пшеницы оказали азотные и фосфорные удобрения: Y

где Y- урожайность культуры, N - азот, Р - фосфор, К - калий, Н - навоз, R - коэффициент корреляции между данными, фактически полученными при учете урожая и вычисленными по производным функциям.

Характер действия этих видов удобрений по отдельности был линейным, а их взаимодействие давало отрица-

Таблица 1. влияние различных доз и сочетаний органических и минеральных удобрений на урожайность зерна яровой пшеницы

Вариант* Урожайность, т/га Прибавка в среднем по 2 полям

поле 1 поле 2 в среднем по 2 полям т/га %

0000 1,82 2,04 1,92 - —

0030 2,10 3,42 2,76 0,84 44

0300 2,38 3,73 3,06 1,14 59

3000 3,07 3,02 3,05 1,13 59

3330 2,91 3,98 3,45 1,53 80

0003 2,38 3,65 3,02 1,10 57

1111 2,46 3,24 2,85 0,93 48

2222 2,92 3,76 3,34 1,42 74

3333 3,63 3,43 3,53 1,61 84

4444 3,40 3,05 3,23 1,31 68

5555 4,19 3,72 3,96 2,04 106

НСР05 0,40 0,50 0,57

*первая цифра означает дозу азота, вторая - фосфора, третья - калия, четвертая - навоза.

тельный результат. Последействие навоза способствовало ростуурожайности пшеницы. Однако с увеличением доз до 4-кратных в вариантах с органоминеральными системами удобрений наблюдали тенденцию к снижению прибавки.

Действие удобрений на урожайность яровой пшеницы в условиях2008 г., выражается уравнением регрессии (2), из которого очевиден эффект навоза, фосфорных и калийных минеральных удобрений:

У

В среднем по двум полям уравнение зависимости урожайности яровой пшеницы от всех видов удобрений имело следующий вид:

Y

(среднее по 2 полям) '

= 21,96 + 4,16N05 + 2,52P +

+ 0,99К + 5,68Н05 - 1,73^Р)05 - 2,05

Оно показывает прямолинейную зависимость роста урожайности от возрастающих доз всех видов удобрений.

Наибольшее содержание белка отмечено при использовании органоминеральной системы в четырех-и пятикратных дозах, а также при внесении полного минерального удобрения (табл. 2).

Таблица 2. влияние минеральных и органических удобрений на качество яровой пшеницы

Показатель

Вариант Сырой белок, % Масса 1000 зерен, г Натура, г/л

0000 9,4 34,2 790

0030 7,5 35,5 810

0300 9,5 42,9 790

3000 9,8 37,3 780

3330 11,7 39,5 820

0003 9,4 37,0 820

1111 7,4 36,7 810

2222 10,8 40,8 790

3333 10,3 40,7 820

4444 11,8 41,3 820

5555 12,5 41,4 790

НСР05 1,8 8,1 82

Значительная роль в накоплении белка в зерне яровой пшеницы принадлежала азотным удобрениям: ^6елок| = 9,24 + 0,58№5 - 0,6К05 + 0,5

Взаимодействие фосфорно-калийных удобрений также благоприятно отражалось на содержании белка. Однако при одностороннем внесении калийных минеральных удобрений белковость зерна снижалась.

Масса 1000 зерен характеризует их крупность, от чего во многом зависят посевные и товарные показатели качества зерна. В опыте масса 1000 зерен яровой пшеницы зависела только от минеральных удобрений:

Y(

= 36,84 +

+ 0,32Р + 0,52^К)05;

R = 0,54

Натура зерна в условиях опыта практически не зависела от изучаемых систем удобрения, а ее величина находилась в пределах ГОСТ Р 52554-2006 (710.. .750 г/л).

Установлена корреляционная связь между урожайностью яровой пшеницы и массой 1000 зерен (у = 0,14х - 2,36), а также между урожайностью и содержанием белка (у = 0,21х + 1,05). Коэффициент детерминации составил 0,58 и 0,43, то есть 58 и 43 % колебаний урожайности было связано с изменением соответственно массы 1000 зёрен и содержания белка в зерне.

Наряду с изучением влияния органических и минеральныхудобрений на урожайность и качество яровой пшеницы,

рисунок. Целлюлозоразрушающая активность почвы.

исследовали их воздействие на агрохимические свойства и биологическую активность почвы, которая, в свою очередь, служит индикативным показателем ее экологического состояния. Положительное влияние на плодородие почвы оказывали органическая и органоминеральная системы. Они улучшали реакцию среды, повышали содержание гумуса, подвижного фосфора и калия. Минеральная система (3330) вызывала увеличение кислотности почвы.

Экспериментальные данные позволили установить, что численность микроорганизмов в почве максимально возрастала до 66,4 кл/г х 106 при внесении навоза в тройной дозе. Действие минеральных удобрений угнетало жизнедеятельность микроорганизмов, и их численность была меньше, чем в контроле, на 1,9.13,3 кл/г х 106.

Целлюлозоразрушающую активность почвы также определяло внесение органических удобрений (см. рисунок). За время экспликации (55 суток) при одностороннем

применении тройной дозы навоза разложение ткани составило 58,3 %, что на 8,4 % превышало контроль.

При одностороннем внесении минеральныхудобрений наименьшую целлюло-зоразлагающую деятельность микробных сообществ отмечали на фоне азотных удобрений. Наибольшее разложение льняной ткани наблюдали при использовании калийных удобрений.

выводы. На основании исследований, выполненных в длительном полевом опыте, с учетом комплексной агроэкологической оценки под яровую пшеницу сорта МИС при возделывании в севообороте на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве рекомендуется применять органоминеральную систему удобрений в дозах не менее ^0Р60К60 на фоне 40 т/га подстилочного навоза крупного рогатого скота. При ее использовании средняя урожайность яровой пшеницы составила 3,53 т/га, что на 84 % превышало контроль без удобрений. При этом содержание белка в зерне находилось на уровне 10,3 %, масса 1000 зёрен и натура составляли 40,7 г и 820 г/л. В результате корреляционного анализа установлено, что 58 % и 43 % колебаний в урожайности связано с изменением массы 1000 зёрен и содержания белка в зерне. Максимальное увеличение численности микроорганизмов, а также повышение их целлюло-зоразрушающей активности в почве наблюдали при одностороннем применении навоза и совместном его использовании с минеральными удобрениями.

Литература.

1. Иванова Т. И. Прогнозирование эффективности удобрений с использованием математических моделей. М.: Агропро-миздат, 1989. 235 с.

2. Еськов А. И., Лукин С. М., Мерзлая Г. Е. Современное состояние и перспективы использования органических удобрений в сельском хозяйстве // Плодородие. 2018. № 1. С. 20-23.

3. Региональная система земледелия Смоленской области/А. М. Конова, А. Ю. Гаврилова, Э. С. Рекашус и др. Смоленск: «Агронаучсервис», 2013. 277 с.

4. Биологическая активность почвы и урожайность яровой пшеницы при использовании органических и минеральных удобрений / В. Г. Сычев, Г. Е. Мерзлая, С. П. Волошин и др.// Плодородие. 2016. № 6 (93). С. 2-4.

5. Практикум по агрохимии / Под ред. В. Г. Минеева. М.: Колос, 2001. 512 с.

6. Практикум по земледелию / С. А. Воробьев, В. Е. Егоров, А. Н. Киселев и др. М.: Колос, 1971. 311 с.

7. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1973. 366 с.

Influence of Organic and Mineral Fertilizers on the Yield and Quality of Spring Wheat

I. V. Ponkratenkova1, A. Yu. Gavrilova1, G. E. Merzlaya2, S. P. Voloshin2

'Smolensk Research Institute of Agriculture, ul. Nahimova, 21, Smolensk, 214025, Russian Federation

2D. N. Pryanishnikov All-Russian Research Institute of Agrochemistry, ul. Pryanishnikova, 31a, Moskva, 127550, Russian Federation Abstract. The influence of organic-mineral fertilizer systems on the yield and grain quality of spring wheat 'MIS', as well as on biological properties of sod-podzolics light loamy soil, was studied. The aim of the research was to establish optimal and environmentally safe doses of manure and mineral fertilizers at the cultivation of spring wheat. The studies were carried out in 2007-2008 in two fields under conditions of a long-term field experiment of the Geographical Network according to the conventional method. Application of manure or mineral fertilizers contributed to a significant increase in the yield (by 1.10 and 1.53 t/ha compared to the control) and increased the main indicators of quality of spring wheat grain. The combined use of organic and mineral fertilizers increased grain yield 1.5-2.1 times, as well as caused the growth of protein content and weight of 1000 grains. The grain-unit practically was not influenced by the fertilizer systems studied in the experiment and was within normal values. A strong correlation between the quality indices and yield of spring wheat was established. The increase in the weight of 1000 grains by 1 g caused the yield growth by 0.14 t/ha. The maximum increase in the number of microorganisms (up to 66.4 CFU/g х 10E6), as well as an increase in cellulose-digesting capacity (up to 58.3-59.6%), was observed with the application of manure or its combined use with mineral fertilizers. The data obtained indicate that organic-mineral systems of fertilizers in the doses of not less than N60P60K60 against the background of 40 t/ha of cattle manure can be recommended for spring wheat at cultivation on the sod-podzolics light loamy soil. Keywords: mineral fertilizers; manure; spring wheat; yield; quality; sod-podzolics soil; biological activity.

Author Details: I. V. Ponkratenkova, senior research fellow (e-mail: smniish@yandex.ru); A. Yu. Gavrilova, research fellow; G. E. Merzlaya, Dr. Sc. (Agr.), chief research fellow; S. P. Voloshin, Cand. Sc (Biol.), research fellow.

For citation: Ponkratenkova I. V., Gavrilova A. Yu., Merzlaya G. E., Voloshin S. P. Influence of Organic and Mineral Fertilizers on the Yield and Quality of Spring Wheat. Dostizheniya naukiitekhniki APK. 2018. Vol. 32. No. 12. Pp. 31-33 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11208.