Влияние минеральных удобрений на фотосинтетическую деятельность растений и урожайность зерна озимых зерновых культур

Аграрная наука Евро-Северо-Востока, № 2 (33), 2013 г. УДК 631.82:633.1:581.132

Влияние минеральных удобрений на фотосинтетическую деятельность растений и урожайность зерна озимых зерновых культур

Ксения Николаевна Неволина, научный сотрудник

ГНУ Пермский НИИСХ Россельхозакадемии, с. Лобаново, Пермский край, Россия Сталина Ивановна Попова, доктор с.-х. наук, профессор, Екатерина Маркеловна Кирякова, кандидат с.-х. наук НПО ООО «Агроландшафт», с. Лобаново, Пермский край, Россия

E-mail: pniish@rambler.ru

В статье представлены результаты применения минеральных удобрений и подкормки азотом на фотосинтетическую деятельность и урожайность озимых зерновых культур (рожь, пшеница, тритикале).

Ключевые слова: озимые зерновые культуры, урожайность, фотосинтетический потенциал, минеральные удобрения

Важным показателем формирования урожайности сельскохозяйственных культур является продуктивность фотосинтеза, напрямую зависящая от площади листовой поверхности растений, на которую минеральное питание, особенно азотное, оказывает существенное влияние [1, 2], при этом установлено, что оптимальной структуре посевов соответствует площадь листьев 35-40 тыс. м2/га [1].

Ранее в условиях Предуралья в исследованиях [3, 4, 5] выявлены оптимальные дозы минеральных удобрений под озимые культуры. На данный момент представляет интерес влияние применения минеральных удобрений на урожайность зерна и фотосинтетическую деятельность озимых культур, таких как пшеница и тритикале в сравнении с рожью.

Цель исследований — изучить влияние минерального питания на фотосинтетическую деятельность растений озимых культур, определить оптимальную дозу для получения урожайности зерна озимой ржи и тритикале не менее 4 т/га, озимой пшеницы не менее 3 т/га.

Материал и методы. Исследования проведены в 2008-2010 гг. на опытном поле Пермского НИИСХ в краткосрочном трех-факторном опыте по схеме: Фактор А - дозы минеральных удобрений, кг/га: 1. Без удобрений. 2. ^Рэ0Кэ0. 3. ^Р60К60. 4. ^Р90^0. Фактор В - весенняя подкормка: 1. Без подкормки. 2. Подкормка в дозе N3^ Фактор С -культура (сорт): 1. Озимая рожь (Фаленская 4). 2. Озимая пшеница (Московская 39). 3. Озимая тритикале (Антей).

Минеральные удобрения вносили в форме нитроаммофоски (16:16:16) под предпосевную культивацию и нитрата аммония в подкормку перед весенним боронованием посевов. Расположение вариантов систематическое, методом расщепленных делянок, повторность четырехкратная, учетная площадь культур - 39 м2 Предшественник -клевер луговой 2 г.п. Почва дерново-мелкоподзолистая тяжелосуглинистая (pH - 4,85,3: гумус - 2,3-2,5%; P2O5 - 250-287 мг/кг; K2O - 264-298 мг/кг). Посев зерновой сеялкой СН-16, норма высева ржи - 6 млн, пшеницы - 6 млн [6], тритикале - 5 млн [7] всхожих семян на 1 га. Учёт урожая зерна сплошной поделяночный в конце фазы восковой спелости с последующим пересчетом на 100% чистоту и 14% влажность. Площадь листовой поверхности тыс. м2 (ПЛП) определяли расчетным способом, используя переводной коэффициент 0,67 [8], фотосинтетический потенциал млн. м2 дней/га (ФП) и чистую продуктивность фотосинтеза г/м2 листовой поверхности в сутки (ЧПФ) по методике [1]. Математическая обработка результатов проведена с использованием программы Microsoft Office Excel.

Результаты и их обсуждение. В среднем за 2008-2010 гг. полевая всхожесть и перезимовка в опыте ржи составила 82 и 86%, пшеницы - 92 и 59%, тритикале - 92 и 70% соответственно.

В результате исследований установлено, что максимальная ПЛП культур сформировалась в фазу колошения (табл. 1).

Таблица 1

Влияние минеральных удобрений на площадь листовой поверхности

Доза Подкормка, Культура

удобрений, кг/га озимая рожь озимая пшеница озимая тритикале

кг/га (фактор В) колошение молочная спелость колошение молочная спелость колошение молочная спелость

(фактор А) кущение ФП кущение ФП кущение ФП

Без 0 9,7 12,7 ЗД 0,6 5,7 10,8 3,4 0,5 14,4 24,0 5,3 1,2

удобрений N30 13,8 17,6 3,3 0,9 7,8 14,8 4,8 0,7 18,2 27,7 5,9 1,4

^сРзоКзо 0 12,9 18,1 3,5 0,8 9,4 21,4 6,2 1,0 18,3 28,6 7Д 1,4

N30 21,4 29,6 5,0 1,4 ПД 26,7 6,3 1,2 20,5 41,7 11,6 1,9

^оРбоКбо 0 19,9 23,6 3,9 1,2 10,1 26,4 6,7 1,2 22,9 31Д 9,9 1,7

N30 29,0 32,6 5,7 1,7 15,8 38,3 9,3 1,7 26,3 47,5 17,7 2,3

^оРэоКэо 0 21,5 25,8 4,4 1,3 п,з 30,6 8,3 1,3 23,4 36,0 13,4 1,9

N30 32,0 37,1 7,9 1,9 24,1 40,4 11,9 2,0 29,2 52,2 24,4 2,6

Среднее по культуре 20,0 24,6 4,6 1,2 11,9 26,2 7Д 1,2 21,6 36,1 11,9 1,8

г 0,96 0,97 0,84 0,96 0,82 0,95 0,88 0,92 0,84 0,88 0,79 0,88

г2 0,93 0,94 0,71 0,93 0,68 0,90 0,78 0,86 0,72 0,79 0,62 0,78

НСРоз Кущение Колошение Молочная спелость ФП

Частных различий - А 0,73 1,22 0,69 0,32

Частных различий - В 1Д9 1,04 0,79 0,38

Частных различий - С 0,89 1,39 0,71 0,29

Частных различий - А 3,58 5,98 3,39 1,57

Частных различий - В 4,13 3,60 2,75 1,32

Частных различий - С 2,52 3,94 2,03 0,83

В зависимости от дозы минеральных удобрений ее значение варьировало у ржи от 12,7 на контроле до 37,1 тыс. м2/га при внесении ^0Р90К90 + ПЛП пшеницы составила 10,8 тыс. м2/га в варианте без удобрений и 38,3 тыс. м2/га при дозе ^0Р60К60 + а у тритикале от 24,0 до 52,2 тыс. м2/га, при этом оптимального значения достигла уже при применении ^0Р30К30 + - 41,7 тыс. м2/га. Подкормка азотом способствовала достоверному увеличению ПЛП культур в опыте. После прохождения фазы колошения ассимилирующая поверхность сильно сокращалась за счет усыхания на растениях нижних листьев, и к фазе молочной спелости снизилась в среднем по культурам в 4 раза. Полученные данные согласуются с результатами [9].

Для оценки фотосинтетической деятельности используют показатель ФП [1]. Наиболее высокий ФП у тритикале (от 1,2

до 2,6 млн. м2-дней/га). Под влиянием минеральных удобрений ФП увеличивался на 20-124% (табл. 1). Рожь и пшеница сформировали в среднем по опыту равный ФП на 33% меньше тритикале. Тесная корреляционная связь наблюдалась между ФП и урожайностью культур в опыте. Коэффициенты корреляции составили по ржи 0,96, пшенице 0,92, тритикале 0,88. Получены уравнения регрессии зависимости урожайности культур от уровня ФП:

Ур = 3,74 + 0,47х; Уп = 2,77 + 0,45х; Ут = 2,52 + 0,63х.

Величина урожайности определяется не только размерами фотосинтезирующей поверхности, но и ЧПФ [1]. В период от начала отрастания ЧПФ постепенно нарастала и в среднем за отрезок времени до середины кущения составила по ржи 3,8 г/м2, по пшенице 5,1, а по тритикале 4,5 г/м2 (табл. 2).

Таблица 2

Влияние минеральных удобрений на чистую продуктивность фотосинтеза

Доза удобрений, кг/га

озимая рожь озимая пшеница озимая тритикале

отрастание-кущение кущение-колошение колошение-молочная спелость отрастание-кущение кущение-колошение колошение-молочная спелость отрастание-кущение кущение-колошение колошение-молочная спелость

Без удобрений 0 4,9 13,9 5,5 5,5 15,2 8,0 5,0 8,5 5,3

N30 4,0 14,7 4,6 5,0 11,8 5,6 4,7 7,6 5,2

^0Р30К30 0 4,7 13,0 5,4 5,1 9,8 5,0 4,6 8,2 5,5

N30 3,6 11,8 4,4 4,6 12,4 4,6 4,6 7,6 3,4

^0рб0Кб0 0 3,9 11,6 5,0 5,6 9,3 3,9 4,3 7,9 4,9

N30 3,1 10,8 4,4 4,6 6,6 3,7 4,2 7,4 3,2

^0Р90К90 0 3,6 11,2 4,9 5,8 8,8 3,7 4,3 7,6 4,8

N30 3,0 10,8 4,4 4,3 6,4 3,6 4,2 7,2 2,7

Среднее по культуре 3,8 12,2 4,8 5,1 10,0 4,8 4,5 7,8 4,4

г -0,96 -0,89 -0,79 -0,57 -0,79 -0,84 -0,82 -0,89 -0,82

г2 0,92 0,80 0,69 0,32 0,63 0,71 0,68 0,80 0,67

НСР05 Отрастание - кущение Кущение - колошение Колошение -молочная спелость

Частных различий - А 0,62 0,77 0,70

Частных различий - В 0,64 0,94 Рф < Ртеор

Частных различий - С 0,68 0,77 0,66

Главных эффектов - А Р < Р Р ф < Р теор 3,78 3,42

Главных эффектов - В Р < Р Р ф < Р теор 3,26 2,44

Главных эффектов - С Рф < Ртеор 2,17 1,85

Максимальных значений ЧПФ достигала в фазе колошения, затем к фазе молочной спелости снижалась. Наиболее высокое значение ЧПФ отмечено у ржи и пшеницы. В период кущение-колошение ЧПФ колебалась в зависимости от удобрений у ржи от 10,8 до 14,7 г/м2 листовой поверхности, у пшеницы -от 6,4 до 15,2, а у тритикале - от 7,2 до 8,5 г/м2 листовой поверхности. В среднем по всем вариантам ЧПФ в период кущение-колошение равнялась: 12,2 г/м2 (рожь); 10,0 г/м2 (пшеница); 7,8 г/м2 (тритикале).

Под влиянием возрастающих доз минеральных удобрений ЧПФ снижалась у всех культур, несмотря на активное форми-

рование надземной биомассы в этих вариантах. Вероятно, это связано с возрастающим расходом энергетических ресурсов на дыхание и транспирацию посевами с более развитой листовой поверхностью [2]. Коэффициенты корреляции составили по периодам от -0,79 до -0,96 у ржи, от -0,57 до -0,84 у пшеницы и от -0,82 до -0,89 у тритикале. Подобную закономерность отмечают и другие исследователи [2, 10].

Установлено, что применение подкормки эффективно. В среднем по фактору В урожайность озимой ржи повысилась на 0,38 т/га, озимой пшеницы на 0,46 т/га, тритикале на 0,61 т/га (табл. 3).

Таблица 3

Влияние минеральных удобрений на урожайность озимых зерновых культур, т/га,

Дозы удобрений (фактор А) Подкормка (фактор В) Культура (фактор С) Среднее по фактору А

озимая рожь озимая пшеница озимая тритикале

Без удобрений 0 3,11 2,33 3,10 3,06

N30 3,47 2,77 3,58

^0Р30К30 0 3,49 2,74 3,59 3,58

N30 4,10 3,27 4,38

^0Р60К60 0 4,02 3,00 4,00 3,90

N30 4,24 3,51 4,61

N5^90^0 0 4,03 3,18 4,04 3,96

N30 4,33 3,54 4,61

Среднее 0 3,66 2,81 3,68

по фактору В N30 4,04 3,27 4,29 -

Среднее по фактору С 3,85 3,04 4,00

НСР05 Фактор А Фактор В Фактор С

Частных различий 0,50 0,65 0,48

Главных эффектов 0,20 0,18 0,11

Наиболее продуктивной была озимая тритикале, в среднем по опыту ее урожайность достоверно выше озимой ржи на 0,15 т/га (НСР05 = 0,11), пшеница занимала последнее место с урожайностью 3,04 т/га.

Установлено, что максимальная доказанная урожайность озимых ржи, пшеницы, тритикале на основании частных различий получена при применении на фоне ^0Р30К30 соответственно 4,10, 3,27 и 4,38 т/га. Дальнейшее повышение доз минеральных удобрений не имело преимущества по урожайности, данные согласуются с результатами [10].

Заключение. Для получения урожайности зерна озимой ржи не менее 4 т/га необходимо формировать ФП 1,4 млн. м2 • дней/га с площадью листовой поверхности в фазу колошения 29,6 тыс. м2; озимой пшеницы не менее 3 т/га ФП должен достигать значения 1,2 млн. м2 • дней/га с площадью листовой поверхности 26,7 тыс. м2, озимой тритикале не менее 4 т/га при уровне ФП 1,9 млн. м2 • дней/га и площади листовой поверхности 41,7 тыс. м2. Наиболее рационально применять минеральные удобрения в дозе ^Р30К30 + N30.

Список литературы

1. Ничипорович А.А. Фотосинтез и вопросы продуктивности растений. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 158 с.

2. Никитишен В.И, Терехова Л.М., Личко В.И. Формирование ассимиляционного аппарата и продуктивность фотосинтеза растений в различных условиях минерального питания // Агрохимия. 2007. № 8. С. 35-43.

3. Прокошев В.Н. Повысить урожайность зернового поля. Пермь: Пермское книжное изд-во, 1980. 238 с.

4. Попова С.И., Шляпников А.П., Куш-танов И.Х., Бурылов Б.И. Влияние корневой подкормки на урожайность озимой ржи на почвах области // Вопросы агрохимии и земледелия: сб. науч. тр. Пермской ГСХОЗ. Пермь: Пермское книжное изд-во, 1982. Т. 9. С.86-95.

5. Пискунов А.С. Азот почвы и эффективность азотных удобрений на зерновых

культурах в Предуралье. Пермский сельскохозяйственный институт. Пермь, 1994. 168 с.

6. Технология возделывания озимой пшеницы. Рекомендации. Вып. 4. Пермь, 2005. 26 с.

7. Технология возделывания озимой тритикале на зерно и корм для формирования кормосырьевого конвейера, позволяющая получать корм с КОЭ 10,2-12,1 МДж/кг абсолютно сухого вещества. Пермь, 2010. 24 с.

8. Основы опытного дела в растениеводстве. М.: КолосС, 2009. 268 с.

9. Кочурко В.И., Пугач А.А. Фотосинтетическая деятельность и урожайность озимого тритикале // Земледелие. 2000. №1. С. 23-26.

10. Наумкин В.П., Наумкина Л.А., Смелый А.Н., Балабанова Т.Н. Агротехническая эффективность предшественников и минеральных удобрений под озимые зерновые культуры // Достижения науки и техники АПК. 2009. №4. С. 11-13.

Effect of mineral fertilizers on the photosynthetic activity of plants and grain yield of winter crops Nevolina K., Popova S., Kiryakova E.

The results of the application of mineral fertilizers and nitrogen top-dressings on photosynthetic activity and productivity of winter crops (winter rye, winter wheat, winter triticale) are presented in the article.

Key words: winter cereals, productivity, photosynthetic potential, mineral fertilizers

УДК 631.588+632.935.4

Опыт изучения воздействия электрофизических факторов на урожайность зерновых культур

Александр Михайлович Гурьянов, доктор с.-х. наук, профессор, директор, Андрей Александрович Артемьев, кандидат с.-х. наук, доцент, зам. директора ГНУ Мордовский НИИСХ Россельхозакадемии, г. Саранск,, Россия Анатолий Андреевич Моисеев, доктор с.-х. наук, доцент ФГБОУ ВПО Мордовский госуниверситет имени Н.П. Огарева, г. Саранск, Мордовская Республика, Россия

E-mail: niish-mordovia@mail.ru Предпосевное воздействие на семена сои, яровой пшеницы и ячменя электрическим полем коронного разряда и вращающегося магнитного поля не оказало существенного влияния на продуктивность растений, качество зерна и его химический состав. Отмечена лишь тенденция увеличения урожайности культур под влиянием электрофизических факторов: сои - до 8%, яровой пшеницы - до 12%, ячменя - до 14%.

Ключевые слова: соя, яровая пшеница, ячмень, семена, электрическое поле коронного разряда, урожайность, качество зерна

Необходимость повышения эффективности земледелия и растениеводства в современных условиях требует от ученых совершенно новых подходов к интенсификации процессов производства сельскохозяй-

ственной продукции. Широкое применение техногенных факторов (минеральные удобрения, химические средства защиты растений, невосполнимая энергия угля, газа, нефти и т. д.) в условиях российской действи-