Особенности потребления фосфора и калия яровой твёрдой пшеницей в зависимости от условий агрофона в Оренбургском Предуралье

Особенности потребления фосфора и калия яровой твёрдой пшеницей в зависимости от условий агрофона в Оренбургском Предуралье

И.Н. Бесалиев, д.с.-х.н., ФГБНУ Оренбургский НИИСХ

Фосфор и калий наряду с азотом являются основными элементами минерального питания растений. Фосфор участвует в энергетическом обмене, влияет на развитие корневой системы и репродуктивных органов. Калий находится в клеточном соке, молодых органах растений, способствует повышению холодостойкости, способен нивелировать воздействие неблагоприятных факторов, в частности дефицита влаги [1].

Как показали В.Д. Панников, В.Г. Минеев [2], значение фосфора для яровой пшеницы велико на ранних этапах развития, он улучшает развитие корневой системы, ускоряет созревание и повышает продуктивность колоса злаковых культур. При этом величина содержания подвижного Р2О5 в почве сильно коррелирует с дозами удобрений <Лух= 0,66—0,81) и урожайностью зерновых культур (лух= 0,69—0,81) [3], а степень подвижности фосфатов повышается при применении фосфора в составе удобрения [4].

За последнее десятилетие в Оренбургской области увеличились площади сельскохозяйственных угодий с низким содержанием фосфора, калия и гумуса [5]. По результатам 5-го тура исследований запасы подвижного фосфора в слое почвы 0—30 см составляли 47—79 кг/га (меньшие запасы — в тёмно-каштановых почвах, бульшие — в чернозёмах типичных и выщелоченных). Запасы обменного калия в слое 0—30 см за 5 туров исследований находились в пределах 898—1721 кг/га, достигая максимальных значений в тёмно-каштановых почвах [6].

Цель настоящего исследования — изучение закономерностей потребления фосфора и калия яровой твёрдой пшеницей, корреляционно-регрессионных связей их содержания в разных слоях почвы с урожайностью.

Материал и методы исследования. Экспериментальные исследования проводили на обыкновенном

чернозёме в центральной зоне Оренбургской области с яровой твёрдой пшеницей в двух сериях опытов. В первой серии опытов изучались предшественники (чёрный пар, кукуруза на силос, мягкая пшеница) в сочетании с дозами удобрений. Во второй серии опытов изучали сроки сева (1-й — с наступлением физической спелости почвы, 2-й — через 7 дн., 3-й — через 14 дн.), нормы высева (3,5—4,5—5,5—6,5 млн всх. семян на 1 га) и дозы удобрений (N40P40K40; ^Р^Кю; NnoPnoKto и без удобрения).

Содержание подвижного фосфора в почве определяли по Б.П. Мачигину, калий — на пламенном фотометре. В растительных образцах содержание фосфора после мокрого озоления по Гинзбург и др. — колориметрически в модификации Труого — Мейера.

Результаты исследования. Урожайность яровой твёрдой пшеницы существенно связана с содержанием фосфора в верхнем (0—30 см) горизонте почвы. Корреляционное отношение составляет 0,927 при высокой детерминации — 85,97% (рис. 1, табл. 1). Содержанию Р2О5 в данном горизонте до 8,68 мг на 100 г сухой почвы соответствует урожайность 24,8 ц с 1 га. Зависимость урожайности от содержания фосфора в слое 30—60 см существенно ниже (^ух равен 0,669 с детерминацией в 44,81% случаев).

Эффективность фосфорного питания твёрдой пшеницы в условиях Оренбургского Предуралья определяется количеством его подвижных форм в корнеобитаемом слое почвы. Связано это с большей влагообеспеченностью верхнего горизонта почвы в случае выпадения осадков, а также с невысокой подвижностью фосфора от места внесения.

Урожайность твёрдой пшеницы достоверно связана с количеством обменного калия также в слое почвы 0—30 см. Полученное уравнение связи при корреляционном отношении 0,915 детерминировано в 83,69% случаев, графически установлено соответствие увеличения содержания обменного

1. Зависимость урожайности яровой твёрдой пшеницы от содержания фосфора в различных горизонтах почвы в Оренбургском Предуралье

Коррелируемая величина Параметры величин (М ±G) V, % Пух F

факт. теор.

Содержание Р2О5 в слое почвы 0-30 см, мг/100 г сухой почвы (Х1) 2,06-8,68 4,89±1,74 35,5 - - -

Урожайность, ц с 1 га (У0 13,56-23,30 17,07±3,53 20,7 0,927 6,84 1,76

у1= 10,065+0,984х1 + 0,0816х? ± 1,35 ц с 1 га, для 85,97% случаев

Содержание Р2О5 в слое почвы 30-60 см, мг/100 г сухой почвы (Х2) 1,08-5,04 2,01±0,62 30,7 - - -

Урожайность, ц с 1 га (У2) 13,18-25,02 17,12±2,35 13,7 0,669 1,78 1,46

у2= 12,009+2,544х1± 1,76 ц с 1 га, для 44,81% случаев

2,0« 3,72 5.37 7.(12 S,68 (.0$ 2.ДО 3.11 А. 12 S.H

(. и.'1фйШ11к- «¡мк-фчри л с.юс нлчпы D-3D си. Содержание фоефир к «кж ночнм см,

Mi ЕЫ llJOi eyi<iftiHi4BU Ml LIJ 1ГИ1] сулей 1И>чаы

Рис. 1 - Зависимость урожайности яровой твёрдой пшеницы от содержания фосфора в различных слоях почвы в Оренбургском Предуралье

калия до 47,6 мг на 100 г сухой почвы урожайности твёрдой пшеницы 25,2 ц с 1 га (рис. 2).

Как и в случае с фосфором, объясняется это малоподвижностью калия от места его основной локализации и большей активностью корневой системы растений в данном горизонте почвы.

Исходя из рассмотренных закономерностей представляет интерес изучение обеспеченности растений твёрдой пшеницы фосфором.

Показатель обеспеченности, складывающийся из двух показателей — валового содержания элемента питания в слое почвы и количества всходов, позволяет объективно оценить картину питания и потребления. Для таких элементов, как фосфор и калий с их малоподвижностью по горизонту почвы, данный показатель более чем объективен.

Установлено, что предшественники определяют различный уровень обеспеченности фосфором без внесения его дополнительно. Так, на фоне чёрного пара обеспеченность данным элементом из слоя почвы 0—30 см составляетла 571 мг на 1 раст., по кукурузе на силос — 411 мг на 1 раст., по мягкой пшенице — 374 мг на 1 раст.. Обеспеченность из слоя 30—60 см по предшественникам различалась меньше и составила соответственно — 230, 208 и 216 мг на 1 раст.

Внесение фосфорного удобрения в разных дозировках значительно увеличило обеспеченность растений в верхнем горизонте почвы (табл. 2).

22.711 2К<>2 .45.15 41,57 47.fi0

CuJlqlittillilc к:ьн1и В иное НоЧии 0-30 СМ. м: I m 100 i сухой иочки

Рис. 2 - Зависимость урожайности яровой твёрдой пшеницы от содержания калия в слое почвы 0-30 см в Оренбургском Предуралье

В среднем рост обеспеченности из слоя почвы 0—30 см при дозе фосфора Р40 составляет 20,4%, при дозе Р80 — 39,9% и дозе Р120 — 52,5%. При этом наиболее обеспеченными при всех дозах дополнительного фосфора оказались растения по предшественнику мягкая пшеница (рост обеспеченности 37,5% при дозе Р40, 84,0% при дозе Р80 и 72,0% при дозе Р[20).

Различный уровень фосфорного питания растений в зависимости от предшественников и горизонта почвы определил степень зависимости урожайности твёрдой пшеницы от обеспеченности растений данным элементом (табл. 3).

2. Обеспеченность растений твёрдой пшеницы фосфором из разных слоев почвы в зависимости от его доз в удобрении, мг на 1 раст.

Доза фосфора в удобрении, кг д. в-ва на 1 га Обеспеченность фосфором по предшественникам и слоям почвы, мг на 1 раст. Средняя по дозе удобрения

чёрный пар кукуруза на силос мягкая пшеница

0-30 см 30-60 см 0-30 см 30-60 см 0-30 см 30-60 см 0-30 см 30-60 см

Контроль - без удобрения 571 230 411 208 374 216 452 218

Р40 665 216 453 176 514 210 544 201

Р80 769 249 439 209 688 329 632 262

Р120 828 334 595 242 643 235 689 270

Средняя по предшественнику 708 257 474 209 555 248 579 238

3. Зависимость урожайности яровой твёрдой пшеницы от обеспеченности фосфором из различных слоев почвы по предшественникам

Коррелируемые величины Параметры величин (М ±0) V, % Пух Е

факт. теор.

Обеспеченность фосфором по чёрному пару, мг/раст в слое 0-30 см (х1) 205-2460 708±537 76,0 - - -

Урожайность, ц с 1 га (у0 11,92-31,46 21,89±5,19 23,7 0,576 1,47 1,46

2369199 у1 = 28,087 - ' ± 4,274 ц с 1 га, для 33,22% случаев х1

Обеспеченность фосфором по кукурузе на силос, мг/раст в слое 0-30 см (х2) 213-1200 485±210 43,4 - - -

Урожайность, ц с 1 га (у2) 5,46-23,56 16,01±4,54 4,58 0,611 1,57 1,46

у2= 23,257 - ± 3,652 ц с 1 га, для 76,84% случаев Х 2

Обеспеченность фосфором по мягкой пшенице, мг/раст в слое 0-30 см (х3) 227-1450 548,97±288,54 52,56 - - -

Урожайность, ц с 1 га ы 5,52-20,29 13,18±4,29 32,57 0,877 4,25 1,76

у3= 20,496- 346523 ±2,104 ц с 1 га, для 76,86% случаев х3

Обеспеченность фосфором по чёрному пару, мг/раст в слое 30-60 см (х4) 97-1377 254±19 76,67 - - -

Урожайность, ц с 1 га (у4) 12,58-34,38 21,78±4,04 18,57 0,171 0,99 1,76

Функция не удовлетворяет критерию адекватности Фишера

Обеспеченность фосфором по кукурузе на силос, мг/раст в слое 30-60 см (х5) 80-813 202±126 62,47 - - -

Урожайность, ц с 1 га (у5) 8,40-26,44 15,93±5,08 31,87 0,783 2,55 1,76

1448 971 у5= 6,744+ ± 3,181 ц с 1 га, для 61,33% случаев Х 5

Обеспеченность фосфором по мягкой пшенице, мг/раст в слое 30-60 см (х6) 13,3-908 233,54±132,05 56,54 - - -

Урожайность, ц с 1 га ы 63,66-20,96 13,32±3,43 25,72 0,648 1,67 1,46

у6= 20,348 - 4,685Е-02х6+ 5,463Е - 05х62± 2,649 ц с 1 га, для 42,06% случаев

По мере ухудшения условий предшественника эта связь возрастает, и на фоне мягкой пшеницы она становится высокой (^ = 0,877). Для предшественника кукуруза на силос обеспеченность фосфором оказалась довольно высокой и для слоя почвы 30—60 см, что объясняется высоким выносом элементов питания данной культурой, в том числе и из подпахотного горизонта почвы (рис. 3).

При уровнях обеспеченности фосфором из слоя 0—30 см по чёрному пару до 2460 мг на 1 раст., по кукурузе на силос — 1200 мг на 1 раст., а по мягкой пшенице — 1653 мг на 1 раст. урожайность твёрдой пшеницы может составить 26,1; 20,8 и 18,4 ц с 1 га соответственно.

Обеспеченность калием растений твёрдой пшеницы в Оренбургском Предуралье высока и

Рис. 3 - Зависимость урожайности яровой твёрдой пшеницы от обеспеченности фосфором из различных слоев почвы по предшественникам

4. Обеспеченность растений твёрдой пшеницы калием из разных слоев почвы в зависимости от его доз в удобрении, мг на 1 растение

Доза калия в удобрении, кг д. в-ва на 1 га Обеспеченность калием по предшественникам и слоям почвы, мг на 1 растение Средняя по удобрению

чёрный пар кукуруза на силос мягкая пшеница

0-30 см 30-60 см 0-30 см 30-60 см 0-30 см 30-60 см 0-30 см 30-60 см

Контроль - без удобрения 3894 2615 3768 2590 3637 2950 3766 2718

К40 3811 2590 4103 2664 3557 2620 3824 2625

К80 4085 2680 4038 2790 3803 2650 3975 2707

К120 4058 2645 4076 2635 3570 2625 3901 2635

Средняя по предшественнику 3962 2632 3996 2670 3642 2711 3867 2671

в существенной мере не зависит от предшественников, хотя отмечается снижение обеспеченности от чёрного пара (3894 мг на 1 раст.) в горизонте 0—30 см к кукурузе на силос (3768 мг) и мягкой пшенице (3637 мг). Эти снижения обусловлены в том числе и количеством растений по предшественникам. Наибольшее их количество формируется по чёрному пару.

Внесение калия в дозе К40 в чистом виде и в составе удобрения практически не увеличивает обеспеченность растений его обменными формами, за исключением фона кукуруза на силос, по которому при внесении не только дозы К40, но более высоких (К^0, К120) доз калия, увеличивает обеспеченность на 7,2—8,95 мг на 1 раст. (табл. 4).

На фоне установленных незначительных изменений в обеспеченности калием растений твёрдой пшеницы рост обеспеченности, особенно в верхнем горизонте почвы, обусловливает и рост урожайности. Это и показал математический анализ связей вы-шеотмеченных показателей (табл. 5, рис. 4).

Максимальным уровням урожайности твёрдой пшеницы в опыте: по чёрному пару — 28,3 ц с 1 га, по кукурузе на силос 27,2 ц с 1 га, по мягкой пшенице 22,9 ц с 1 га соответствуют высокие значения обеспеченности растений калием: соответственно 6189 мг, 5920 мг и 5155 мг на 1 растение.

Эффективность вносимых удобрений определяется как условиями агротехники, так и погодными факторами периода вегетации.

Предшественники сами по себе создают различный уровень питания возделываемой культуры. Дополнительное удобрение должно дифференцироваться.

По полученным в исследованиях данным эффективность доз фосфорного и калийного удобрения в значительной мере зависит от условий, созданных предшественниками. Она возрастает по мере ухудшения условий предшественников, и максимальные прибавки от дозы Р40 в составе удобрений составляют 1,8 ц с 1 га по чёрному пару, 2,1 ц с 1 га — по кукурузе на силос и 2,4 ц с 1 га — по мягкой пшенице (табл. 6).

5. Зависимость урожайности яровой твёрдой пшеницы от обеспеченности растений калием из различных слоев почвы по предшественникам

Коррелируемые величины Параметры величин (М ±0) V, % Пух Е

факт. теор.

Обеспеченность калием по чёрному пару, мг/раст в слое 0-30 см (х1) 1,79-6,19 3,89±1,09 27,97 - - -

Урожайность, ц с 1 га (у0 9,84-32,02 21,89±5,62 25,69 0,881 4,34 1,76

у1= -4,843 + 10,052х1-0,759х?±2,699 ц с 1 га, для 77,67% случаев

Обеспеченность калием по кукурузе на силос, мг/раст в слое 0-30 см (х2) 0,19-5,93 4,00±1,05 26,34 - - -

Урожайность, ц с 1 га (у2) 6,18-24,2 16,24±6,13 37,75 0,831 3,14 1,76

у2= 0,735+2,330х2+0,361х22± 3,459 ц с 1 га, для 69,10% случаев

Обеспеченность калием по мягкой пшенице, мг/раст в слое 0-30 см (х3) 0,34-5,15 3,55±0,80 22,71 - - -

Урожайность, ц с 1 га (у3) 4,78-20,66 13,32±4,90 36,82 0,724 2,03 1,76

у3= 8,742 -2,524х1+ 1,023х?± 3,437 ц с 1 га, для 52,38% случаев

Обеспеченность калием по чёрному пару, мг/раст в слое 30-60 см (х4) 1,78-3,85 2,60±0,58 22,31 - - -

Урожайность, ц с 1 га ы 11,9-30,98 21,94±5,93 27,03 0,941 8,46 1,76

у4= -95,58 + 87,26x4- 15,423х4± 2,039 ц с 1 га, для 88,54% случаев

Обеспеченность калием по кукурузе на силос, мг/раст в слое 30-60 см (х5) 0,26-3,96 2,61±0,62 23,64 - - -

Урожайность, ц с 1 га (у 5) 7,02-24,42 16,01±5,60 34,97 0,491 1,28 1,76

Функция не удовлетворяет критерию адекватности Фишера

Обеспеченность калием по мягкой пшенице, мг/раст в слое 30-60 см (х6) 1,88-3,80 2,64±0,45 17,18 - - -

Урожайность, ц с 1 га ы 7,74-19,38 13,31±2,89 21,71 0,169 0,99 1,76

Функция не удовлетворяет критерию адекватности Фишера

43.12 - 34,14

£ 25,16

В.

7.1(11

• 1 ; ^—1

н

--""Г Д"

'V.

' я

32.-15

174") 28*9 3989 5089 61Я9

ОбнИСЧИИКкИЪ кл 1|1[М |Ь11|К.ШНСЖ1Ш111ф '[С'рмиИ 1Ш[> а соли 0-30 бы. щ растете

28.3 К

«Й

а

Й

3.78

£

ч , /

* ; V /

У •

1? *

*40

15.14 2747 3951 5155 Обссмпсшооть калнсм па прсдпютвжггщу ч и I ь-1ч пшшшцв ь С-3" ол, ит/ра^тсяк

в

— 24.ii 1

* ¡(>,77

-Е

9 &

*

1,08

А

>1

?

1"1 [628 3061 4495 5928

ОбесЕкчсннсктыатч но пртлшсствепннкт кукуруы ши tn.nn: и слое о. 3(1 ом, ш ^т.игиии

13.! 2

- 33,4Л р

А Л

3 23.74

ма

-

* 1 *

л V

4 \

\

\

17« 2,151 1916 Щ1 4047 Обсснечнтолъ шрн пи прс.ишьпдкчишку Ч1']ИИ|[И » мм ЗД60 см, >и расппе

Рис. 4 - Зависимость урожайности яровой твёрдой пшеницы от обеспеченности калием из различных слоев почвы по предшественникам

6. Эффективность различных доз фосфора в составе удобрения в зависимости от предшественников яровой твёрдой пшеницы

Доза фосфора в составе удобрения Прибавка урожайности от доз фосфора в составе удобрения по предшественникам

чёрный пар кукуруза на силос мягкая пшеница

ц с 1 га % ц с 1 га % ц с 1 га %

Р40 +1,4 +7,6 +1,8 19,4 +2,0 23,2

Р80 +1,9 11,4 +2,1 20,8 +2,6 21,4

Р120 +1,7 12,2 +1,7 18,4 +1,4 18,5

7. Эффективность дозы калийного удобрения в зависимости от предшественников

яровой твёрдой пшеницы

Доза фосфора в составе удобрения Прибавка (+) или недобор (-) урожайности по годам от доз фосфора в составе удобрения

чёрный пар кукуруза на силос мягкая пшеница

ц с 1 га % ц с 1 га % ц с 1 га %

К40 в сравнении с контролем -0,8 4,1 -0,7 5,1 +2,5 20,3

К40 в составе Р40К40 -1,2 5,7 +1,4 9,8 +0,7 6,3

К40 в составе К^Кю +1,7 +6 +2,3 13,1 +1,8 12,5

К40 в составе Ы40Р40К40 0,0 0,0 -1,7 10,8 -1,4 12,7

По предшественнику чёрный пар существенных различий по прибавкам урожайности между дозой Р40 в чистом виде и более высокими его дозами в составе двойного и тройного сочетания элементов питания не обнаружено.

По кукурузе на силос и мягкой пшенице с увеличением дозы фосфора в сочетании с азотом и калием прибавки возрастают (2,1—2,6 ц с 1 га) при дозах Р40 в составе Р40Кд0 и Р80 в составе Н40Р80Кд0.

В относительных цифрах средняя эффективность внесения фосфора по пару составляет 10,4%, в то время как по кукурузе на силос она возрастает до 19,5%, по мягкой пшенице — до 21,0%.

Таким образом, фосфорное питание твёрдой пшеницы в условиях Оренбургского Предуралья зависит от факторов агрофона (предшественники), дозы фосфора и условий вегетации. В оптимальных условиях доза фосфорного удобрения Р40 в чистом виде способна обеспечить полноценное питание данным элементом растений, что отражается в прибавках урожайности до 3,5 ц с 1 га. При ухудшении условий агрофона и погодных факторов требуется внесение полного удобрения в составе азота, фосфора, калия с дозой фосфора до 80 кг на 1 га.

Картина калийного питания в нашем исследовании представлена анализом дозировки К40 в различных сочетаниях и расчётом эффективности, как и по фосфору.

Эффективность дополнительного калийного удобрения, как относительная (в %), так и прямая (в ц с 1 га), низка в сравнении с эффективностью дополнительного внесения фосфора. Объясняется это в первую очередь достаточным начальным запасом данного элемента в почве. Наименее эффективным оказалось внесение дополнительного калия по чёрному пару (табл. 7). Можно говорить о прибавках в 2,3—2,5 ц с 1 га от калийного питания

по предшественнику кукуруза на силос и мягкая пшеница при внесении дозы Кю в составе N40K40 и дозы К40 в чистом виде. В среднем эффективность дополнительного питания калийным удобрением в К40 по пару составляет 4,4%, по кукурузе на силос — 9,7%, по мягкой пшенице — 13,0%. Выводы.

1. Урожайность яровой твёрдой пшеницы в условиях Оренбургского Предуралья существенно коррелирует с содержанием фосфора и калия в пахотном (0—30 см) слое почвы. Корреляционное отношение составляет соответственно 0,927 и 0,915.

2. Урожайность твёрдой пшеницы достоверно связана с обеспеченностью фосфором и калием в слое почвы 0—30 см.

3. Внесение фосфора в почву в дозе Р40 способствует увеличению обеспеченности на 20,45%, при дозе Р80 — на 39,9%, при дозе Р120 на 52,5%.

4. Для увеличения обеспеченности растений твёрдой пшеницы калием необходимо вносить в почву до 80-120 кг этого элемента.

Литература

1. Чириков Ф.В. Агрохимия калия и фосфора. М.: Сельхозгиз, 1956. 464 с.

2. Панников В.Д., Минеев В.Г. Почва, климат, удобрения и урожай. М.: Колос, 1977. 414 с.

3. Минакова О.А., Александрова А.В., Мельникова М.Г. Динамика фосфатного режима чернозёма выщелоченного при длительном применении удобрений в зернопаропропашном севообороте лесостепи ЦЧР // Агрохимия. 2013. № 5. С. 9—17.

4. Чуб М.П. Влияние длительного применения удобрений на урожай зернопаропропашного севооборота и плодородие южного чернозёма в засушливой степи Поволжья / М.П. Чуб, Э.С. Гюрова, Н.В. Потатурина, Н.А. Литвинова // Влияние длительного применения удобрений на плодородие почвы и продуктивность севооборотов: сб. науч. трудов. Вып. 8. М.: Агропромиздат, 1985. С. 111-125.

5. Ряховский А.В., Батурин И.А., Березнев А.П. Агрономическая химия в приложении к условиям степных районов Российской Федерации. Оренбург: ФГУП «Издательско-полиграфический комплекс «Южный Урал», 2004. 283 с.

6. Ряховский А.В. Плодородие почв Оренбургской области, использование и эффективность удобрений при возделывании полевых культур / А.В. Ряховский, И.А. Батурин, А.П. Березнёв, А.Н. Болотин, В.П. Голодников. Оренбург ООА «ИПК «Южный Урал», 2008. 252 с.