Отправить статью по E-mail 
Последействие предшественников яровой твердой пшеницы на урожайность и содержание калия в почве при долголетних исследованиях на черноземе южном степной зоны Южного Урала
- Авторы: Скороходов В.Ю.1
-
Учреждения:
- Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий российской академии наук
- Выпуск: Том 16, № 4 (2021)
- Страницы: 313-325
- Раздел: Растениеводство
- URL: https://agrojournal.rudn.ru/agronomy/article/view/19699
- DOI: https://doi.org/10.22363/2312-797X-2021-16-4-313-325
- ID: 19699
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Целью исследования являлось определение влияния предшественников яровой твердой пшеницы на продуктивность и содержание калия в бинарных, монопосевах и шестипольных севооборотах на двух уровнях минерального питания. Информация, полученная в результате долголетних опытов, представляет большой интерес, так как систематическое определение элементов питания в почве дает правильную оценку влияния длительного применения удобрений на почвенное плодородие. Рассмотрено содержание в почве доступных форм калия под посевом яровой твердой пшеницы в зависимости от различных предшественников на двух фонах питания. Лучшими предшественниками твердой пшеницы за 31 год исследования явились черные, почвозащитные и сидеральные пары. Урожайность твердой пшеницы по черному пару с 1 га составила 1,20 т на не удобренном фоне и 1,27 т на фоне с применением удобрений. Увеличению содержания калия в почве способствуют запаханная вегетативная масса возделываемых культур занятых паров и использование минеральных удобрений. Применение минеральных удобрений положительно влияет на продуктивность твердой пшеницы с прибавкой урожайности по почвозащитному пару - 0,10 т, мягкой пшенице - 0,11 т и озимой ржи - 0,13 т с 1 га. По запасам калия в почве севообороты имеют преимущество перед бинарными и монопосевами твердой пшеницы, сопровождающееся увеличением ее урожайности.
Ключевые слова
Полный текст
Введение
Длительное использование черноземных почв при наращивании темпов производства продукции растениеводства в сельском хозяйстве требует оценки баланса питательных веществ в различных агроценозах [1—3].
Важная роль в формировании и поддержании плодородия почвы принадлежит калию [4, 5].
За последние десятилетия в практике сельского хозяйства России резко сократилось внесение удобрений, в т. ч. калийных, и как следствие этого — нарастающее истощение калием пахотных почв, наблюдаемое в разных земледельческих зонах страны [6—8]. Многие ученые отмечают ситуацию спада применения калийных удобрений, приводящую к снижению продуктивности сельскохозяйственных культур и почвенного плодородия [9—11].
Фактор величины урожайности и сельскохозяйственных культур лимитируется недостатком калия в почве [12].
Сельскохозяйственные культуры за ротацию севооборота выносят значительное количество обменного калия, превышая порой почвенные запасы, что является свидетельством реализации ресурсов необменного калия [13].
Оптимальная влажность почвы способствует диффузии ионов калия к корням растений, на долю которой приходится обычно более 75 % от общей миграции почвенного калия. Недостаток почвенной влаги ограничивает миграцию в почве и поглощение калия растениями, что приводит к его дефициту. На доступность калия растениям сильно влияют свойства почвы. В почвах глинистого и тяжелосуглинистого механического состава отмечается высокая калий фиксирующая способность, что снижает отзывчивость растений на внесенные калийные удобрения в результате связывания большей части доступного калия с глинистыми минералами, способствующих снижению его потерь, создавая запас почвенного калия, который будет использован сельскохозяйственными культурами в последействии.
В Оренбургской области при возделывании яровой твердой пшеницы лучшим предшественником по результатам многочисленных исследований является паровое поле [14—17].
Зная поведение обменного калия в различные по увлажнению годы, можно, при наличии долгосрочного прогноза погоды, использовать полученные данные для определения потребности почв в калийных удобрениях.
Динамика содержания обменного калия в почве под сельскохозяйственными культурами в течение вегетационного периода зависит от биологических особенностей возделываемых культур и погодных условий.
В этой связи определение потенциальных почвенных запасов доступного растениям калия, изменение их содержания в многолетней динамике в черноземе южном при его интенсивном сельскохозяйственном использовании позволяет контролировать плодородие почвы, обоснованно и активно вмешиваться в круговорот и баланс питательных веществ в различных агроэкосистемах.
В современных условиях информация, полученная в результате долголетних опытов, представляет большой интерес, так как систематическое определение элементов питания в почве по ротациям севооборота дает правильную оценку влияния длительного применения удобрений на почвенное плодородие [18].
Цель исследования — определить влияние предшественников яровой твердой пшеницы на продуктивность и содержание калия в бинарных, монопосевах и шестипольных севооборотах на двух уровнях минерального питания в течение длительного времени.
Материалы и методы исследования
Объект исследования — яровая твердая пшеница (сорт Оренбургская 21), возделываемая по различным паровым предшественникам и озимой ржи в севооборотах, непаровым — в бинарных и монопосевах.
Схема опыта:
- Твердая пшеница по озимой ржи (в первом севообороте).
- Твердая пшеница по черному пару (во втором севообороте).
- Твердая пшеница по почвозащитному пару (в третьем севообороте).
- Твердая пшеница по сидеральному пару (в четвертом севообороте).
- Твердая пшеница по мягкой пшенице (бинарный севооборот).
- Твердая пшеница по кукурузе на силос (бинарный севооборот).
- Монопосев твердой пшеницы.
Вид пара и набор культур в севооборотах: в первом — пар черный, озимая рожь, твердая пшеница, кукуруза на силос, мягкая пшеница, ячмень, во втором — пар черный, твердая пшеница, мягкая пшеница, кукуруза на силос, мягкая пшеница, ячмень, в третьем — пар почвозащитный занятый летним посевом суданской травы, твердая пшеница, мягкая пшеница, кукуруза на силос, мягкая пшеница, ячмень, в четвертом — пар сидеральный со смешанным посевом гороха и овса, твердая пшеница, мягкая пшеница, кукуруза на силос, ячмень.
Опыты закладывались в четырехкратной повторности. Общая площадь делянок составляет 648 м2, при ширине 7,2 м и длине 90 м. Длина делянок удобренного фона 30 м, неудобренного — 60 м. Учтенная площадь уборки яровой твердой пшеницы на удобренном фоне равна 60 м2, неудобренном — 120 м2.
Агротехника возделывания полевых культур в севообороте — принятая для Центральной зоны Оренбургской области.
Статистическую обработку данных полевого опыта проводили с помощью офисного программного комплекса Microsoft Office и применением программы Excel (Microsoft, США), данные обрабатывали в Statistica 12.0 (Stat Soft Jnc, США) методом множественной регрессии.
Результаты исследований и обсуждение
Проведенные длительные исследования имеют большой охват многообразия погодных условий, что является ценным в плане изучения возделывания сельскохозяйственных культур под действием различных метеофакторов и получения наибольшей их продукции высокого качества. В нашем эксперименте мы рассматриваем возможность эффективного возделывания ценной сельскохозяйственной культуры яровой твердой пшеницы по различным предшественникам в шестипольных севооборотах, бинарных и монопосевах с 1990 по 2020 гг.
За годы эксперимента отмечено семь незначительно засушливых (ГТК по Селянинову = 0,8 и более единиц), шесть засушливых (ГТК = 0,6…0,8) и 18 из 31 очень засушливых (ГТК = 0,6 и менее) вегетационных периодов (табл. 1). Две трети (77 %) исследуемых лет были засушливыми и очень засушливыми, с различными видами атмосферной и почвенной засухи, что создавало стрессовую ситуацию для роста и формирования продуктивности яровой твердой пшеницы. Урожайность твердой пшеницы отсутствовала 4 года из 31 по причине засухи, вызванной повышенной температурой воздуха, небольшим количеством или отсутствием атмосферных осадков в период вегетации. За 31 год исследований продуктивность яровой твердой пшеницы выше на фоне с применением минеральных удобрений, т. е. отмечается положительный эффект от их использования. Максимальная урожайность твердой пшеницы на неудобренном фоне питания составила 3,50 т/ га в 1994 г., на удобренном — 3,80 т/га в 1993 г. На графике (рис. 1) отчетливо прослеживается зависимость урожайности культуры и ГТК. Кривая урожайности фактически копирует показатель ГТК. Резкие изменения погодных условий создают дополнительную стрессовую ситуацию для произрастания растений, оказывают влияние на микробиологическую жизнедеятельность, накопление и использование питательных элементов (в частности K2O) в почве.
Таблица 1. Показатель гидротермического коэффициента (ГТК) с его характеристикой и урожайность яровой твердой пшеницы на двух фонах питания (в среднем по всем предшественникам) по годам исследований, сгруппированных по ранжиру засушливости
Характеристика вегетационного периода | Годы эксперимента | ГТК вегетационного периода | Средняя урожайность по фонам питания, т/га | |
Удобренный фон | Неудобренный фон | |||
I —незначительно засушливый (ГТК = 0,8 и более) | 1990 1992 1994 1997 2000 2003 2013 | 0,99 0,89 1,29 0,96 1,51 1,09 0,82 | 3,23 1,22 3,76 1,99 1,38 1,94 0,94 | 2,99 1,17 3,50 2,00 1,26 1,77 0,72 |
II —засушливый (ГТК = 0,6…0,8) | 1993 1999 2006 2007 2008 2019 | 0,76 0,61 0,63 0,75 0,70 0,65 | 3,80 1,22 0 0,83 1,37 0,45 | 3,39 1,10 0 0,76 1,16 0,44 |
II — очень засушливый (ГТК = 0,6 и менее) | 1991 1995 1996 1998 2001 2002 2004 2005 2009 2010 2011 2012 2014 2015 2016 2017 2018 2020 | 0,29 0,27 0,38 0,19 0,38 0,46 0,50 0,44 0,56 0,15 0,59 0,34 0,24 0,57 0,33 0,46 0,34 0,30 | 1,07 0,54 1,35 0,15 1,02 0,87 0,87 0 1,26 0 1,43 0,80 0,09 0 0,54 1,58 0,37 0,80 | 1,13 0,46 1,16 0,15 0,97 0,80 0,76 0 1,26 0 1,22 0,71 0,11 0 0,21 1,64 0,37 0,77 |
Рис. 1. Зависимость уровня урожайности яровой твердой пшеницы на двух фонах питания от показателя ГТК вегетационного периода по годам исследований (1990—2020 гг.)
Итоги регрессии урожайности яровой твердой пшеницы в варианте по озимой ржи на двух фонах питания в сопряжении с ГТК вегетационных периодов 1990—2020 гг. свидетельствуют о высоком уровне значимости Р-уров. = 0,0004 (табл. 2).
Таблица 2. Зависимость урожайности яровой твердой пшеницы по озимой ржи на двух фонах питания от ГТК вегетационного периода 1990—2020 гг.
Фон питания | №=25 | БЕТТА | Стд. ош. | В | Стд. ош. | t(23) | Р-уров. |
Удобренный | Св. член |
|
| 0,0818 | 0,3378 | 0,2422 | 0,8108 |
ГТК за вегетацию | 0,6489 | 0,1586 | 1,9859 | 0,4855 | 4,0905 | 0,0004 | |
R = 0,64 F(1,23) =16,73 Р < 0,0004 | |||||||
Неудобренный | Св. член |
|
| 0,1169 | 0,2882 | 0,4055 | 0,6888 |
ГТК за вегетацию | 0,6466 | 0,1590 | 1,6844 | 0,4143 | 4,0651 | 0,0004 | |
R = 0,65 F(1,23) = 16,52 Р < 0,0004 | |||||||
Доля влияния фактора ГТК вегетационного периода на урожайность твердой пшеницы на удобренном фоне составляет 65 %, на фоне с использованием минеральных удобрений — 64 %.
Между свежеотобранными (влажными) и высушенными до воздушно-сухого состояния образцами почвы установлены существенные различия в содержании разных форм калия. В образцах почвы при естественной полевой влажности (невысушенных) отмечаются более высокие значения элементов питания по сравнению с высушенными образцами. В наших исследованиях для определения элементов питания в почве использовались высушенные образцы. В табл. 3 приведены среднемноголетние данные по урожайности яровой.
Таблица 3. Содержание калия в почве под посевами яровой твердой пшеницы и ее урожайность в зависимости от предшественника и фона питания в среднем за 1990—2020 гг.
Показатели | Фон питания | Вариант предшественника твердой пшеницы | ||||||||
| Урожайность | т/га | I | 1,20 | 1,27 | 1,26 | 1,26 | 1,00 | 1,05 | 0,87 | |
II | 1,07 | 1,20 | 1,16 | 1,21 | 0,89 | 0,99 | 0,79 | |||
разность + или – | +0,13 | +0,07 | +0,10 | +0,05 | +0,11 | +0,06 | +0,08 | |||
НСР05 по факторам | А | 0,47 | 0,47 | 0,47 | 0,45 | 0,39 | 0,41 | 0,34 | ||
В | 0,40 | 0,47 | 0,45 | 0,46 | 0,34 | 0,38 | 0,30 | |||
А+В | 0,11 | 0,10 | 0,08 | 0,06 | 0,09 | 0,11 | 0,08 | |||
| Содержание калия в почве | в начале вегетации | мг на 100 г почвы | I | 46,8 | 44,6 | 43,9 | 44,4 | 39,8 | 39,7 | 39,8 |
II | 43,1 | 42,2 | 41,3 | 42,3 | 39,5 | 37,6 | 38,3 | |||
разность + или – | +3,7 | +2,4 | +2,6 | +2,1 | +0,3 | +2,1 | +1,5 | |||
НСР05 по факторам | А | 2,72 | 2,93 | 3,00 | 3,09 | 2,35 | 2,01 | 2,52 | ||
В | 2,68 | 3,31 | 3,54 | 3,37 | 2,36 | 2,13 | 2,24 | |||
А+В | 2,31 | 2,21 | 2,11 | 2,36 | 1,65 | 1,42 | 1,89 | |||
| в конце вегетации | мг на 100 г почвы | I | 44,1 | 44,4 | 43,3 | 40,4 | 36,7 | 35,2 | 35,7 | |
II | 40,7 | 39,6 | 39,8 | 38,3 | 34,7 | 34,8 | 35,0 | |||
разность + или – | +3,4 | +4,8 | +3,5 | +2,1 | +2,0 | +0,4 | +0,7 | |||
НСР05 по факторам | А | 2,80 | 3,46 | 3,62 | 2,52 | 2,41 | 2,33 | 2,38 | ||
В | 3,38 | 2,72 | 2,99 | 2,54 | 2,15 | 2,46 | 2,47 | |||
А+В | 2,02 | 2,34 | 2,40 | 2,12 | 1,83 | 2,01 | 2,20 | |||
Израсходованный калий за период вегетации | I | 2,7 | 0,2 | 0,6 | 4,0 | 3,1 | 4,5 | 4,1 | ||
II | 2,4 | 2,6 | 1,5 | 4,0 | 4,8 | 2,8 | 3,3 | |||
Примечание: I — удобренный фон; II — неудобренный
В среднем за 31 год исследований урожайность твердой пшеницы по черному пару составила 1,27 и 1,20 т, по почвозащитному — 1,26 и 1,16 т, по сидеральному — 1,26 и 1,21 т с 1 га соответственно по удобренному и неудобренному фонам. Данные (табл. 3) свидетельствуют о преимуществе в содержании K2О при внесении минеральных удобрений. В варианте твердой пшеницы по озимой ржи весной в среднем за годы исследований аккумулировалось большее количество К2О на двух фонах питания. Прежде всего, данное обстоятельство связано с дополнительным поступлением растительных остатков озимой ржи в виде соломы, способствующих увеличению запасов калия в почве. Достаточно высокое среди других вариантов опыта среднемноголетнее содержание калия отмечается весной в посевах твердой пшеницы по занятым (почвозащитному 43,9 мг на удобренном, 41,3 на неудобренном фоне, сидеральному 44,4 и 42,3 мг на 100 г почвы соответственно фону) парам. Запаханная вегетативная масса возделываемых полевых культур занятых паров способствует увеличению содержания калия в почве. В период от посева до уборки яровой твердой пшеницы отмечается общее снижение содержания запасов калия на двух фонах питания по всем предшественникам. Наибольшее потребление калия на удобренном фоне по предшественникам: кукуруза на силос — 4,5 мг, мягкая пшеница — 4,1 мг, сидеральный пар — 4,0 мг и монопосев твердой пшеницы — 4,1 мг на 100 г почвы.
На неудобренном фоне потребление калия твердой пшеницей в последействии сидерального пара составило 4,0 мг, по мягкой пшенице — 4,8 мг на 100 г почвы. В последействии почвозащитного занятого летним посевом суданской травы пара потребляется за вегетацию небольшое количество калия на двух фонах питания относительно других изучаемых вариантов.
Выводы
- Возделывание яровой твердой пшеницы по различным предшественникам имеет зависимость от гидротермических условий вегетационного периода. Две трети (77 %) исследуемых лет характеризовались различными видами засухи и были засушливыми и очень засушливыми.
- Максимальная урожайность яровой твердой пшеницы за годы исследований на удобренном фоне составила 3,50 т, при использовании минеральных удобрений — 3,80 т с 1 га. Применение минеральных удобрений положительно влияет на продуктивность твердой пшеницы с прибавкой урожайности по озимой ржи — 0,13 т, почвозащитному пару — 0,10 т и мягкой пшенице — 0,11 т с 1 га.
- Севообороты имеют преимущество перед бинарными и монопосевами по запасам калия в почве, сопровождающееся увеличением урожайности твердой пшеницы.
Об авторах
Виталий Юрьевич Скороходов
Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: skorohodov.vitali1975@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4179-7784
кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела земледелия и ресурсосберегающих технологий
Российская Федерация, 460051, г. Оренбург, пр-т Гагарина, д. 27/1Список литературы
- Лукин С.В., Васенев И.И., Цыгуткин А.С. Агроэкологическая оценка многолетней динамики содержания обменного калия в черноземах западной части ЦЧО // Достижения науки и техники АПК. 2010. № 8. С. 42-46.
- Баршадская С.И., Квашин А.А., Дерека В.И. Плодородие чернозема обыкновенного и продуктивность основных сельскохозяйственных культур // Плодородие. 2011. № 2. С. 36-39.
- Лазарев В.И., Лазарева Р.И., Ильин Б.С., Боева Н.Н. Калийный режим чернозема типичного при его длительном сельскохозяйственном использовании в различных агроэкосистемах // Агрохимия. 2020. № 2. С. 14-19. doi: 10.31857/ S000218812002009X
- Брехов П.Т., Мязин Н.Г. Формы калия в черноземе типичном при многолетнем внесении удобрений // Агрохимический вестник. 2012. № 4. С. 5-7.
- Чекмарёв П.А., Лукин С.В., Сискевич Ю.И., Юмашев Н.П., Корчагин В.И., Хижняков А.Н. Мониторинг калийного режима черноземов ЦЧР // Достижение науки и техники АПК. 2011. № 8. С. 3-6.
- Гамзиков Г.П. Обеспеченность почв калием и эффективность калийных удобрений в земледелии Сибири // Эколого-агрохимическая оценка состояния калийного режима почв и эффективность калийных удобрений: материалы науч.-практ. конф. М.: ЦИНАО, 2002. С. 85-94.
- Конончук В.В., Никитина Л.В. Влияние систематического применения удобрений на баланс калия и некоторые показатели калийного режима светло-каштановой почвы при орошении // Агрохимия. 2002. № 6. С. 53-58.
- Лукин С.М. Калийное состояние дерново-подзолистой супесчаной почвы и баланс калия при длительном применении удобрений // Агрохимия. 2012. № 12. С. 5-14.
- Шустикова Е.П., Шаповалова Н.Н. Изменение калийного режима чернозема обыкновенного под влиянием систематического внесения минеральных удобрений // Агрохимический вестник. 2012. № 2. С. 5-7.
- Прокошев В.В., Дерюгин И.П. Калий и калийные удобрения (практическое руководство). М.: Ледум, 2000. 185 с.
- Шафронов О.Д., Большова Н.А. Содержание калия в почвах Нижегородской области и применение калийных удобрений // Плодородие. 2002. № 2(5). С. 8-9.
- Мюррелл Т.С. Надо ли применять калийные удобрения? // Вестник Международного института питания растений. 2014. № 4. С. 2-4.
- Скороходов В.Ю. Накопление и использование К2О посевами яровой твердой пшеницы и озимой ржи в весенне-летний период на черноземах южных Оренбургского Предуралья // Известия ОГАУ. 2019. № 6(80). С. 64-69.
- Бесалиев И.Н., Крючков А.Г. Обеспеченность растений яровой твердой пшеницы азотом в зависимости от условий агротехники и ее урожайность // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 5(61). С. 27-30.
- Бесалиев И.Н., Тухфатуллин М.Ф. Урожайность сортов твердой пшеницы на фоне различных видов основной обработки почвы в Оренбургском Предуралье // Известия ОГАУ. 2009. Т. 1. № 2(21). С. 22-23.
- Сандакова Г.Н. Твердая пшеница в целинных районах Оренбургского Зауралья: перспективы производства // Известия ОГАУ. 2004. № 1. С. 30-31.
- Скороходов В.Ю. Уровень биологической активности почвы и содержание нитратного азота под посевами яровой твердой пшеницы в последействии черного кулисного пара на черноземах южных Оренбургского Предуралья // Известия ОГАУ. 2020. № 3(83). С. 51-56. doi: 10.37670/2073-0853-202083-3-51-57
- Никитина Л.В. Действие и последействие разных систем удобрения в длительном полевом опыте на калийный режим суглинистой почвы // Плодородие. 2015. № 6(87). С. 5-7.
Дополнительные файлы
