Агрохимия, 2020, № 9, стр. 3-7

ВВЕДЕНИЕ

Накопление и содержание основных элементов питания в почвах зависит от многих сопутствующих факторов. Поэтому относительное содержание, прежде всего азота, в основной и побочной продукции озимой пшеницы, накопление сухого вещества имеют важное значение, поскольку дают возможность оценить общий вынос азота и оценить его баланс в системе почва–удобрение–растение [1, 2]. На основании данных, полученных в длительном стационарном опыте, заложенном в 1969 г. Б.А. Доспеховым в учхозе “Михайловское” Московской обл., интерпретировали сведения о характере поступления и дальнейшего использования азота почвы и удобрений. Цель работы – изучение влияния применения удобрений и способа обработки почвы на вынос азота урожаями озимой пшеницы и культур зернопропашного севооборота.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Комплексные исследования провели в полевом опыте Центра точного земледелия (ЦТЗ), который был создан в 2007 г. в рамках инновационного общеобразовательного проекта РГАУ–МСХА им. К.А. Тимирязева. Схема опыта включала 3 системы обработки почвы (традиционную, минимальную ресурсосберегающую и интенсивную глубокую) и 4 фона удобрений (естественный, умеренный, программируемый и высокий).

Варианты обработки почвы:

1 – традиционный (контроль), представленный лущением стерни, вспашкой на глубину 20–22 см, предпосевной обработкой РВК-3,6; 2 – минимальный ресурсосберегающий (без основной обработки, предпосевное фрезерование на глубину 8–10 см); 3 – интенсивный глубокий (трехъярусная вспашка раз в 3 года, предпосевное фрезерование на глубину 8–10 см).

Системы удобрения представлены 4-мя фонами питания: естественным (без удобрений), умеренным – NPK (N65P70K65), программируемым – 2NPK (N130P140 K130), высоким – Нав + 2NPK (навоз 11.7 т/га + N130P140 K130).

Почва опытного участка – дерново-подзолистая среднесуглинистая. Перед закладкой опыта пахотный слой характеризовался следующими показателями: содержание гумуса – 1.61%, общего азота – 0.1%, подвижного фосфора – 4.0, обменного калия – 6.1 мг/100 г почвы, рН_KCl 5.0. Дважды было проведено известкование по полной гидролитической кислотности.

Основу Центра точного земледелия составляет полевой опыт общей площадью около 6 га по сравнительному изучению технологий точного и традиционного земледелия в четырехпольном зернопропашном севообороте с чередованием культур: викоовсяная смесь на корм – озимая пшеница с пожнивным посевом горчицы на сидерат – картофель – ячмень. В опыте изучают 2 фактора – технологии возделывания полевых культур (фактор А) и приемы основной обработки почвы (фактор В). В настоящей статье рассмотрен только фактор В. Схемой опыта предусмотрены следующие приемы основной обработки почвы: отвальная на глубину 20–22 см под все культуры севооборота, которую изучали в сравнении с нулевой (без обработки) под викоовсяную смесь и озимую пшеницу, и минимальная на глубину 12–14 см под картофель и ячмень. Культуры возделывали с применением минеральных комплексных удобрений (нитрофоски) с предпосевным внесением в дозе 300 кг/га под вику + овес, озимую пшеницу и ячмень, 1 т/га – под картофель в расчете на соответствующую планируемую урожайность. Помимо этого, под озимую пшеницу применяли 2 подкормки аммиачной селитрой в дозе N70 каждая [3–6].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Установлено, что содержание азота в основной и побочной продукции зависело от систем обработки почвы и от доз внесенных удобрений (табл. 1).

В варианте с минимальной ресурсосберегающей обработкой, в котором проводили только предпосевное фрезерование, отмечено заметное по сравнению с другими обработками снижение содержания азота в зерне озимой пшеницы. Причем эта закономерность была характерна как для удобренных, так и неудобренных вариантов. Если в вариантах традиционной и интенсивной глубокой обработок содержание азота в зерне составило соответственно 1.82 и 1.78%, то в варианте с фрезерованием оно было равно 1.63%. В среднем для 2-х фонов удобрения в варианте с минимальной ресурсосберегающей обработкой содержание азота в зерне снизилось на 3.7 и 5.3% по сравнению с контролем и интенсивной глубокой обработкой соответственно.

В соломе отмечено снижение содержания азота на фонах без удобрений и удобренном при замене ежегодной вспашки предпосевным фрезерованием с 0.63 до 0.5% и с 0.84 до 0.80% соответственно.

Установленная закономерность имеет принципиальное значение, т.к. свидетельствует об определенной направленности синтеза и минерализации азотосодержащих органических веществ при уменьшении глубины обработки почвы.

Более объективным показателем оптимизации условий питания растений является общий вынос урожаем азота, а также его затраты на создание 1 т зерна и соответствующего количества соломы.

Общий вынос азота на естественном фоне питания в варианте с минимальной ресурсосберегающей обработкой составил в сумме за 5 лет 206 кг/га. Увеличение глубины и интенсивности обработки ускоряло процесс минерализации органического вещества почвы, что выразилось в увеличении выноса азота в вариантах ежегодной отвальной обработки и сочетания трехъярусной вспашки с фрезерованием (табл. 2). Дополнительный вынос азота в этих вариантах на неудобренном фоне составил 47 кг/га, на удобренном – соответственно 71 и 31 кг/га.

Фрезерование, улучшая водно-воздушный режим почвы, способствует усилению биологической активности и тем самым положительно влияет на мобилизацию элементов питания растений. Однако потребность в элементах питания озимой пшеницы осенью невелика, составляет порядка 7–10% от их максимального выноса. Поэтому усвоить минеральный азот, накопленный почвой к осени, растения озимой пшеницы не могут. В весенне-летний период озимая пшеница росла и развивалась примерно в одинаковых условиях во всех изученных вариантах обработки почвы. Кроме того, в варианте с минимальной ресурсосберегающей обработкой условия превращения органического вещества почвы были с отчетливо выраженной аккумуляционной направленностью.

Общий вынос элементов питания культурами – величина непостоянная. Поэтому для определения дозы удобрений под планируемый урожай, а также установления в ней элементов питания используют более стабильный показатель – вынос азота единицей основной и побочной продукции.

Данные, характеризующие зависимость затрат азота на создание 1 т зерна с соответствующим количеством побочной продукции, от доз удобрений и приемов обработки почвы, представлены в табл. 3. Озимая пшеница в среднем для 3-х фонов удобрения на создание 1 т зерна с соответствующим количеством соломы в варианте с традиционной обработкой затрачивала 38.1 кг N, при соотношении 2.5 N : 1.0 Р : 1.9 К. В варианте с фрезерованием вынос азота снизился на 3.9 кг. В вариантах 2 и 3 на единицу усвоенного фосфора потребление азота и калия несколько снизилось. Таким образом, нормативные показатели выноса азота единицей основной и побочной продукции, а также соотношение N : Р : K свидетельствовали о необходимости дифференцированного подхода при установлении доз удобрения для отдельных культур севооборота.

Разнообразное сочетание технологических приемов возделывания озимой пшеницы оказало неодинаковое влияние на ее урожайность (табл. 4). Установлено, что характер баланса элементов питания в почве под культурами зернопропашного севооборота определялся дозами применения минеральных удобрений, количеством элементов питания, поступающих с побочной продукцией, количеством пожнивно-корневых остатков и сидерата в виде горчицы белой под картофель. Система обработки почвы (отвальная и минимальная) также оказывала влияние на баланс элементов питания через изменение скорости разложения органических остатков.

Внесение N32 в составе нитрофоски под ячмень и викоовсяную смесь в сочетании с дополнительным поступлением азота с растительными остатками после уборки предшественников в размере 196 и 116 кг N/га соответственно обеспечивало слабо положительный баланс азота в почве под этими культурами. Увеличение дозы внесения азота до N102 под озимую пшеницу и поступление 48 кг N/га с поукосно-корневыми остатками предшествующей викоовсяной смеси на корм не в полном объеме обеспечили потребность растений, дефицит азота составлял 30 кг при отвальной обработке и 31 кг/га – при прямом посеве.

Внесение N160 с минеральными удобрениями и поступление 66 кг N/га с органическими остатками формировало нулевой баланс азота при возделывании картофеля в варианте вспашки и положительный баланс (+53 кг N/га) в варианте минимальной обработки (табл. 5). В вариантах отвальной обработки почвы на глубину 20–22 см в сумме за ротацию с различными компонентами (соломой, ботвой, пожнивно-корневыми остатками и минеральными удобрениями) поступало 714 кг N/га, отчуждалось – 744 кг/га, что формировало дефицитный баланс.

При минимальной обработке, включавшей дискование на глубину 12–19 см под ячмень и прямой посев однолетних бобово-злаковых трав и озимой пшеницы, вынос азота основной и побочной продукцией был на 3.3% меньше поступления, что характеризовало баланс как слабоположительный.

Важно было проследить количество поступивших с пожнивно-корневыми остатками полевых культур элементов питания в почву и определить их вынос урожаем (табл. 6). Следует отметить, что поступление азота с растительными остатками только для викоовсяной смеси превышало его вынос из почвы, для остальных культур севооборота отмечен дефицит азота как элемента питания, который покрывался за счет внесения перед посевом минеральных комплексных удобрений (рис. 1). Наибольший дефицит азота отмечен для картофеля, несмотря на заделку горчицы на сидерат с осени под культуру. В связи с этим под картофель вносили минеральные удобрения порядка 1 т/га, что позволило покрыть дефицит.

Рис. 1.

Поступление азота с растительными остатками и его вынос урожаем культур севооборота (среднее за ротацию), кг/га.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты многолетних исследований показали, что решающим фактором в технологиях возделывания озимой пшеницы является уровень минерального питания. Стабилизация урожайности озимой пшеницы существенно возрастала, независимо от метеорологических условий, при применении интенсивной глубокой системы обработки почвы и высокого фона питания. Но в годы с достаточным количеством осадков преимущество имела традиционная технология возделывания озимой пшеницы.