Программирование урожайности озимой пшеницы в зависимости от почвенно-климатических условий и системы применения удобрений

Программирование урожайности сельскохозяйственных культур – это комплекс взаимосвязанных мероприятий, своевременное и качественное выполнение которых обеспечивает получение рассчитанного уровня урожайности заданного качества при одновременном повышении плодородия почвы и удовлетворении требований в области охраны окружающей среды (Есаулко и др., 2013). Задача программирования урожайности состоит в том, чтобы определить потенциальные возможности определенной культуры или сорта применительно к конкретным почвенно-климатическим условиям (Есаулко и Устименко, 2012). Такие данные можно получить при непосредственном проведении полевого эксперимента, но можно также использовать сортовые особенности, выявленные по результатам сортоиспытаний (Есаулко и др., 2012; Устименко, 2013).
Для апробации разработанных подходов к программированию урожайности озимой пшеницы в Учебно-опытном хозяйстве Ставропольского государственного аграрного университета в 2010-2012 гг. были проведены полевые опыты. Возделывался сорт озимой пшеницы Зустрич – среднеспелый (273-282 дня), среднерослый и устойчивый к полеганию. Это сорт степного экотипа, обладающий высокой экологической пластичностью, засухоустойчивостью и морозостойкостью. По качеству он относится к сильным пшеницам (содержание белка – 12.0-13.5%, клейковины – 27-28%.).
Почва опытного участка – чернозем выщелоченный мощный тяжелосуглинистый. Реакция почвенного раствора близка к нейтральной. Величина рН_КСl в среднем составила 6.70. Почва характеризуется средней обеспеченностью гумусом (5.1-5.6%), а также подвижными формами фосфора (в среднем 22 мг Р₂О₅/кг почвы) и калия (240-260 мг К₂О/кг почвы) по методу Мачигина. Предшественник – горох. Делянки размещались по методу рандомизированных повторений, повторность опыта – 3-х кратная. Общая площадь делянки составила 40 м² (10 м × 4 м), а учетная – 22 м².
Расчет доз минеральных удобрений на планируемую урожайность озимой пшеницы 4.0, 5.0 и 6.0 т/гапроводился по двум методикам. В соответствии с первым подходом, разработанным В.В. Агеевым (Агеев и Подколзин, 2006), дозы фосфорных и калийных удобрений рассчитывались следующим образом:

Д – доза Р₂О₅ и К₂О, кг/га;
В – вынос Р₂О₅ и К₂О с планируемым урожаем зерна с учетом побочной продукции, кг/га;
К_n – коэффициент использования фосфора и калия из почвы от выноса с планируемым урожаем зерна с учетом побочной продукции (0.47-0.66 для фосфора и 0.58-0.70 для калия с учетом содержания в почвах подвижных форм фосфора и калия и планируемой урожайности);
К_у – коэффициент использования фосфора и калия из удобрений (40 и 70% соответственно).

Дозы азотных удобрений рассчитывались по преобразованной формуле:

К – отношение выноса N с планируемым урожаем зерна к выносу Р₂О₅ с планируемым урожаем зерна (с учетом побочной продукции);
К_у – коэффициент использования азота из удобрений (70%).

Согласно второй методике, разработанной специалистами Ставропольского НИИСХ и ГЦАС «Ставропольский» (Петрова и др., 1987), дозы удобрений были рассчитаны по формуле:У – планируемая урожайность зерна, ц/га;

В – вынос N, Р₂О₅ и К₂О с 1 ц планируемого урожая зерна с учетом побочной продукции, кг;
К_к – коэффициент компенсации выноса элементов питания основной и побочной продукцией за счет удобрений (0.49-0.52 для азота, 1.10-1.36 для фосфора и 0.30-0.43 для калия в зависимости от планируемого уровня урожайности).

Кроме того, был включен контрольный вариант (без удобрений) и вариант со средне-рекомендованными дозами удобрений для данной почвенно-климатической зоны. Хлористый калий вносили под вспашку, аммофос – при посеве, аммиачную селитру – в ранневесеннюю подкормку.



Погодные условия в годы проведения исследований характеризовались неравномерным выпадением осадков (табл. 1). Годовая сумма осадков была ниже среднемноголетней величины за исключением 2009-2010 гг. В годы исследований наблюдался повышенный температурный режим – среднегодовая температура воздуха была на 1.1-1.4^оС выше среднемноголетнего показателя. Наиболее благоприятные агрометеорологические условия для формирования урожая культуры сложились в 2010-2011 гг. При этом сумма осадков за август-июль была ниже среднемноголетних значений (на 7%), однако их более равномерное распределение способствовало оптимальной влагообеспеченности посевов и формированию наибольшей урожайности озимой пшеницы. Среднегодовая температура воздуха в 2010-2011 гг. оказалась на 1.4^оС выше среднемноголетнего значения, достигнув 10.6^оС. Крайне неблагоприятные погодные условия складывались в 2011-2012 гг. Неравномерное распределение осадков в весенне-летний период оказало негативное влияние на формирование урожая озимой пшеницы в данном сезоне.
В табл. 2 представлены данные по влиянию изученных доз минеральных удобрений на структуру урожая озимой пшеницы – плотность продуктивного стеблестоя, массу зерна с колоса, число зерен в колосе и массу 1000 зерен в среднем за 3 года. Согласно полученным результатам, густота продуктивного стеблестоя изменялась в наибольшей степени (диапазон: 373-432 шт./м²) в зависимости от уровня минерального питания растений по сравнению с остальными показателями продуктивности озимой пшеницы. При внесении изученных доз минеральных удобрений отмечалось увеличение густоты продуктивных стеб­лей на 21-59 шт./м²по сравнению с естественным агрохимическим фоном. Наибольшая густота продуктивных стеблей (431-432 шт./м²) получена в вариантах опыта, где дозы удобрений рассчитывались на максимальную планируемую урожайность 6.0 т/га (варианты с внесением N126P80K72 и N110P82K51).



Применение минеральных удобрений способствовало увеличению числа зерен в колосе – разница с контролем составила 2-7 шт. Наибольшее число зерен в колосе (30 шт.) было сформировано в варианте с внесением N110P82K51. Применение всех изученных доз удобрений, за исключением среднерекомендованных для зоны (N60P60K30), также улучшало массу зерна с колоса. Разница по сравнению с контролем при этом составила от 1 до 9% в зависимости от расчетных доз удобрений. Аналогично озерненности колоса, наибольшая масса зерна с колоса (1.07 г) была получена в варианте с внесением N110P82K51.Применение всех изученных доз удобрений повышало и массу 1000 зерен. Однако в меньшей степени этому способствовала усредненная для зоны система применения удобрений (N60P60K30) – масса 1000 зерен в данном варианте возросла лишь на 4%, тогда как в остальных вариантах данный показатель вырос на 6-10% по сравнению с контролем. Наиболее полновесное зерно было сформировано при внесении N110P82K51. Масса 1000 зерен в данном варианте была максимальной (37.5 г).
Изученные системы применения удобрений достоверно повышали урожайность озимой пшеницы во все годы исследований (табл. 3). Так, прибавка урожайности относительно контроля в 2009-2010 гг. составила 0.76-2.80 т/га (25-92%), в 2010-2011 гг. – 1.03-2.90 т/га (33-93%), а в 2011-2012 гг. – 0.97-2.28 т/га (37-87%). Таким образом, следует отметить, что минеральное питание растений азотом, фосфором и калием имеет огромное значение для формирования урожайности озимой пшеницы.



При оптимизации минерального питания озимой пшеницы, исходя из планируемого уровня урожайности 4.0 т/га, нами установлено, что все изученные методы расчета доз минеральных удобрений показывают довольно высокую точность программирования урожайности. Отмечается более высокий уровень продуктивности культуры (4.17 т/га в среднем за 3 года) при внесении N68P44K24, то есть при использовании 2-ой методики. Аналогичная урожайность (в среднем 4.16 т/га) была достигнута и при внесении среднерекомендованных для зоны доз удобрений (N60P60K30). При расчете доз удобрений по 1-ой методике (N60P34K34) урожайность была ниже на 6% (в среднем 3.90 т/га).
При планировании более высокого уровня урожайности (5.0 т/га) оба метода расчета доз удобрений также достаточно хорошо себя зарекомендовали, так как наблюдалось несущественное отклонение от программируемой урожайности в сторону уменьшения. Несколько лучшая точность программирования урожайности получена при расчете доз удобрений по методике В.В. Агеева.
Однако при планируемой урожайности 6.0 т/га были выявлены достаточно существенные различия в достигнутом уровне урожайности при использовании разных методов расчета доз удобрений. Использование методики В.В. Агеева (N126P80K72) позволило получить 5.60 т/га зерна в среднем за 3 года. При 2-ом подходе к расчету доз удобрений(N110P82K51) урожайность была несколько ниже и составила в среднем 5.36 т/га, то есть разница с планируемым уровнем урожайности достигла 11%. В тоже время статистически значимых различий в урожайности по годам между данными двумя вариантами опытов не наблюдалось. Следует отметить, что в наиболее благоприятном по агрометеорологическим условиям 2010-2011 гг. при использовании обоих методов расчета доз удобрений урожайность озимой пшеницы была наиболее близка к уровню 6.0 т/га.






Повышение качества зерна озимой пшеницы имеет исключительно важное значение. Представленные в табл. 3 результаты свидетельствуют о том, что применение всех изученных доз удобрений способствовало увеличению содержания клейковины в зерне – на 5.2-9.9% в среднем за 3 года исследований по сравнению с контрольным вариантом. При этом наибольшее содержание клейковины (27.0 и 26.3%) было получено в вариантах с внесением максимальных доз удобрений (соответственно N126P80K72 и N110P82K51). Применение всех изученных доз минеральных удобрений также способствовало получению клейковины хорошего качества – показания прибора ИДК составили 72-75 ед. Достоверное повышение содержания белка (на 2.0-2.2%) было получено только при внесении удобрений в максимальных дозах (N126P80K72 и N110P82 K51).
Рекомендуемые производству системы удобрений с внесением N110P82K51 и N126P80K72, то есть при расчете на планируемую урожайность 6 т/га, экономически наиболее выгодны (табл. 4). Уровень рентабельности в указанных вариантах опытов составил соответственно 125 и 131% в среднем за 3 года.



Таким образом, оптимизация минерального питания растений азотом, фосфором и калием – это мощный фактор повышения урожайности и качества зерна озимой пшеницы при возделывании на черноземах выщелоченных Ставропольского края. Изученные методы расчета доз удобрений обеспечили получение программируемого уровня урожайности озимой пшеницы 4 т/га. Исходя из средней урожайности за 3 года, планируемые уровниурожайности 5.0 и 6.0 т/га не были достигнуты, но наибольшая точность программирования урожайности получена при расчете доз удобрений по методике В.В. Агеева.

Есаулко А.Н. – доктор сельскохозяйственных наук, профессор.

Устименко Е.А. – аспирантка 3-го года обучения.e -mail: ustimenko_elena_26@mail.ru.

Кафедра агрохимии и физиологии растений ФГБОУ ВПО Ставропольского государственного аграрного университета (г.Ставрополь).

Авторы признательны региональному директору Международного института питания растений по Югу и Востоку России В.В. Носову за помощь в подготовке статьи.

Литература

Есаулко А.Н., Голосной Е.В., Фурсова А.Ю., Устименко Е.А., Айсанов Т.С. и Донцов А.Ф. 2013. Влияние азотных подкормок различными формами удобрений на урожайность озимой пшеницы на черноземе выщелоченном. В кн.: Применение современных ресурсосберегающих инновационных технологий в АПК. С. 5-8.

Есаулко А.Н. и Устименко Е.А. 2012. Инновации в науке, 15: 103-107.
Есаулко А.Н., Устименко Е.А. и Гуруева А.Ю. 2012. Эффективность программирования урожайности озимой пшеницы на черноземе выщелоченном Ставропольской возвышенности. В кн.: Сборник научных трудов Sworld по материалам международной научно-практической конференции. Т. 46. № 4. С. 95-98.
Устименко Е.А. 2013.Оптимизация применения доз и способов внесения азотных удобрений под озимые культуры в Ставропольском крае. В кн.: Молодые ученые СКФО для АПК региона и России. С. 41-43.
Агеев В.В. и Подколзин А.И. 2006. Агрохимия (Южно-Российский аспект): Учебник для студентов вузов. Т. 2 (Под ред. В.В. Агеева). Ставрополь: Ставропольский ГАУ. 480 с.
Петрова Л.Н., Чернов А.Я., Шустикова Е.П., Подколзин А.И., Карандашов Л.Г. и Булавинов А.В. 1987. Методические указания для расчета потребности и распределения фондов минеральных удобрений в колхозах и совхозах Ставропольского края. Ставрополь. 20 С.