Оптимизация минерального питания кукурузы и сои на черноземе обыкновенном карбонатном в Ростовской области

Экологической интенсификации – повышению продуктивности сельскохозяйственных культур без причинения какого-либо ущерба агроэкосистемам – отводится важная роль в дальнейшем обеспечении глобальной продовольственной безопасности (Cassman, 1999). Экологическая интенсификация подразумевает использование современных достижений в том числе и в области минерального питания растений. Поэтому при совершенствовании агротехнологий вопросам почвенного плодородия должно уделяться самое серьезное внимание. В этой связи Международный институт питания растений проводит Глобальный проект по кукурузе, направленный на разработку агротехнологий возделывания кукурузы, удовлетворяющих критериям экологичес­кой интенсификации (Murrell, 2012). Исследования одновременно проводятся в США, Аргентине, Бразилии, Китае, Индии, Мексике, Колумбии и Кении.



В России полевые опыты были начаты в 2011 г. в сотрудничестве с Южным федеральным университетом, а также Целинским ГСУ, где был заложен стационарный полевой опыт в севообороте кукуруза – соя. Опыт повторяется в пространстве и ежегодно включает два экспериментальных участка (под кукурузой и соей). Предшественником в 2010 г. была озимая пшеница. В опыте сравниваются две системы применения удобрений, а именно: практика хозяйств, то есть средние дозы минеральных удобрений, применяемые в хозяйствах региона, и экологическая интенсификация. Кроме того, изучается действие азотных удобрений при использовании данных агротехнологий. Варианты опыта для кукурузы (гибрид Фурио) были следующими:
1) N9P40 под предпосевную культивацию;
2) N30P40 под предпосевную культивацию (практика хозяйств);
3) N17P70K40, включая N12P50K20 под предпосевную культивацию и N5P20К20 при посеве (2 см сбоку семян);
4) N85P70K40, включая N50P50K20 под предпосевную культивацию, N5P20К20 при посеве и N30 в междурядную подкормку в стадию 3-5 листьев (экологическая интенсификация).
В вариантах 3 и 4 проводилось опуд­ривание семян кукурузы сульфатом цинка, поскольку, по данным ГЦАС «Рос­товский» (Назаренко и др., 2011), поч­вы Целинского района имеют низкую обеспеченность подвижным цинком.
Для сои (сорт Донская 9) изучались следующие варианты с внесением удоб­рений под культивацию: 1) N9P40 (практика хозяйств); 2) N20P40; 3) N10P45К30; 4) N30P45К30 (экологичес­кая интенсификация). В вариантах 3 и 4 в первый год выращивания сои проводилась инокуляция семян ризоторфином и обработка молибдатом аммония, а в последующие годы – только обработка молибдатом аммония.
Однолетние опыты на кукурузе также проводились в течение 3-х лет: в 2011 г. – на Целинском ГСУ, а в 2012 и 2013 гг. – в СПК «Целинский». Предшественник – озимая пшеница. Цель опытов – изучение отзывчивости кукурузы на применение азотных, фосфорных и калийных удобрений. Схема опытов была следующей: 1) контроль (без удобрений); 2) N30P40 (практика хозяйств); 3) N100P80К60; 4) N18P80К60; 5) N100К60; 6) N100P80. В данных опытах применялись повышенные дозы минеральных удобрений по сравнению со стационарным опытом. Удобрения вносились под предпосевную культивацию. В вариантах 3-6 проводилась обработка семян цинком. Как и в стационарном опыте, внесение азотных удобрений полностью не исключалось, поскольку в качест­ве источника фосфора использовался аммофос. Применялись также аммиачная селитра и хлористый калий. Повторность в опытах – 4-х кратная. Уборку урожая проводили прямым комбайнированием, а расчеты делали по методике, описанной А. Доберманном (Dobermann, 2005).
Почва в опытах – чернозем обыкновенный карбонатный. В табл. 1 представлена его исходная агрохимическая характеристика. Почва в целом имеет щелочную реакцию среды, низкое содержание гумуса и хорошую обеспеченность нитратным азотом (для слоя 0-20 см). Содержание подвижных форм фосфора и калия (по Мачигину) было средним и повышенным соответственно. Определялось также содержание подвижного фосфора по методу Олсена и обменного калия по методу Масловой (Минеев и др., 2001). Если применить группировку обеспеченности почв фосфором, разработанную для метода Олсена в Украине (Христенко и Иванова, 2011), то обеспеченность почвы фосфором следует считать повышенной. Исходное содержание обменного калия во всех опытах было очень высоким.



Наиболее благоприятные погодные условия наблюдались в 2011 г., когда в сумме за июнь-июль выпало 92 мм осадков, согласно данным метеостанции, установленной на стационарном опыте. В 2012 г. этот показатель снизился до 71 мм, а в 2013 – до 39 мм. Соответственно, последний год исследований был наименее благоприятным для роста и развития растений кукурузы, что привело к сильному снижению урожайности (табл. 2, 3). В краткосрочных опытах оно было менее резким по сравнению со стационаром, поскольку в указанном сезоне оправдался более ранний посев кукурузы. Для сои 2013 г. не был таким неблагоприятным, как для кукурузы, в связи с выпадением достаточного количества осадков в августе (49 мм). Для данной культуры наиболее неблагоприятные условия сложились в 2012 г. из-за засушливого августа (25 мм). Соответственно в этом году была получена минимальная урожайность сои (табл. 4).
Как следует из табл. 2, экологическая интенсификация с внесением N85P70K40 под кукурузу способствовала получению 6.82 т/га зерна в среднем за 3 года исследований, что на 8% выше по сравнению с практикой хозяйств (N30P40). В среднем за 2011-13 гг. относительная прибавка урожайности при повышении доз азотных удобрений на двух изученных фонах была невысока и составила 4-6%, что объясняется хорошей обеспеченностью почвы минеральным азотом как перед закладкой опыта, так и в дальнейшем при возделывании кукурузы после сои (данные не представлены).
В краткосрочных опытах максимальная урожайность зерна кукурузы (7.40 т/га в среднем за 3 года) была получена в варианте с внесением полного минерального удобрения – N100P80К60 (табл. 3). Прибавка урожайности относительно контроля составила в среднем 20%, а по сравнению с практикой хозяйств – 12%. Увеличение дозы азота с 18 до 100 кг/га способствовало росту урожайности на 8-10% по годам исследований. Максимальная прибавка урожайности от фосфора в 13% была получена в наиболее благоприятном 2011 г., когда продуктивность культуры была максимальной. В 2012-13 гг. прибавка урожайности от фосфора составила 5%. Достоверная прибавка урожайности от калия в 7% также наблюдалась только в благоприятном 2011 г. В остальные годы она не превышала 2-3%.
Таким образом, результаты проведенных краткосрочных опытов свидетельствует о том, что применение фосфорных удобрений дает устойчивую и достоверную прибавку урожайности кукурузы на изученной почве. Это во многом соответствует среднему классу обеспеченности почвы подвижным фосфором (по Мачигину). Отзывчивость кукурузы на внесение в почву калийных удобрений наиболее сильно проявляется при формировании урожайности зерна, близкой к 9 т/га. Следовательно, калийснабжающая способность изученной почвы, имеющей повышенную обеспеченность подвижным калием, недостаточна для удовлетворения потребностей растений в калии при высоком уровне продуктивности.
Агрономическая эффективность фосфорных и калийных удобрений (окупаемость прибавкой урожая зерна кукурузы) в среднем за 3 года составила 6.9 и 4.7 кг зерна/кг д.в. соответственно. Это достаточно высокие показатели с учетом применения повышенных доз фосфора и калия в краткосрочных опытах. По нашим оценкам, в текущих экономических условиях порог окупаемости фосфора прибавкой урожая кукурузы составляет порядка 6.4 кг зерна на 1 кг Р₂O₅. Для калия этот показатель равен примерно 3.2 кг зерна на 1 кг К₂O. При данном анализе мы исходили из средних цен 4-го квартала 2013 г. на зерно кукурузы и удобрения – аммофос и стандартный хлористый калий (при поставке насыпью и 30-процентной наценке на дистрибуцию).
Экологическая интенсификация с внесением N30P45К30 под сою способствовала получению максимальной урожайности семян – 1.98 т/гав среднем за 3 года исследований (табл. 4), что на 25% выше по сравнению с практикой хозяйств (N9P40). Прибавка урожайности в результате повышения доз азотных удобрений на двух изученных фонах не всегда была достоверной и в среднем за 2011-13 гг. составила 6-7%. Однако увеличение доз азота способствовало существенному повышению содержания белка в семенах сои (в среднем на 2.2-2.3%). При приросте в урожайности семян это обеспечило значительное увеличение сбора белка (табл. 5). Максимальный сбор белка (789 кг/га в среднем за 3 года) был получен в варианте с внесением N30P45К30. Таким образом, результаты 3-х лет исследований свидетельствуют о том, что на черноземе обыкновенном карбонатном в условиях Южной природно-сельскохозяйственной зоны Рос­товской области можно считать оправданным внесение азота под сою в дозе 30 кг/га для повышения урожайности и качества продукции.



В заключение следует отметить, что оптимизация минерального питания кукурузы и сои на черноземе обыкновенном карбонатном – это важный фактор повышения продуктивности культур. Согласно полученным результатам, экологическая интенсификация способствует росту урожайности зерна кукурузы на 8%, а семян сои – на 25% по сравнению со сложившейся практикой хозяйств. Кроме того, использование агротехнологий возделывания сои, удовлетворяющих критериям экологической интенсификации, позволяет улучшить качество продукции – повысить содержание белка в семенах. Проведенная оценка экономической эффективнос­ти применения фосфорных и калийных удобрений свидетельствует о рентабельном применении повышенных доз фосфора и калия под кукурузу в современных условиях.

Носов В.В. – региональный директор по Югу и Востоку России Международного института питания растений, кандидат биологических наук; e-mail: vnosov@ipni.net.

Бирюкова О.А. – доцент кафедры почвоведения и оценки земельных ресурсов Южного федерального университета, доктор сельскохозяйственных наук; e-mail: olga_alexan@mail.ru.

Купров А.В. – директор Целинского ГСУ, кандидат сельскохозяйственных наук.

Божков Д.В. – аспирант кафедры почвоведения и оценки земельных ресурсов Южного федерального университета.

Литература

Cassman K.G. 1999. Ecological intensification of cereal production systems: Yield potential, soil quality, and precision agriculture. Proc. Natl. Acad. Sci., 96: 5952‐5959.

Murrell T.S. 2012. Introduction to Ecological Intensification and the Global Maize Project of IPNI. Presentation made at the XIX Congreso Latinoamericano y XXII Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo. Mar del Plata. 16-20 Abril. 2012.
Назаренко О.Г., Пашковская Т.Г., Продан В.И. и Чеботникова Е.А. 2011. Нормативы основных показателей плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения Ростовской области. Рассвет: ГЦАС «Ростовский». 68 с.
Dobermann А. 2005. Procedure for measuring dry matter, nutrient uptake, yield and components of yield in maize. Version 1.1. University of Nebraska-Lincoln. 12 p.
Минеев В.Г., Сычев В.Г., Амельянчик О.А., Болышева Т.Н. и др. 2001. Практикум по агрохимии. М.: Изд-во МГУ. 689 c.
Христенко A.А. и Иванова С.Е. 2011. Питание растений. Вестник Международного института питания растений, 2: 6-9.