Коэффициенты использования фосфора и калия из удобрений растениями кукурузы на черноземе обыкновенном Ростовской области

Оптимизация минерального питания растений – залог получения высоких урожаев и высокого качества растениеводческой продукции. Средняя урожайность кукурузы в сельхозпредприятиях Ростовской обл. за последние три года (2015-2017 гг.) выросла и составила около 3.2 т/га (РОССТАТ, 2018). Однако это пока еще невысокая продуктивность, которая объясняется в том числе и сохраняющимся несбалансированным применением минеральных удобрений. Так, средние дозы N, P₂O₅ и K₂O за указанный трехлетний период времени в сельхозпредприятиях региона составили 57, 29 и 5 кг/га соответственно (РОССТАТ, 2018).
Цель наших исследований заключалась в изучении роли основных макроэлементов в минеральном питании кукурузы. Для изучения отзывчивости кукурузы на применение азотных, фосфорных и калийных удобрений в Целинском районе Ростовской обл. в течение 5-ти лет были проведены однолетние полевые опыты (в 2011 и 2015 гг. – на Целинском ГСУ, в 2012-2014 гг. – в СПК «Целинский»). Ранее мы уже публиковали результаты, полученные за 4 года исследований (Носов и др., 2015а и б).
Схема опытов включала следующие варианты: 1) контроль (без удобрений); 2) N30P40 (усредненная практика 20-ти соседних хозяйств до закладки опыта); 3) N100P80К60; 4) N18P80К60; 5) N100К60; 6) N100P80. Изучались повышенные дозы удобрений, чтобы гарантированно исключить недостаток элементов питания у растений. Удобрения (аммиачная селитра, аммофос и хлористый калий) вносились под предпосевную культивацию. В вариантах 3-6 проводилась обработка семян 0.1% раствором сульфата цинка. В опытах выращивались следующие гибриды кукурузы: Фурио – в 2011-2014 гг. и П9175 – в 2015 г. Предшественником кукурузы была озимая пшеница. Опыты проводились в четырехкратной повторности. Общая площадь делянки составила 67.2 м², а учетная – 42 м². Проводился комбайновый учет урожайности.
Почва в опытах – чернозем обыкновенный со слабощелочной реакцией среды, низким содержанием гумуса и хорошей обеспеченностью минеральным азотом перед посевом кукурузы (табл. 1). Содержание подвижных форм фосфора и калия (по Мачигину) было средним и повышенным соответственно. Однако, исходя из содержания обменного калия, извлекаемого из почвы вытяжкой ацетата аммония, обеспеченность почвы калием для растений следует рассматривать, как очень высокую. В опытах определялся вынос фосфора и калия надземной биомассой кукурузы.



Наименее благоприятные погодные условия наблюдались в 2015 г., когда во второй половине июля и в августе выпало 0 мм осадков. В наиболее благоприятном 2011 г. за указанный период выпало 39 мм осадков. Соответственно, в 2015 г. в опытах наблюдалась наименьшая продуктивность кукурузы (рис. 1). В среднем за 5 лет исследований в контрольном варианте было получено 5.42 т/га зерна. В варианте с внесением N30P40 урожайность зерна повысилась до 5.90 т/га. Далее по продуктивности следуют варианты с внесением N18P80К60 (6.08 т/га), N100К60 (6.13 т/га) и N100P80 (6.37 т/га). Максимальная средняя урожайность зерна составила 6.55 т/га в варианте, где применялись повышенные дозы полного удобрения – N100P80К60.



Прибавка урожайности в варианте с внесением полного минерального удобрения (N100P80К60) относительно контроля составила в среднем 21% или 1.12 т/га, а по сравнению с усредненной практикой хозяйств – 11% или 0.65 т/га, что указывает на существенный недобор урожая при внесении низких доз удобрений (N30P40). Гибрид кукурузы Фурио, который выращивался в опытах в течение 4-х лет из 5-ти, в сравнительных исследованиях был отнесен в группе гибридов со средней отзывчивостью на применение азотно-фосфорных удобрений (Лабынцев и др., 2012).
Результаты проведенных опытов по изучению отзывчивости кукурузы на отдельные элементы питания во многом соответствуют уровню исходного почвенного плодородия. Так, увеличение дозы азота с 18 до 100 кг/га способствовало росту урожайности в среднем на 8% за 5 лет исследований. За счет применения фосфорных и калийных удобрений урожайность зерна кукурузы в среднем повышалась на 7 и 3% соответственно. Максимальная прибавка урожайности от фосфора в 13% была получена в наиболее благоприятном 2011 г., когда продуктивность культуры была максимальной. Достоверная прибавка урожайности от калия в 7% также наблюдалась только в самом благоприятном 2011 г.
На основе полученных данных, включая вынос элементов питания надземной биомассой, был рассчитан ряд показателей, применяемых для оценки эффективности использования фосфора и калия из удобрений растениями, а именно: агрономическая эффективность, коэффициент использования элемента питания из удобрений растениями и балансовый коэффициент использования элемента питания из удобрений и почвы растениями. Агрономическая эффективность применения фосфорных и калийных удобрений – это окупаемость фосфора и калия прибавкой урожая зерна кукурузы, которая определялась следующим образом:
где: АЕ – агрономическая эффективность применения удобрений; У – урожайность зерна кукурузы в варианте с внесением данного элемента питания с удобрениями (кг/га); У₀ – урожайность зерна кукурузы в варианте без внесения данного элемента питания с удобрениями (кг/га); Д – доза внесения элемента питания (кг/га).
Коэффициент использования фосфора и калия из удобрений растениями рассчитывался разностным способом по следующей формуле:
где: КИУ – коэффициент использования элемента питания из удобрений растениями; В – вынос элемента питания надземной биомассой растений в варианте с внесением данного элемента питания с удобрениями (кг/га); В₀ – вынос элемента питания надземной биомассой растений в варианте без внесения данного элемента питания с удобрениями(кг/га); Д – доза внесения элемента питания (кг/га).
Балансовый коэффициент использования элемента питания из удобрений и почвы растениями рассчитывался по формуле, указанной ниже:
где: БКИУП – балансовый коэффициент использования элемента питания из удобрений и почвы растениями; В – вынос элемента питания надземной биомассой растений в варианте с внесением данного элемента питания с удобрениями (кг/га); Д – доза внесения элемента питания (кг/га).
Как следует из табл. 2-3, агрономическая эффективность (АЭ) применения фосфорных и калийных удобрений в среднем за 5 лет составила 5.2 и 4.2 кг зерна/кг д.в. соответственно. Это в определенной степени высокие показатели с учетом того, что в опытах вносились повышенные дозы фосфора и калия, превышающие агрономически оптимальные дозы. Для получения максимальной экономической отдачи от минеральных удобрений в данных почвенно-климатических условиях изученные дозы азота, фосфора и калия, безусловно, должны корректироваться в сторону уменьшения.



Как известно, последействие фосфорных удобрений может наблюдаться в течение достаточно длительного периода времени. Например, последействие высоких фосфорных фонов, созданных в тяжелосуглинистой дерново-подзолистой почве, наблюдалось в течение 22-х лет (Кирпичников, Адрианов, 2007). Отмечается, что показатель КИУ_P, рассчитанный с учетом прямого действия фосфора на зерновых колосовых культурах, как правило, имеет очень низкие значения, поэтому эффективность использования фосфора из удобрений растениями в севообороте можно ошибочно интерпретировать, как невысокую (Johnston и Syers, 2009; Johnston и др., 2014). В связи с этим для объективной оценки эффективности использования внесенного в почву фосфора растениями предложено применять балансовый коэффициент использования фосфора из удобрений и почвы (БКИУП_P), который отражает использование растениями ранее накопленных почвенных резервов фосфора.
В проведенных нами опытах показатель КИУ_P имел достаточно высокие значения – 73% в среднем за 5 лет, что свидетельствует о высоком использовании фосфора из удобрений растениями кукурузы непосредственно в год их внесения. При этом все удобрения заделывались неглубоко (до 12 см), поскольку основное внесение удобрений проводилось весной перед предпосевной культивацией. Однако в наиболее засушливые годы (2013 и 2015 гг.) КИУ_P имел минимальные значения, и, следовательно, внесенный в эти годы вышеуказанным способом фосфор хуже использовался растениями. Показатель БКИУП_P, учитывающий использование растениями ранее внесенного фосфора, имел несколько более высокие значения – 77% в среднем за 5 лет.
В опытах получены сравнительно невысокие значения для КИУ_К – 41% в среднем за 5 лет. Таким образом, по сравнению с фосфором происходило значительное большее использование калия растениями из почвенных резервов. Показатель БКИУП_К, учитывающий поступление калия в растения как из удобрений, так и из почвы, имел, соответственно, более высокие значения – 61% в среднем за 5 лет. В отличие от фосфорных удобрений калийные удобрения не применялись на опытных полях уже достаточно долгое время. Не следует исключать усиления калийфиксирующей способности почвы при ее длительном истощении по калию (Шаймухаметов и Петрофанов, 2008).
В заключение необходимо отметить, что проведенные исследования указывают на значительный нереализованный потенциал урожайности кукурузы в относительно засушливых почвенно-климатических условиях юга Ростовской области. Показано, что оптимизация минерального питания кукурузы способствует существенному повышению продуктивности данной культуры на черноземе обыкновенном, характеризующимся средней обеспеченностью подвижными формами фосфора и повышенной – подвижными формами калия (по методу Мачигина). В 5-ти летних опытах наблюдалась высокая эффективность использования фосфора из фосфорных удобрений непосредственно в год внесения и невысокая эффективность использования калия из калийных удобрений растениями кукурузы.

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

Бирюкова О.А. – доктор сельскохозяйственных наук, профессор; e-mail: olga_alexan@mail.ru.

Божков Д.В. – ассистент.

Кафедра почвоведения и оценки земельных ресурсов Академии биологии и биотехнологии Южного федерального университета (г. Ростов-на-Дону).

Литература

РОССТАТ, 2018. www.gks.ru

Носов В.В., Бирюкова О.А. и Божков Д.В. Эффективность применения минеральных удобрений под кукурузу в Ростовской области // Сохранение и развитие агрохимического наследия академика Д.Н. Прянишникова в Сибири. VII Сибирские агрохимические Прянишниковские чтения. Материалы международной научно-практической конференции. Ч. 2. Новосибирск: ФАНО, Сибирское отделение аграрной науки, 2015а. С. 151-155.
Носов В.В., Бирюкова О.А. и Божков Д.В. Содержание подвижных форм фосфора в черноземах обыкновенных Ростовской области и эффективность использования фосфора из удобрений растениями кукурузы // Питание Растений. Вестник МИПР. 2015б. № 2. С. 12-14.
Лабынцев А.В., Пасько С.В. и Кравченко А.Н. Отзывчивость гибридов кукурузы на удобрение. Зерновое хозяйство России. 2012. №5. С. 42-47.
Кирпичников Н.А. и Адрианов С.Н. Действие и последействие фосфорных удобрений на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве при различной степени известкования // Агрохимия. 2007. № 10. С. 14-23.
Johnston A.E., Syers J.K. A new approach to assessing phosphorus use efficiency in agriculture // Better Crops with Plant Food. 2009. Vol. 93. №3. P. 14-16.
Johnston J., Fixen P., Poulton P. The efficient use of phosphorus in agriculture // Better Crops with Plant Food. 2014. Vol. 98. №4. P. 22-24.
Шаймухаметов М. Ш. и Петрофанов В. Л. Влияние длительного применения удобрений на К-фиксирующую способность почв // Почвоведение. 2008. № 4. C. 494-506.