Таблица 13 Содержание элементов питания в пожнивно-корневых остатках

Таблица 13

Содержание элементов питания в пожнивно-корневых остатках

люпина узколистного (среднее за 1997–1999 гг.)

Усиленное ветвление корней, которое отмечается и другими исследователями [113-115], обеспечивает формирование большей поглощающей поверхности с начальных этапов развития растений. По-видимому, в этот период растения при ленточном внесении удобрений, образуя большую по массе корневую систему, чем при разбросном способе внесения, поглощают и больше элементов питания, что подтверждается результатами наших исследований [116–119].

Например, на основании проведенных Е.П. Трепачевым [104] опытов с люцерной и клевером, выращиваемых на дерново-подзолистой суглинистой почве с применением стабильного изотопа ¹⁵N установлено: после трех лет жизни клевера или люцерны, получивших меченный азот, в почве без корней иммобилизованного азота в 3 – 4 раза больше, чем в учетных пожнивно-корневых остатках; биомассой озимой пшеницы (зерно, солома, корни) использовано более 80% меченного азота от внесенного и только менее пятой части – из учетных пожнивно-корневых остатков. Увеличение урожая происходило главным образом, благодаря азоту неучтенного активного органического вещества бобовых. Прибавка зерна озимой пшеницы возрастала в 2 – 3 раза по сравнению с тимофеевкой или кострецом, выращиваемых в строго сопоставимых условиях с использованием той же индикаторной метки.

Основное количество азота в слое 0 – 40 см светло-каштановой почвы по вариантам РК, NK, NP сосредоточено не в крупных (d>1,5 мм), а в шейках и отмерших корнях люцерны. Максимум азота приходился на вариант РК [120].

Б. Моссе [121] отмечает, что корневые волоски функционируют всего несколько недель и даже суток, после чего они опадают и быстро заселяются микроорганизмами. Кроме мелких и отмерших корней, почва обогащается корневыми выделениями (экссудатами), содержащими азот и другие элементы.

Результаты исследований Е.П. Трепачева и др. [122] позволили рекомендовать ориентировочные поправочные коэффициенты на полноту учета органической массы и азота, поступающих в почву после бобовых предшественников для зернобобовых – 1,4; многолетних трав 2,0.

Умножая для данной группы бобовых учетную массу пожнивно-корневых остатков на соответствующий поправочный коэффициент, рассчитали полновесную величину органического вещества бобовых в почве в варианте без удобрений и при оптимальных условиях питания (табл. 14)

После клевера без внесения удобрений остается 15,8 т/га органического вещества, при оптимальных условиях питания – 20,2 т/га, после люпина – 6,4 (без удобрений) и 9,1 т/га (N₃₀P₄₀K₆₀ лентами), т.е. на 1 т основной продукции после клевера (сено) остается 2,93 и 2,66, после люпина узколистного (зерно) – 2,91 и 2,94 т/га органического вещества.

С пожнивно-корневыми остатками клевера без применения удобрений согласно проведенным расчетам запахивается 141 кг азота, 37 кг фосфора и 57 кг/га калия, с ПКО люпина – 64, 10, 25 кг/га соответственно. При оптимальных условиях питания в почву с ПКО клевера поступает азота 230, фосфора 66, калия 127 кг/га, с ПКО люпина – 107, 21, 53 кг/га соответственно. Учитывая, что 1 т полуперепревшего навоза содержит 5 кг азота, 2,5 кг фосфора и 6 кг калия [123] с пожнивно-корневыми остатками клевера в почве остается количество азота, фосфора и калия эквивалентное внесению их с 17,4 т, с пожнивно-корневыми остатками люпина с 7 т навоза. При оптимальных условиях питания клевера и люпина в почве на 1га остается количество элементов питания, эквивалентное содержанию их в 31 и 12,7 т подстилочного навоза соответственно.

Но это лишь количественный эквивалент, так как при равных эквивалентах по значению для окультуривания почвы, экологической безопасности, энергетическим затратам навоз значительно уступает многолетним травам. Это органическое вещество в отличие от навоза свободно от семян сорных растений, на уничтожение которых требуются гербициды и другие энергетические затраты, содержит больше активных соединений, таких, как углеводы, аминокислоты, липиды, органические кислоты. Они способны быстро окисляться и выделять за короткий период времени много энергии, воздействующей на биохимические процессы почвенных микроорганизмов, в том числе на активность несимбиотических азотфиксаторов, в частности азотобактера, и через них улучшать состояние питательных веществ в почве [124].

Огромным преимуществом этой массы, как органического удобрения является равномерное распределение ее между частицами почвы, где она в результате гумификации минерализуется, а также образует деятельный перегной почвы.

Проведенные нами расчеты содержания общего азота в растительных остатках (табл. 12, 13) и коэффициентов азотфиксации клевера и люпина (табл. 3, 9) дают возможность получить представление об объемах поступления в почву симбиотического азота с органическим веществом клевера и люпина. Доля симбиотического в общем поступлении азота выше на удобренных вариантах (эффект удобрения), чем на неудобренных. Его количество колеблется от 73 до 154 кг/га после клевера и от 42 до 75 кг/га после люпина, т.е. с улучшением условий питания увеличивается количество фиксированного азота в ПКО. Следовательно, в почву поступает в расчете на гектар значительное количество общего и симбиотического азота, без учета которого нельзя правильно построить баланс азота и обосновать дозы азотных удобрений.

При расчетах баланса азота важно не общее накопление фиксированного азота бобовыми растениями, а та доля его, которая остается с корнями и пожнивными остатками в почве на единицу урожая. Величина эта является непостоянной и меняется в зависимости от биологии тех или иных бобовых растений, агротехники их возделывания. Проведенные расчеты показали, что в 1 т основной продукции с корневыми и пожнивными остатками в почве после клевера при урожайности сена 5,4–7,6 ц/га остается симбиотического азота в зависимости от условий питания 13,5 и 20,3 кг, после люпина на зерно при урожайности 2,2 и 3,1 т/га – 19 и 24 кг (табл. 15).
Таблица 15

Осталось в почве элементов питания с пожнивно-корневыми остатками (ПКО) клевера и люпина (в расчете на 1 т основного продукта)

Условия питания	Урожай-ность, т/га	Содержание в ПКО, кг/т основной продукции			Доля сим-биотического азота, %	Симбиотический азот, оставшийся в почве, кг/т
		N	Р2О5	К2О
Клевер (сено)
Без удобрений	5,4	26	6,9	10,6	52	13,5
Р40К60+сапронит+квартазин	7,6	30,3	8,6	16,7	67	20,3
Люпин (зерно)
Без удобрений	2,2	29,0	4,5	11,4	66	19
N30Р40К60 лентами	3,1	34,5	6,8	17,1	70	24

Из приведенных данных следует, что обеспечение почвы органическим веществом за счет пожнивно-корневых остатков клевера и люпина зависит от уровня их питания в течение вегетации. Это, в свою очередь, отразится на питании последующих культур севооборота и балансе элементов питания.

Использование удобрений под следующие культуры севооборота наиболее рационально и эффективно тогда, когда дозы будут уточнены с учетом количества питательных веществ, оставшихся с пожнивно-корневыми остатками бобовых культур в почве. В этом случае наибольший выход продукции будет сопровождаться минимальным расходом азота, фосфора и калия, что особенно важно при энергосберегающих технологиях возделывания сельскохозяйственных культур.

В связи с этим важно оценить значение вклада азота органического вещества бобовых в почву для урожайности последующей зерновой и пропашной культуры в зернотравяно-пропашном севообороте на основе наших расчетных данных.

При определении возможных прибавок урожаев яровой пшеницы и картофеля раннеспелого (предшественниками их были люпин и клевер) учитывали такие нормативные показатели, как коэффициент использования азота бобовых и количество азота, необходимое на формирование тонны зерна и соломы.

Согласно исследованиям Г.В. Ишанова [125], Е.D. Ladda [126], азот органического вещества бобовых (клевера, люцерны) в почве используется последующей культурой на 22–29%, т.е. примерно так же, как из подстилочного навоза.

На основании результатов исследований, затраты азота на формирование 1 ц зерна яровой пшеницы составляет 2,59 кг (см. табл. 47), на 1 ц клубней картофеля раннеспелого – 0,66 кг (см. табл. 48). При урожайности сена клевера 5,4 т/га (на неудобренном фоне) в почву поступает с пожнивно-корневыми остатками (ПКО) 141 кг/га общего азота, в т.ч. 73 кг/га симбиотического. Так как коэффициент использования азота из ПКО картофелем равен 0,29, находим, что картофелем может быть усвоено 41 кг/га азота, в т.ч. 21 кг/га симбиотического. На формирование 1 ц клубней картофеля и соответствующего количества ботвы необходимо 0,66 кг азота, тогда прибавка урожайности за счет общего азота органического вещества клевера составит 62 ц/га (41 : 0,66), в том числе за счет симбиотического 32 ц/га (21 : 0,66).

При средней урожайности зерна люпина узколистного 2,2 т/га в почву поступает 64 кг/га общего азота, в т.ч. 42 кг/га симбиотического. Если предположить, что коэффициент использования из пожнивно-корневых остатков люпина яровой пшеницей равен 0,22, то ею будет усвоено 14 кг/га азота, в том числе 9,2 кг/га симбиотического. На формирование 1 ц зерна и соответствующее количество соломы яровой пшенице необходимо 2,59 кг азота. Прибавка урожайности яровой пшеницы за счет общего азота органического вещества люпина равна 5,4 ц/га (14 : 2,59), в том числе за счет симбиотического – 3,6ц/га (9,2 : 2,59).

Следует иметь ввиду, что разлагающиеся растительные остатки высвобождают, кроме азота, – фосфор, калий (см. табл. 12 и 13), кальций, серу, микроэлементы; являются также важным средством микробиологической мобилизации в почве труднодоступных дефицитных элементов питания за счет энергии органического вещества [127], что имеет большое значение в повышении плодородия почвы и урожайности последующих культур севооборота.

Таким образом:

1. 
   Масса пожнивно-корневых остатков (ПКО) клевера на 87 %, а люпина на 48 зависит от урожайности культуры. С пожнивно-корневыми остатками (ПКО) клевера лугового и люпина узколистного в почве остается количество азота, фосфора и калия эквивалентное содержанию их на естественном фоне выращивания культур в 17,4 и 7 т подстилочного навоза, при оптимальных условиях питания 31 и 12,9 т соответственно.
   

2. 
   В расчете на 1 т основной продукции после клевера (сено) с ПКО остается от 13,5 до 20,3 кг, после люпина в расчете на 1 т зерна от 19 до 24 кг симбиотического азота, на 1 т сена клевера – 2,93 и 2,66 т органического вещества, на 1т зерна люпина – 2,91 и 2,94 т.
   
3. 
   С учетом последействия органического вещества бобовых культур за счет симбиотического азота, содержащегося в нем, прибавка урожайности картофеля раннеспелого (после клевера) составляет 32 ц/га; яровой пшеницы (после люпина) – 3,6 ц/га.
   

глава 3. Влияние бобовых предшественников и условий питания на урожайность и качество урожая культур севооборота

Опыт мирового земледелия свидетельствует о наличии существенной зависимости между урожайностью сельскохозяйственных культур и количеством применяемых удобрений. По подсчетам специалистов, рост урожайности на 50% определяется применением удобрений и около 50% приходится на другие приемы – агротехнику, сорта, мелиорацию и т.п. [128].

Учитывая экологическую ситуацию и мировой опыт, развитие отрасли земледелия в Беларуси должно базироваться на стратегии адаптивной интенсификации, которая характеризуется биологизацией и экологизацией интенсификационных процессов [129].

Неоспоримым остается факт первостепенного значения бобового предшественника в системе удобрения культур севооборота. Окончательной оценкой степени влияния бобовых культур на плодородие почвы служит урожай последующей культуры. До широкого применения минеральных удобрений такие культуры, как клевер, люцерна, повышали не только урожай одной последующей культуры, но и продуктивность всего севооборота в целом, в особенности по сбору протеина с 1 га [7].

Встает вопрос, какую урожайность следующих после бобовых предшественников культур севооборота при ресурсосберегающей технологии их возделывания можно получить без применения и с применением экологически оправданных доз азотных удобрений.

В условиях интенсивного земледелия зернобобовые культуры имеют большое практическое значение для увеличения урожайности последующих культур. Так, на почвах Нечерноземья, по данным А.К. Антония, А.П. Пылова [78], наилучшими предшественниками ячменя оказались бобовые культуры с более длительным периодом накопления азота: желтый кормовой люпин, кормовые бобы, пелюшка. По сравнению с посевами овса эти зернобобовые способствовали повышению сбора кормовых единиц последующей культурой – ячменем – на 51 – 77%, а при выращивании на зеленую массу – на 53 – 89%. Урожайность зерна ржи после гороха составил 31,2 ц/га, после ячменя – 23 ц/га. Воздействие кормовых бобов на последующие культуры авторы приравнивают по эффективности 3 ц аммиачной селитры на 1 га, а последействие гороха и клевера равно эффекту 4 ц аммиачной селитры.

В опыте Северо-западного НИИ сельского хозяйства изучали последействие клевера с нитрагином на три культуры – картофель, яровую пшеницу и овес, которые выращивали на двух фонах удобрений – фосфорно-калийных и азотно-фосфорно-калийных. В первый год после запашки клевера дополнительно (по сравнению с таким предшественником, как ячмень) получили с 1 га 13 – 42 ц клубней картофеля, на второй год после клевера – 2,5 – 7,3 ц зерна яровой пшеницы, на третий год – 0,5 – 5,1 ц зерна овса. Последействие клевера без нитрагина было значительно ниже и уже не проявлялось на третьей культуре [130].

По исследованиям Мoosо [131], культура клевера – важное средство замены минерального азота при выращивании злаковых трав, что иллюстрируется следующими данными. В злаковых травостоях – райграса многолетнего, бермудской травы - проводили посев клевера лугового, ползучего, пузырчатого, инкарнатного, подземного и александрийского, выращивали без азотных удобрений в сравнении с пастбищами без подсева клеверов с внесением N _{80 – 160 – 240} кг/га д.в. По влиянию на продуктивность пастбища действие клеверов было равноценно действию доз N _{123 – 119 – 93 – 92 – 89 – 74}, а в среднем N₁₀₀ кг/га.

В длительном севооборотном опыте Смоленского СХИ по мере окультуривания дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы (вторая ротация), после клевера с урожайностью сена 40 – 50 ц/га доза азота под последующую озимую пшеницу более 60 кг/га оказалось мало эффективной [132].

В.Д. Пaнников [133] показал важное значение бобовых предшественников для устойчивости урожая озимой пшеницы в неблагоприятные годы. Так, отклонение ее урожайности в засушливом году от благоприятного года по стерневому предшественнику составило 44%, по клеверу – лишь 18%.

Вопрос о дозах минерального азота под зерновые и пропашные культуры после бобовых предшественников должен получить экспериментальное обоснование в связи с урожайностью культур, свойствами почвы, вкладом органического вещества и азота бобовых в азотный баланс почвы.

Такие исходные данные необходимы для разумного использования двух главных источников азота в земледелии – биологического и минерального при планировании урожая.

С целью обеспечения экономически целесообразного и экологически безопасного повышения урожайности сельскохозяйственных культур, производства конкурентноспособной на рынках сбыта продукции, сохранения, и умножения плодородия почвы были проведены исследования в зернотравно-пропашном севообороте, заложенном в 1996 г. на опытном поле БГСХА со следующим чередованием культур: яровая пшеница – клевер – картофель раннеспелый – озимая пшеница – люпин.

При определении возможной прибавки урожайности последующей культуры за счет азота бобовых растений в своих исследованиях учитывали нормативные показатели, полученные в результате наших исследований как коэффициент использования азота бобовых и количество азота, требуемое на формирование тонны продукции.

С учетом последействия предшественников на фоне минеральной и органо-минеральной системы удобрения, рациональных способов их внесения, изучали эффективность бактериальных препаратов для следующих культур – картофель, озимая пшеница, яровая пшеница.

В Институте микробиологии НАН Беларуси получены штаммы бактерий, обладающих способностью фиксировать азот атмосферы, подавлять развитие фитопатогенных грибов.

Замена минерального азота удобрения на биологический азот еще не означает продуктивного его использования, поскольку метаболизм растений в значительной степени зависит от других элементов питания, в частности фосфора. При его недостатке азот не включается в состав белков и нуклеиновых кислот растений, а накапливается в виде нитритов и нитратов, что ухудшает качество продукции.

В целом ряде стран сейчас успешно применяют совместную инокуляцию семян различных культур препаратами азотфиксирующих и фосфатмобилизующих бактерий, что позволяет одновременно улучшить азотное и фосфорное питание растений и сократить дозы внесения минеральных удобрений.

Семена культур, соответствующие норме высева, в день посева обрабатывали рабочей смесью, состоящей из 200 г гектарной порции биопрепарата и 2 л прилипателя (2%-ный раствор соли NaКМЦ). Дозы минеральных удобрений взяты по результатам наших исследований и рекомендаций с учетом биологических особенностей культур и уровня плодородия почвы.

Яровой пшенице, в структуре зерновых культур в республике уделяется большое внимание. Это связано с тем, что у нее высокие хлебопекарные качества зерна, растения устойчивы к полеганию и ржавчине, дружно созревают.

В последние годы площади под посевами пшеницы в Беларуси начали расширяться. Начиная с 1999 г., в хозяйствах республики резко расширились посевные площади под яровой пшеницей, которые составили 193 тыс. га, в 2001 г. – 184,9 тыс. га яровой пшеницы [135]. При средней урожайности 35 – 45 ц/га республика может ежегодно получать до 1,5 – млн.т. пшеничного зерна и почти полностью удовлетворять потребности хлебопекарной промышленности [136].

Большая роль в получении высоких урожаев яровой пшеницы в условиях Беларуси, несомненно, принадлежит азотным удобрениям [137–140].

Оптимальная доза азотных удобрений для яровой пшеницы по данным ряда авторов колеблется в переделах 60 – 90 кг/га д.в. [132,134,135]. Единого мнения о преимуществе дробного внесения перед разовым нет. В ряде исследований подтверждена эффективность подкормки яровой пшеницы азотными удобрениями [137–139], в других она не отмечена [140,141]. Согласно существующим научным подходам необходимость азотной подкормки можно определить с помощью растительной диагностики в период вегетации растений [142]. Важным условием получения высококачественного зерна является достаточная обеспеченность азотом в течение всей вегетации особенно к периоду налива.

Научный и практический интерес представляет изучение в севообороте влияния новых бактериальных препаратов, регуляторов роста, способов внесения удобрений на урожайность и качество яровой пшеницы.

Наши исследования проводились с яровой пшеницей сорта Иволга в 1996 – 2000 гг. Предшественник яровой пшеницы в 1996 – соя, в 1997 – 2000 – люпин узколистный.

На урожайность зерна яровой пшеницы и его качество оказали влияние как метеорологические условия в годы проведения исследований, так и условия питания. Если в более благоприятные годы 1996, 1997 и 2000 гг. урожайность в среднем по опыту колебалась от 3,70, 3,83 и 4,0 т/га соответственно, то влажное и прохладное лето 1998 г. и засушливый период 1999 г. вызвало массовое размножение болезней яровой пшеницы, что наряду с другими отрицательными факторами явилось одной из причин снижения продуктивности растений до 3,4 и 3,2 т/га соответственно (табл.16).

Таблица 16

жүктеу/скачать 2.37 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: