Озимая пшеница

              Биологические требования озимой пшеницы к внешним экологическим условиям. Озимая пшеница обладает высокой экологической пластичностью и поэтому возделывается в широком ареале Европейской части России – от зоны хвойно-лиственных лесов до черноземностепной и сухостепной зоны почв каштанового типа. Озимая пшеница требовательна к гранулометрическому составу почвы, от которого зависит температурный и водный режим.

Условия и методика проведения исследований.

              Полевые опыты проводили в 2010 г на полях экспериментального хозяйства ГНУ НИИСХ Юго-Востока по методике Геосети опытов с удобрениями [3,4]. Опытный участок расположен на водораздельном плато. Почва опытного участка – чернозём южный, малогумусный маломощный тяжелосуглинистый.

Агротехника в опыте общепринятая. Сорт озимой пшеницы «Жемчужина Поволжья». Предшественник – чистый черный пар. Норма высева 4,5 млн./га всхожих зерен, способ сева ­– простой рядовой на глубину 6-8 см, срок сева 15 сентября. Общая площадь делянок 280 м2, учетная площадь 180 м2. Способ учета урожая – прямое комбайнирование поделяночно малогабаритным комбайном «Сампо» в фазу полной спелости зерна. Урожай зерна с каждой делянки после взвешивания, отбора сорной примеси и сушки в термостате при температуре 1050С пересчитан на чистое сухое зерно при стандартной влажности 14%.

              Запас общего гумуса в генетическом профиле почвы 0-100см составляет 364,5 т/га. Из них в горизонте А 0-40см находилось 205,2 т/га или 56% от всех запасов в слое 0-100 см. Запасы валового азота, фосфора и калия были соответственно 22,7; 16,0; 188,2 т/га. Из них в горизонте А 0-40см находилось соответственно 48, 32 и 33% от всех запасов. (ТАБЛИЦА 1). Таким образом около половины всех запасов гумуса и азота находится в верхнем слое почвы 0-40 см, в то время как 68% фосфора и 67% калия находилось в слое почвы 40-100 см. Накопление в почве подвижного фосфора и обменного калия определяется физико­-химическими процессами их разрушения. Накопление в почве гумуса и азота  идет за счет минерализации и гумификации ежегодно поступающих в почву мертвых органических веществ растений, а также путем биологической фиксации азота атмосферы бактериями, сине-зелеными водорослями и актиномицетами. Поэтому запасы в почве зольных биогенных элементов является невозобновимыми ресурсами за счет естественных процессов, а запасы гумуса и азота являются возобновимыми ресурсами за счет естественных процессов.

              При общей агрохимической оценки состояния плодородия почвы опытного участка можно констатировать, что достаточно высокие запасы в генетическом профиле биогенных веществ, высокая степень насыщенности основаниями, благоприятная рН среды (щелочная среда), в сочетании с высокой биологической активностью, указывающей на высокое потенциальное и эффективное плодородие чернозема южного.

              Для более полной оценки влияния азотного удобрения на условия азотного питания озимой пшеницы накопление минерального азота в почве и динамику его запасов в слое 0-40 см определяли под вегетирующими растениями и на паровых площадках. Первые паровые площадки делали при весеннем отрастании озимой пшеницы, на которых накопление в почве минерального азота определяли за период весеннее отрастание – колошение. В фазу колошение делали новые паровые площадки, на которых накопление в почве минерального азота определяли за период колошение – полная спелость.

              Азотное удобрение (NH4NO3) вносили в подкормку в ноябре месяце перед уходом растений на перезимовку. Поэтому по всходам растений (15 сентября) запасы минерального азота в слое почвы 0-40 см были практически одинаковы на всех вариантах опыта. В период весеннего отрастания (15-20 апреля) запасы минерального азота в почве под растениями на варианте без азотного удобрения уменьшались с 92 до 78 кг или на 14 кг/га. При дозах N30 запасы минерального азота в почве возрастали со 101-104 до 115-118 кг или на 14 кг/га, а при дозе N60 – со 100 до 140 кг или на 40 кг/га. (ТАБЛИЦА 2)

              По данным ТАБЛИЦЫ 2 в период весеннего отрастания наблюдаются значительные различия по запасам минерального азота в почве под растениями. По сравнению с неудобренной почвой при дозах N30 запасы минерального азота увеличились с 78 до 115-118 кг или на 37-40 кг/га, а при дозе N60 – до 140 кг или на 62 кг/га. За период весеннее отрастание – колошение запасы в почве минерального азота под растениями резко уменьшилось: до 10 кг/га в неудобренной почве и до 14-28 кг/га в удобренной азотом почве. Но, достаточно высокие запасы минерального азота в почве паровых площадок указывает на то, что главной причиной резкого уменьшения запасов минерального азота в почве под растениями было потребление его растениями для формирования вегетативной биомассы. При этом запасы минерального азота на паровых площадках в неудобренной почве были 71 кг/га, при дозах N30 94 и 83 кг/га, а при явно избыточной дозе N60 165 кг/га, что на 25 кг/га выше, чем под растениями весной при отрастании озимой пшеницы.

              Источником фосфора для растений могут быть только вторичные фосфаты почвы в форме различных минеральных солей. Но основным источником фосфора для растений являются соли ортофосфорной кислоты (Н3РО4), которые она образует с катионами Са2+, Mg2+, K+, Na+, NH4+. Ортофосфорная кислота трехосновная, поэтому она диссоциирует на три катиона: с преобладанием Н2РО4- при рН менее 6, с преобладанием НРО4- при рН 7-7,5, с преобладанием РО43- при рН 8 и выше. Доступность растениям всех анионов ортофосфорной кислоты практически одинакова. Из всех солей ортофосфорной кислоты полностью растворимы в воде и наиболее доступны растениям соли с одновалентными катионами КН2РО4, NaН2РО4, NH4Н2РО4. Двухвалентные катиона менее растворимы (Са, Mg), но также хорошо усваиваются растениями.

              ТАБЛИЦА 3. Накопление в слое почвы 0-40 см подвижного фосфора определяли под растениями и на паровых площадках. В неудобренной почве накопление подвижного фосфора зависит от запасов валового фосфора, водного и температурного режима. При хорошем увлажнении и прогревании почвы усиливаются процессы перехода фосфат-ионов из твердой фазы в жидкую фазу почвы и наоборот. За период весеннее отрастание – колошение значительно уменьшились запасы подвижного фосфора под растениями только в неудобренной почве. При этом в фазу колошение запасы подвижного фосфора на паровых площадках были выше, чем под растениями только в неудобренной фосфором почве. Вместе с этим при отсутствии потребления фосфора растениями на паровых площадках в период весеннее отрастание – колошение запасы подвижного фосфора на паровых площадках в колошение оказалось намного ниже, чем рано весной под растениями. В период колошение – полная спелость на всех вариантах опыта шло дальнейшее уменьшение запасов в почве подвижного фосфора под растениями и на паровых площадках.

              Отсюда очевидно, что динамика запасов в почве подвижного фосфора определялась преимущественно процессами обменно-адсорбционного (поглощение) связывания фосфат-ионов глинистыми минералами из групп гидрослюд, каолинитов и монтмориллонитов. Поэтому изучение динамики запасов в почве подвижного фосфора дает лишь общее представление о фосфатном режиме удобренной и неудобренной фосфором почве. При этом можно констатировать, что применение фосфорного удобрения повышало запасы в почве подвижного фосфора и в этом смысле улучшало условия фосфорного питания растений.

              ТАБЛИЦА 4.  Запасы и динамика подвижного калия в слое почвы 0-40 см под растениями, кг/га.

              Запасы валового калия в почве на 97-99% представлены первичными силикатными минералами, вторичными минералами (гидрослюды, мусковит, бейделлит, вермикулит), необменным (фиксированным) калием и калием органоминеральных соединений. Остальная часть запасов калия (3-1%) представлена обменным и непосредственно доступным растениям водорастворимым калием. В отличие от азота и фосфора калий не входит непосредственно в состав органических соединений живых организмов, а находится в них в форме ионов и активно участвует в углеводном обмене растений.

              В наших опытах запасы обменного калия в слое почвы 0-40 см осенью по всходам озимой пшеницы были очень высокими – от 1713 до 1788 кг/га, а весной при отрастании – от 1694 до 1721 кг/га. (табл. 4) В последующие периоды вегетации запасы в почве обменного калия заметно уменьшались, но оставались очень высокими. Такой ход динамики обменного калия почвы обусловлен не потреблением калия растениями, а снижением интенсивности обмена катионов К+ в системе твердая фаза – жидкая фаза почвы при ее постепенном иссушении в период весеннее-летней вегетации озимой пшеницы.

              ТАБЛИЦА 5. Вынос азота, фосфора и калия урожаем надземной биомассы озимой пшеницы

              Накопление растениями надземной биомассы и ее химический состав широко используется в агрохимии для решения ряда теоретических и практических вопросов применения удобрений. В наших опытах эти исследования проводили для определения потребления растениями озимой пшеницы основных элементов минерального питания. В период весеннее отрастание – колошение шло интенсивное нарастание надземной биомассы на всех вариантах опыта. Однако, по сравнению с неудобренными растениями значительное увеличение урожайности и вегетативной биомассы, содержания в ней минеральных питательных веществ и потребление их растениями наблюдалось только при внесении азотного удобрения.

Выводы и предложения хозяйству

1.      Применение минерального азотного удобрения в дозах N30-60 наиболее значительно повышало запасы в слое почвы 0-40 см минерального азота в начале весенней вегетации растений. При низких годовых дозах азотного удобрения и сравнительно невысоким потреблением азота вегетирующими растениями и выносом его урожаями, динамика запасов минерального азота в почве определялась преимущественно интенсивностью естественных процессов аммонификации и нитрификации.

2.      Применение возрастающих годовых доз фосфорного удобрения наиболее значительно повышало запасы в слое почвы 0-40 см подвижного фосфора в период весеннего отрастания озимой пшеницы. В период весеннее-летней вегетации запасы в почве подвижного фосфора уменьшались на всех вариантах опыта даже при отсутствии потребления фосфора растениями на паровых площадках. Поэтому главными факторами динамики запасов подвижного фосфора были процессы адсорбции и десорбции фосфат-ионов в системе твердая фаза почвы – жидкая фаза почвы.

3.      При очень высоких запасов в слое почвы 0-40 см обменного калия, сравнительно невысоким его потреблением вегетирующими растениями и выносом урожаем динамика запасов обменного калия в период весеннее-летней вегетации определялась процессами сорбционного поглощения калия глинистыми минералами при иссушении почвы.

4.      При размещении посевов озимой пшеницы по чистым черным парам со средним содержанием в слое почвы 0-40 см подвижного фосфора, высоким содержанием обменного калия и невысокой урожайности применение фософрно-калийного удобрения нецелесообразно. Применение N30 повышало урожай зерна на 2,1-2,2 ц/га, N60 – на 3,0 ц/га.

-----------------

5.      Применение N30-60 повышало содержание в зерне протеина с 13,1 до 13,4-14,2%, сырой клейковины в муке с 32 до 34-36%. Применение только фосфорно-калийного удобрения или в составе полного удобрения снижало общую стекловидность зерна, ухудшало качество клейковины, уменьшало объем хлеба.