Управление продуктивностью льна-долгунца путем оптимизации минерального питания

Полный текст

Введение

В условиях интенсификации сельскохозяйственного производства важнейшей задачей является создание оптимальной системы питания растений, обеспечивающей полную реализацию генетического потенциала сорта с получением максимально возможного урожая с хорошим качеством продукции. Для решения данной задачи следует определиться с дозой удобрений и оптимальным соотношением элементов в них при возделывании льна. Величина дозы зависит от многих факторов: вида предшественника и степени его удобренности, погодных условий периода вегетации, гранулометрического состава и агрохимических показателей почвы, особенностей возделываемого сорта, планируемой урожайности. Нерациональным применением удобрений можно реально снизить качество волокна льна [1].

При выборе доз минеральных удобрений необходимо нацеливаться на получение не только наибольшей прибавки урожайности, но и высокой окупаемости затрат на их применение [2]. Например, на светло-серой лесной почве применение полного минерального удобрения N45Р90K90 позволило получить не только максимальную урожайность льносоломы, но и способствовало увеличению общего выхода волокна (на 5%) и длинного (на 15%) [3]. Исследования на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве с низким содержанием гумуса с новым сортом льна-долгунца Феникс показали, что применение (NPK)48–64 позволило получить высокий урожай продукции. Увеличение дозы удобрения приводило к снижению прочности и гибкости волокна [4]. На дерново-подзолистой среднесуглинистой почве при возделывании льна сорта Сурский наибольшую урожайность всего и длинного волокна (2.33 и 2.16 т/га соответственно) и высокое качество стланцевой тресты 2.8 номера обеспечило сочетание 24 млн всхожих семян / га с дозой удобрения N15Р30K60 [5].

Современные сорта имеют более высокое содержание волокна в стебле – 30–35% против 20–23% у старых сортов, что требует оптимизации дозы минерального удобрения, чтобы не вызвать полегание посева [6, 7]. Сортовые особенности влияют на структуру урожая. Наиболее существенно отличаются раннеспелые и позднеспелые сорта [8]. Взаимосвязь между реакцией сорта на высокий фон удобрений и скороспелостью отмечали ряд авторов [9, 10]. Оптимизация минерального питания способствует лучшей направленности продукционного процесса, выраженного в накоплении растениями льна полноценной хозяйственно ценной части урожая – волокна [11].

Цель работы – выявить оптимальные условия минерального питания различных по срокам созревания сортов льна-долгунца для получения высокой продуктивности культуры и качественной льнопродукции.

Методика исследования

Исследование проведено в Тверской обл. на дерново-подзолистой легкосуглинистой на моренном карбонатном суглинке почве. Содержание гумуса в пахотном слое – 1.3%, подвижных фосфора и калия (по Кирсанову) – 217–222 и 86– 100 мг/кг соответственно, рН_KCl 5.2 ед. [12].

Для изучения влияния питания на продукционный процесс разных по срокам созревания сортов льна-долгунца использовали дозы удобрений, рассчитанные разными методами:

1 – балансовый метод на запланированный урожай льносоломы (с учетом побочной) 40 ц/га по формуле, предложенной ВИУА и модифицированной Каюмовым [13]. Вынос питательных веществ 1 ц основной продукции и соответствующей ей побочной, кг: P₂O₅ – 0.55, K₂O – 1.97, N – 1.3 [14, с. 34]. При повышенном содержании фосфора (в нашем случае от 217 до 222 мг/кг) по этому способу расчета внесение фосфора не требовалось. Доза азота при этом методе расчета составляла значительную величину (75–80 кг/га). Так как лен возделывают на легкосуглинистой почве и по данным многих опытов ОП НИИЛ и др. исследователей [15, 16] наибольшая доза азота для льна равна 30 кг/га. Соответственно, в этом варианте доза для внесения составила N30Р0K50 (80 кг д. в./га);

2 – балансовый метод расчета доз фосфорных и калийных удобрений по методу компенсации их выноса урожаями: P₂O₅ – на 100, K₂O – на 100% [15, с. 100]. Доза составила N30Р22K80 (132 кг д. в./га);

3 – по соотношению элементов в удобрениях: N : P : K = 1 : 2 : 5, что соответствовало дозе N30Р60K150 (240 кг д. в./га) [17, с. 122].

Исследования проводили с раннеспелым сортом Зарянка и позднеспелым Дипломат.

Наблюдения и исследования проводили в соответствии с [18]. Агротехника возделывания – общепринятая в данной зоне. Норма высева – 20 млн всхожих семян/га, способ посева – узкорядный. Площадь делянки 33 м², повторность четырехкратная.

В растениях определяли содержание общего фосфора методом электроколориметрии, калия – методом пламенной фотометрии, азота – колориметрическим феноловым методом в модификации Кудеярова из одной навески после мокрого сжигания [18]. Учет урожайности осуществляли сплошным методом с каждой делянки с последующим пересчетом на стандартную влажность 19%, нормированную засоренность 5% [19]. Показатели качества волокна определяли по методике [20].

Экспериментальные данные обрабатывали методом дисперсионного анализа.

Результаты и их обсуждение

В продукционном процессе роль минеральных удобрений высока. С фазы развития “елочка” отметили преимущество применения полных минеральных удобрений в накоплении биомассы растениями как раннеспелого сорта Зарянка, так и позднеспелого сорта Дипломат. При графическом изображении данных прироста воздушно-сухой массы наблюдали, что кривые прироста по годам несколько отличались (рис. 1).

Гидротермические условия вегетационных периодов влияли на этот процесс. Например, в 2018 г. гидротермический коэффициент (ГТК) за вегетацию был равен 1.09. Фазы развития льна прошли в более короткий срок. Вегетационный период у раннеспелого сорта Зарянка составил 67 сут, у позднеспелого сорта Дипломат – 80 сут, и было накоплено воздушно-сухой массы 40 и 43 г/100 растений соответственно сортам в вариантах полного применения удобрений. В 2020 г. ГТК за этот период был равен 2.15, и продолжительность вегетации составила 83 и 90 сут соответственно сортам. Накопление воздушно-сухой массы к концу вегетации было в 2 раза больше и составило 80 и 90 г/100 растений соответственно.

Рис. 1. Накопление воздушно-сухой массы растениями льна-долгунца в фазах вегетации: 1 – “елочка”, 2 – быстрый рост, 3 – бутонизация, 4 – цветение.

Увеличение массы растений как у сорта Зарянка, так и у сорта Дипломат, происходило с ростом дозы NPK до 240 кг д. в./га, начиная с фазы “елочка” и до окончания вегетации. Увеличение массы растений льна при применении дозы (NPK)132 в некоторые годы приближалось к накоплению биомассы в варианте применения более высокой дозы, но в среднем урожайность была меньше. В первых фазах развития растения льна в варианте без внесения фосфора наращивали меньшую массу, чем в вариантах с внесением всех элементов. В более благоприятном вегетационном периоде (2020 г.), биомасса растений в варианте без фосфора приблизилась к варианту внесения полного удобрения у раннеспелого сорта Зарянка, а у позднеспелого сорта Дипломат прирост массы хотя и приближался на первых этапах к вариантам с полным внесением удобрений, но к цветению заметно был меньше (рис. 1). Оценка гидротермических условий (за 72 года) по величине коэффициента ГТК (оптимальный – от 1.0 до 2.0) за вегетационный период для льна-долгунца (май–август) показала, что благоприятными они бывают в 60% вегетационных периодов [21].

Таблица 1. Влияние различных доз удобрений на поглощение и распределение элементов питания (NPK) в растениях льна (на 22-е сут после всходов, среднее за 3 года), мг/10 растений

Применение различных доз минеральных удобрений повлияло на поглощение и распределение элементов питания в молодых растениях льна. В варианте без удобрений было отмечено значительно меньшее как суммарное поглощение, так и отдельных элементов. В варианте без фосфорных удобрений поступление фосфора как в стебли, так и в корни, было меньше, чем в вариантах с полным внесением элементов, но больше, чем в варианте без удобрений. Доза азота во всех вариантах применения удобрений была одинаковой, а поступление его в растения льна увеличивалось с увеличением дозы фосфора и калия.

При поглощении калия растениями льна отмечена четкая закономерность. Чем больше была доза внесенного калия, тем больше было его поглощение. Позднеспелый сорт Дипломат в корнях накапливал больше элементов питания, чем раннеспелый сорт Зарянка (табл. 1).

Перераспределение элементов из корня в стебель зависело от метеорологических условий периода вегетации и сорта. В 2020 г. элементы питания сразу переходили в стебель льна. Азота было в 16 раз больше в стебле, чем в корнях, фосфора – в 14 раз, калия – в 8 раз у сорта Зарянка. В 2019 г. соотношение содержания элементов в стебле и корне было минимальным (рис. 2).

Дозы удобрений, рассчитанных разными способами, повлияли на формирование структуры растений льна. Без применения удобрений растения льна, стремясь получить питание, увеличивали долю корней и листьев в ущерб стеблей – основной продукции, ради которой возделывают лен-долгунец. Например, в фазе развития “быстрый рост” в варианте без применения удобрений доля корней и листьев в структуре растения была самой высокой – 22 и 40% (сорт Зарянка), 42% (сорт Дипломат) соответственно, а доля стеблей – самой низкой: 38% у сорта Зарянка и 36% у сорта Дипломат. Наибольшая доля стеблей у сорта Зарянка (45 и 46%) и у сорта Дипломат (44 и 49%) сформировалась при оптимизации питания за счет внесения удобрений в дозах N30P22K80 и N30P60K120 (рис. 3).

Рис. 2. Соотношение содержания элементов питания в стеблях и корнях растений льна-долгунца в зависимости от года и сорта (среднее в вариантах доз удобрений, на 22-е сут вегетации).

Рис. 3. Влияние дозы удобрения на соотношение корни : стебли : листья в структуре растений льна-долгунца в фазе быстрого роста, %. Варианты: 1 – без удобрений, 2 – без фосфора N30P0K50, 3 – N30P22K50 или (NPK)132, 4 – N30P60K150 или (NPK)240.

Продукционный процесс в этих вариантах был оптимальным для получения основной продукции льна-долгунца – стеблей (волокна).

Наиболее высокая урожайность льносоломы в среднем за 3 года была получена при применении наибольшей дозы минерального удобрения при применении расчета по соотношению элементов питания в удобрении N : P : K = 1 : 2 : 5. В отдельные годы урожайность льносоломы в варианте расчета на компенсацию выноса (соотношение N : P : K = 1 : 0.7 : 3.6) была близкой (в пределах ошибки опыта). Позднеспелый сорт Дипломат в среднем за 3 года во всех вариантах удобрения имел урожайность льносоломы больше на 3.1–3.9 ц/га, чем раннеспелый сорт Зарянка. Урожайность льносемян в меньшей степени зависела от дозы удобрения и сорта, а больше от погодных условий в момент цветения и налива семян. При всех способах расчета доз удобрений в среднем за 3 года урожайность семян льна была больше контроля без удобрений на 1.2– 1.6 ц/га у сорта Зарянка и на 1.0– 1.5 ц/га у сорта Дипломат (табл. 2).

Таблица 2. Влияние различных доз удобрений на урожайность льна-долгунца, ц/га

Примечание. В графе 1 – льносолома, 2 – семена.

Таблица 3. Влияние удобрений на качество льносоломы (№ длинного волокна и проценто-номер всего волокна)

Регуляторы роста растений

Технологическая оценка льняной соломы показала, что с увеличением продолжительности вегетационного периода до биологически обусловленного, когда элементы питания поступали более продолжительное время и более равномерно (как в 2020 г.), комплексный показатель качества льносоломы – проценто-номер (%№) всего волокна и номер длинного волокна (№) был больше, особенно у позднеспелого сорта Дипломат, у которого более высокая доза удобрений (N30P60K150) не снизила этот показатель. В среднем за 3 года более высокий комплексный показатель %№ всего волокна и номер длинного волокна у раннеспелого сорта Зарянка был отмечен при применении дозы N30P22K80. Более высокая доза удобрения N30P60K150 увеличивала урожайность льносоломы, но снижала показатели ее качества. У позднеспелого сорта Дипломат более высокая доза удобрения с широким соотношением элементов в нем позволяла получить наибольшую урожайность льносоломы с хорошим качеством (табл. 3).

Заключение

Таким образом, установлено, что управление продуктивностью льна-долгунца путем оптимизации питания было эффективным. Несмотря на различные погодные условия, применение удобрений с начальных фаз роста растений льна позволило ему накапливать большую биомассу: в засушливый период вегетации в среднем для сортов – на 58, в оптимальных условиях водообеспечения – на 45% больше, чем в контроле без удобрений.

Поглощение элементов питания растениями льна-долгунца увеличивалось с ростом дозы вносимых удобрений. Поступление азота как в корни, так и в стебли, возрастало при увеличении доз фосфора и калия, при выравненной его дозе в удобрении. У позднеспелого сорта Дипломат в корнях содержание элементов питания было больше, чем у раннеспелого сорта Зарянка. На перераспределение элементов питания из корней в стебель заметное влияние оказывали температурный и влажностный режим. В разные годы количество поступивших элементов различалось: азота – в 1.8–4.0 раза, фосфора – в 1.8–3.5 раза, калия – в 1.3–3.2 раза.

При оптимизации питания за счет внесения удобрений в дозах N30P22K80 (или (NPK)132) и N30P60K150 (или (NPK)240) доля стеблей в структуре растений льна возрастала. В фазе “быстрый рост” его доля составила у сорта Зарянка 45 и 46%, у сорта Дипломат – 44 и 49% соответственно дозам. Без применения удобрений доля стеблей была самой низкой: 38% у сорта Зарянка и 36% у сорта Дипломат, а доля корней и листьев – самой высокой (22 и 40% у сорта Зарянка и 42% у сорта Дипломат).

Отмечали положительное действие фосфорного удобрения (22 кг/д.в.) при добавлении его к дозе N30K80 на урожайность льносоломы на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве с высоким содержанием фосфора. Повышение урожайности льносоломы раннеспелого сорта Зарянка в среднем за 3 года составило 6.9 ц/га и 0.3 ц/га – льносемян, позднеспелого Дипломат – 6.1 и 0.2 ц/га соответственно в сравнении с вариантом без фосфора N30P0K50.

Наибольшая урожайность льносоломы в среднем за 3 года была получена при внесении дозы удобрений, полученной при расчете по соотношению элементов питания: N : P : K = 1 : 2 : 5 (или (NPK)240). В отдельные годы урожайность льносоломы в варианте расчета доз удобрений на компенсацию выноса (1 : 0.7 : 3.6 = (NPK)132) была близкой к варианту (NPK)240. Позднеспелый сорт Дипломат в среднем за 3 года имел урожайность больше на 3.1–3.9 ц/га, чем раннеспелый сорт Зарянка. Урожайность льносемян при всех способах расчета удобрений была больше контроля без удобрений на 1.2–1.6 ц/га у сорта Зарянка и на 1.0– 1.5 ц/га – у сорта Дипломат.

Применение более высокой дозы удобрения (N30P60K150) под раннеспелый сорта Зарянка снижало номер длинного волокна, и проценто-номер всего волокна особенно в засушливый вегетационный период. Снижение качественных показателей у позднеспелого сорта Дипломат не отмечено.

Установлено, что балансовый метод расчета по Каюмову в меньшей степени подходит для расчета дозы удобрения под лен-долгунец, т. к. расчетная доза азота сильно завышена, а фосфора – занижена.

Об авторах

О. Ю. Сорокина

Автор, ответственный за переписку.
Email: olga-sorokina@bk.ru
Россия, 170041 Тверь, Комсомольский просп., 17/56

Список литературы

Дополнительные файлы

Доп. файлы

Действие

1. JATS XML

Скачать

2. Рис. 1. Накопление воздушно-сухой массы растениями льна-долгунца в фазах вегетации: 1 – “елочка”, 2 – быстрый рост, 3 – бутонизация, 4 – цветение.

Скачать (360KB)

Метаданные

3. Рис. 2. Соотношение содержания элементов питания в стеблях и корнях растений льна-долгунца в зависимости от года и сорта (среднее в вариантах доз удобрений, на 22-е сут вегетации).

Скачать (107KB)

Метаданные

4. Рис. 3. Влияние дозы удобрения на соотношение корни : стебли : листья в структуре растений льна-долгунца в фазе быстрого роста, %. Варианты: 1 – без удобрений, 2 – без фосфора N30P0K50, 3 – N30P22K50 или (NPK)132, 4 – N30P60K150 или (NPK)240.

Скачать (134KB)

Метаданные