Effectiveness of trace elements and plant growth regulators in combination with mineral fertilizers in the cultivation of winter wheat and spring barley on sod-podzolic soil

Толық мәтін

Введение

Озимая пшеница и яровой ячмень являются основными зерновыми культурами в зоне Центрального Нечерноземья. Высокие показатели урожайности и качества этих культур обеспечиваются на окультуренных дерново-подзолистых почвах при комплексном применении средств химизации [1–4].

Появление новых высокопродуктивных сортов озимой пшеницы и ярового ячменя и использование интенсивных технологий усиливают потребности в микроэлементах (цинке, меди, кобальте, молибдене, селене и др.), тем более что почвы зоны Нечерноземья в основном слабо обеспечены этими элементами питания растений, поэтому необходимо применять комплексы удобрений, содержащие несколько микроэлементов [5, 6].

Для эффективного использования минеральных удобрений и других средств в посевах зерновых культур важное значение имеют также и регуляторы роста растений. При определенных условиях они способствуют уменьшению стрессовых воздействий неблагоприятных факторов среды разной природы, повышают урожайность и качество продукции [7–10]. Действие регуляторов роста на растения во многом зависит от почвенно-климатических условий, обеспеченности элементами питания, биологических особенностей культур [10].

Эффективность применения комплексов микроэлементов и регуляторов роста при возделывании озимой пшеницы и ярового ячменя интенсивных сортов на дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах в условиях длительного полевого опыта изучена недостаточно.

 

Таблица 1. Эффективность микроэлементов и регуляторов роста растений при возделывании озимой пшеницы сорта Московская 56 и ярового ячменя сорта Владимир

Вариант	Урожайность, ц/га						Окупаемость NPK зерном, кг/кг (среднее за 2017–2023 гг.)
	среднее за 2019–2021 гг.	прибавка, %	среднее за 2022–2023 гг.	прибавка, %	среднее за 2019–2023 гг.	прибавка, %
Озимая пшеница сорта Московская 56
Контроль (ХСЗР)	25.3	–	54.3	–	40.1	–	–
N120P60K90	43.7	–	83.6	–	65.5	–	9.4
N120P60K90 + микроэлементы	49.9	14	94.2	13	72.2	10	11.8
N120P60K90 + микроэлементы + регуляторы роста	57.7	32	102	22	80.1	23	14.8
НСР05	2.6		4.2		2.2–4.5
Яровой ячмень сорта Владимир
Контроль (ХСЗР)	24.2	–	43.0	–	33.8	–	–
N90P50K90	35.4	–	62.2	–	51.4	–	7.0
N90P50K90 + микроэлементы	37.9	7	67.9	9	55.7	8	8.1
N90P50K90 + микроэлементы + регуляторы роста	43.3	23	73.0	17	60.8	18	11.0
НСР05	2.2		3.6		2.7–4.2

Примечания. 1. ХСЗР – химические средства защиты растений. 2. 2019–2021 гг. – засушливые, 2022–2023 гг. – благоприятные годы.

 

Цель работы – изучение в длительном полевом опыте на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве эффективности комплекса микроэлементов и регуляторов роста растений в сочетании с минеральными удобрениями при возделывании озимой пшеницы сорта Московская 56 и ярового ячменя сорта Владимир.

Методика исследования

Исследование проводили в длительном полевом опыте СШ-2, заложенном в 1962 г. на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве Центральной опытной станции ВНИИА (Московская обл., Домодедовский р-н, с. Шебанцево).

Исходная почва имела низкие агрохимические показатели: pH_KCl 4.3–4.5 ед., содержание гумуса (по Тюрину) – 1.58%, подвижных форм P₂O₅ и K₂O (по Кирсанову) – соответственно 21 и 133 мг/кг.

Для повышения окультуренности почвы периодически во всех вариантах опыта проводили известкование по 1.0 H_г, систематически вносили минеральные удобрения в виде N_aa (N = 34%), P_сд (в последних ротациях – в форме АФ (N = 12%, P₂O₅ = 52%) хлористого калия (K₂O = 60%).

Начиная с 1985 г. был выделен вариант контроля без внесения удобрений, в котором величина pH_KCl в 2019 г., как и во всех вариантах, составляла 5.5 ед. рН при содержании подвижных форм фосфора и калия ≈90–101 мг/кг, а с применением удобрений (в вариантах NPK) – 170–180 мг/кг при содержании гумуса 1.64–1.80%.

Севооборот во все периоды включал зерновые культуры и клевер 2-х лет пользования. В последнее время (в 10- и 11-й ротациях) применяли зерновой севооборот: горох на зеленое удобрение – озимая пшеница – ячмень. В годы исследования (2017–2023 гг.) использовали сорта озимой пшеницы Московская 56 и ярового ячменя Владимир. Азотные удобрения под озимую пшеницу применяли дробно: N30 – осенью под культивацию, N30 – весной в начале кущения, N60 – в фазе трубкования. Комплексные микроудобрения применяли в виде препаратов Микроэл в 2017–2019 гг. и Аквамикс-СТ в 2020–2023 гг. в нормах 0.2 л/га и 1.2 кг/га соответственно. Микроэл – жидкое микроудобрение с содержанием элементов питания: Mg – 1.32, S – 5.7, Fe – 0.3, B – 0.15, Mo – 0.2, Mn – 0.31, Cu – 0.6, Zn – 1.3, Co – 0.08%. Препарат Аквамикс-СТ – микроудобрение в хелатной форме, содержит: Fe – 1.74, Mn – 2.57, Zn – 0.53, Cu – 0.53, Ca – 2.57, В – 0.52, Мо – 0.13%.

Регуляторы роста использовали в 2017–2019 гг. в виде препаратов Мивал-агро (15 кг/га), Мелафен (0.1 л/га), в 2020–2023 гг. – Зеребро-агро (0.15 л/га). Микроэлементы и регуляторы роста вносили тракторным опрыскивателем ОП-600 в фазе начала выхода в трубку при норме расхода воды 150 л/га.

Средства защиты растений (гербициды, фунгициды и ретарданты) нового поколения применяли общим фоном в фазе кущения культур. Площадь посевных делянок 90 м², повторность опыта четырехкратная. Анализы почвы и растений проведены согласно ГОСТам.

Агротехника выращивания культур – принятая в Московской обл. Уборку урожая проводили поделяночно комбайном “САМПО” с площади 24 м².

При статистической обработке результатов исследования использовали дисперсионный анализ.

Погодные условия в период вегетации растений озимой пшеницы и ярового ячменя отличались по годам. Неблагоприятные условия выдались в 2019 и 2021 гг., когда в некоторые декады июня и июля отмечался резкий недостаток влаги при высокой (до 30– 33^°С) температуре воздуха. В 2022 и 2023 г. сложились благоприятные условия для роста и развития растений озимой пшеницы и ярового ячменя с достаточным количеством осадков и без резких изменений температуры воздуха, что положительно сказалось на урожайности.

Результаты и их обсуждение

Урожайность озимой пшеницы и ярового ячменя в годы исследования зависела от погодных условий вегетационного периода, систематического внесения минеральных удобрений, а также от использования комплекса микроэлементов и регуляторов роста растений (табл. 1).

В засушливые 2019 и 2021 г. урожайность озимой пшеницы во всех вариантах опыта были в 2 раза меньше, чем в благоприятные 2022 и 2023 г., ярового ячменя – в 1.7–1.8 раза. Урожайность находилась в прямой зависимости от ее структуры. Если в засушливые годы масса 1000 зерен озимой пшеницы в зависимости от вариантов составила 33– 41 г, то в благоприятные – 37–47 г, ярового ячменя соответственно – 34–40 и 45–49 г. Большие различия наблюдали также и в количестве зерен в колосе. Например, в колосе озимой пшеницы число зерен варьировало в зависимости от условий года от 20–23 до 26–35 шт.

Во все годы исследования наибольшую урожайность обеспечивали минеральные удобрения – средняя прибавка составила в посевах озимой пшеницы 66 и ярового ячменя – 52%.

Внесение комплекса микроэлементов на фоне NPK увеличивало среднюю прибавку урожайности озимой пшеницы на 12, ярового ячменя – 8%, при этом резких различий в их эффективности в зависимости от условий погоды не отмечено.

Эффективность регуляторов роста растений зависела от метеорологических условий года. В засушливые 2019 и 2021 г. прибавки урожая за счет их применения составили: озимой пшеницы – 16, ярового ячменя – 14%. В благоприятные годы – 2022 и 2023 г. – они были значительно меньше и не превышали для обеих культур 8%. Положительную роль регуляторов роста при стрессовых воздействиях засухи на растения отмечали также в работах [7, 11].

При совместном применении микроэлементов и регуляторов роста средняя урожайность за все годы повысилась: озимой пшеницы – на 23, ярового ячменя – на 18% по сравнению с фонами минеральных удобрений.

В результате этого окупаемость NPK-удобрений прибавкой зерна увеличилась на 56.5% для обеих культур.

Применение комплекса микроэлементов и регуляторов роста улучшило минеральное питание растений, особенно при совместном их внесении, потребление (вынос урожаем) азота, фосфора и калия в данном случае существенно увеличивалось: у озимой пшеницы на 24.3 и 23.0, у ярового ячменя – на 22.2 и 25.0% соответственно (табл. 2).

В связи с этим использование элементов питания из NPK-удобрений повысилось: растениями озимой пшеницы – в 1.6–1.7 раза, ярового ячменя – в 1.5–1.6 раза.

При расчете баланса элементов питания выявлено, что применение микроэлементов и регуляторов роста значительно снижало его интенсивность: азота – на 16, фосфора – на 30 и калия – на 20% (табл. 3).

Относительно высокий отрицательный баланс сложился для азота, интенсивность которого при внесении всех средств составила 63%, однако внесение N80 в среднем обеспечивало формирование высокой урожайности озимой пшеницы в благоприятные годы (102 ц/га), ярового ячменя (73 ц/га). Связано это, очевидно, с окультуренностью почвы данного опыта при содержании гумуса 1/85% и высокой обеспеченностью подвижными формами фосфора и калия, которые способствовали улучшению питания растений азотом, что отмечено также в работах [11, 12]. К тому же обеспеченность растений азотом повышалась и за счет биологического азота при наличии в севообороте клевера 2-годичного пользования до 2016 г. и гороха на зеленое удобрение в годы исследования. При посевах бобовых культур, по данным [13], биологический азот может уменьшить потребность растений в минеральном азоте до 50%.

Слабо отрицательным был баланс калия, что приемлемо при высокой обеспеченности подвижными формами этого элемента в почве опыта.

При значительном повышении урожайности от примененных средств повышались и показатели качества зерна (табл. 4)

Наибольшее и достоверное увеличение содержания белка в зерне обеих культур и клейковины в зерне озимой пшеницы обеспечило внесение минеральных удобрений. Применение микроэлементов в сочетании с регуляторами роста повысило содержание белка в зерне озимой пшеницы на 0.9, ярового ячменя – на 0.7%, сырой клейковины в зерне озимой пшеницы – на 2.6%. При комплексном применении с минеральными удобрениями достигнуто максимальное содержание белка и клейковины в зерне озимой пшеницы, равное 14.0 и 30.4%, что соответствовало зерну 2-го класса. Зерно ярового ячменя, полученное в опыте, классифицировали по качеству как кормовое.

 

Таблица 2. Влияние микроэлементов и регуляторов роста на вынос элементов питания урожаем озимой пшеницы и ярового ячменя и использование их растениями (среднее за 2017–2023 гг.)

Вариант	Вынос, кг/га			Использование, %
	N	P2O5	K2O	N	P2O5	K2O
Озимая пшеница
Контроль (ХСЗР)	99.8	36.8	68.5	–	–	–
N120P60K90	166	64.7	111	56	46	47
N120P60K90 + микроэлементы	181	75.6	122	68	65	60
N120P60K90 + микроэлементы + регуляторы роста	206	84.0	137	88	79	76
Яровой ячмень
Контроль (ХСЗР)	86.0	30.2	58.2	–	–	–
N90P50K90	143	50.1	96.0	63	40	42
N120P60K90 + микроэлементы	159	56.2	111	81	52	58
N120P60K90 + микроэлементы + регуляторы роста	175	60.4	120	99	60	69

 

Таблица 3. Баланс элементов питания в зависимости от применения минеральных удобрений, микроэлементов и регуляторов роста растений (среднее за 2017–2023 гг.)

Вариант	Внесено, кг/га			Вынос, %			Интенсивность баланса, %
	N	P2O5	K2O	N	P2O5	K2O	N	P2O5	K2O
Контроль (ХСЗР)	–	–	–	61.9	22.5	42.2	–	–	–
NPK	80	50	75	104	38.5	69.0	77	130	108
NPK + микроэлементы	80	50	75	114	43.9	77.5	70	114	96
NPK + микроэлементы + регуляторы роста	80	50	75	127	49.5	85.7	63	101	88

 

Таблица 4. Влияние удобрений, комплекса микроэлементов и регуляторов роста на показатели качества зерна (среднее за 2017–2023 гг.)

Вариант	Озимая пшеница		Яровой ячмень
	белок, %	сырая клейковина, %	белок, %	экстрактивность, %
Контроль (ХСЗР)	11.3	21.7	9.9	68.7
NPK	13.1	27.8	11.3	66.9
NPK + микроэлементы	13.6	28.9	11.7	66.0
NPK + микроэлементы + регуляторы роста	14.0	29.4	12.0	65.2
НСР05	1.2–2.5	4.0–5.2	1.0–1.2	2.3–2.5

 

Выводы

1. В длительном полевом опыте в течение 2017–2023 гг. на окультуренной дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве Центрального Нечерноземья выявлена высокая эффективность совместного применения комплекса микроэлементов (Микроэл, Аквамикс-СТ), регуляторов роста растений (Мивал- агро, Мелафен, Зеребра-агро) и минеральных удобрений – урожайность озимой пшеницы достигала 80.1, ярового ячменя – 60.8 ц/га, в вариантах контроля – 40.1 и 33.8 ц/га соответственно.
2. Применение микроэлементов обеспечило повышение урожайности озимой пшеницы на 12, ярового ячменя – на 8% при уровне на фоне минеральных удобрений – 65.5 и 51.4 ц/га соответственно. При совместном их внесении с регуляторами роста увеличилась прибавка урожая озимой пшеницы – на 23, ярового ячменя – на 18%, окупаемость минеральных удобрений при этом увеличилась на 56 и 51%. Эффективность регуляторов роста в большей мере проявилась в засушливые годы.
3. Применение микроэлементов и регуляторов роста повышало коэффициент использования азота, фосфора и калия растениями озимой пшеницы и ярового ячменя в 1.5–1.7 раза. Существенное увеличение содержания белка и сырой клейковины в зерне обеспечило комплексное внесение минеральных удобрений, микроэлементов и регуляторов роста растений.

Авторлар туралы

E. Starostina

D.N. Pryanishnikov All-Russian Scientific Research Institute of Agrochemistry

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: Starostinael@list.ru
Ресей, ul. Pryanishnikova 31a, Moscow 127550

G. Ivashenkov

D.N. Pryanishnikov All-Russian Scientific Research Institute of Agrochemistry

Email: Starostinael@list.ru
Ресей, ul. Pryanishnikova 31a, Moscow 127550

Әдебиет тізімі

Қосымша файлдар