Изучение влияния биопрепарата «Лигногумат» в сочетании с минеральными удобрениями на продуктивность ячменя озимого в условиях южно-предгорной зоны Адыгеи

Полный текст

Введение

Цель исследований. Разработать высокоэффективный природоохранный прием производства зерна ячменя озимого с использованием гуминового удобрения «Лигногумат» в сочетании с минеральными удобрениями и средствами защиты растений в рамках ресурсосберегающей технологии при сохранении почвенного плодородия в условиях южно-предгорной зоны Адыгеи.

Задачи исследований. Изучение влияния действия гуминового удобрения «Лигногумат» в сочетании со средствами химизации на повышение:

• содержания элементов питания в почве и листьях (по результатам почвенной и листовой диагностики);
• эффективности применения минеральных удобрений и средств защиты растений;
• продуктивности ячменя озимого;
• качества сельскохозяйственной продукции (содержание протеина);
• экономической эффективности возделывания.

Научная новизна темы исследований. В условиях южно-предгорной зоны Адыгеи на лугово-черноземной выщелоченной слитой сверхмощной глинистой почве проводили исследования по разработке высокоэффективных природоохранных приемов применения биопрепарата «Лигногумат» в сочетании с минеральными удобрениями и средствами защиты растений, в рамках ресурсосберегающей почвенной обработки для увеличения производства зерна ячменя озимого, улучшения качества сельскохозяйственной продукции и сохранения плодородия почвы.

Актуальность темы исследования. Препараты на основе гуминовых веществ занимают важное место в разработке современных инновационных технологий в области растениеводства. Во многих опытах отмечено повышение урожайности, качества продукции (увеличение содержания белка в зерне), а также улучшение структурных показателей урожайности: числа продуктивных стеблей, числа и массы зерен в колосе.

Однако отмечается также, что эффективность воздействия гуминовых препаратов нестабильна и прибавки урожая на зерновых варьируют в широком диапазоне (несущественные 2–13 %, в отдельных случаях до 20–30 %).

Реакция растений на применение гуминовых продуктов в опытах зависит от многих факторов: свойств гуминового удобрения, способов его внесения, условий закладки и проведения опыта, используемых сортов растений, а также почвенно-климатических условий места возделывания, что и определило актуальность исследований в условиях южно-предгорной зоны РА.

Выбор гуминового удобрения для проведения исследований был сделан в пользу биопрепарата «Лигногумат^R» с захватывающим (хелатным) агентом, способным удерживать ионы микроэлементов, а затем высвобождать и переводить их в биологически доступную для растений форму. В исследованиях Н. С. Томашевича и А. Я. Барчуковой, проведенных на лугово-черноземных почвах, показано: обработка семян риса препаратом «Лигногумат» существенно повышает его урожайность в сравнении с контролем на 8,5–10,8 ц/га и на 7,6–9,5 ц/га, в зависимости от сорта. Прибавки урожая (12,3 и 12,7 %) отмечены в вариантах с обработкой как семян, так и растений [1].

Использование «Лигногумата» на черноземных карбонатных почвах в условиях Северо-Западного Предкавказья для возделывания озимой пшеницы способствовало повышению содержания элементов питания и их усвоению в течение всего периода вегетации. Для обработки растений в фазе весеннего кущения применяли «Лигногумат» в дозе 0,35 л/га, для обработки семян – 10 л/т, что обеспечило увеличение потребления NPK растениями соответственно на 16,8, 23,4 и 13,9% при обработке семян и на 17,4, 25,5 и 13,2% – при обработке растений. Применение в этих исследованиях оптимальных доз «Лигногумата» способствовало росту прибавок урожайности озимой пшеницы соответственно на 5,7 и 4,0 ц/га [2].

Таким образом, применение биопрепарата «Лигногумат» на озимых зерновых способствует:

• увеличению общей урожайности на 10–25 %;
• увеличению содержания протеина;
• повышению засухоустойчивости растений в основном за счет увеличения корневой системы растений;
• повышению коэффициента использования удобрений растениями [3].

Отмечают два вида влияния гуминовых удобрений на растения: прямое и косвенное. Косвенный эффект связан с улучшением водно-физических свойств почвы, активизацией микрофлоры, влиянием на миграцию питательных элементов, повышением коэффициента использования минеральных удобрений [4].

Результаты опытов по применению биопрепарата «Лигногумат» в производственных условиях на посевах озимых зерновых с одной, двумя внекорневыми подкормками показали, что использование этих приемов способствовало увеличению энергии прорастания, полевой всхожести и в конечном итоге росту урожайности и повышению качества зерна.

Исследования по применению биопрепаратов в условиях южно-предгорной зоны РА проводили в стационарных полевых опытах на полях ФГБНУ «Адыгейский НИИСХ». На яровом овсе и яровом ячмене изучали 7 вариантов, один из которых Ризоагрин + «Лигногумат» (обработка посевного материала 0,6 л/т + обработка посевов в период вегетации в дозе 0,75 л/га.)

По яровому ячменю высокие показатели урожайности отмечены на фоне вспашки (20–22 см) на варианте с применением Ризоагрин + Лигногумат 2,24 т/га + 0,45 т/га к контролю.

По поверхностной обработке на этом же варианте применения биопрепаратов отмечены показатели урожайности на уровне 1,79 т/га + 0,32 т/га к контролю.

Проведенные исследования показали, что применение биопрепаратов не оказало существенного влияния на урожайность и качество зерна ярового овса. Наибольшая прибавка урожайности отмечена по поверхностной обработке (+ 0,21 т/га) в сравнении с контролем (3,23 т/га), Лучшие физиологические показатели натуры зерна + 7,0 г/л к контролю (390,3 г/л) достигнуты на вариантах по поверхностной обработке [5, 6].

Методика проведения исследований. Исследования в 2021–2023 гг. проводили на научных полях НИИСХ ФГБОУ ВО «Майкопский государственный технологический университет» в соответствии с рекомендуемой методикой полевого опыта [7]. Почва опытного участка – чернозем слитой выщелоченный слабогумусный сверхмощный. Изучали влияние использования биопрепарата «Лигногумат» и совместного его применения с расчетными нормами внесения минеральных удобрений на фоне минимальной обработки почвы на посевах ячменя озимого сорта Каррера.

В опыте использовали двукратное дискование почвы на глубину 12–16 см и четыре варианта применения удобрений в сочетании с различными дозами биопрепарата «Лигногумат».

Варианты внесения удобрений и биопрепарата «Лигногумат» при использовании марки Б:

Вариант 1: N₂₀P₂₀S₈ + NH₄NO₃ (контроль)

Вариант 2: N₂₀P₂₀S₈ + NH₄NO₃ + «Лигногумат» (0,3 + 0,3 л/га)

Вариант 3: N₂₀P₂₀S₈ + NH₄NO₃ + «Лигногумат» (0,4 + 0,4 л/га)

Вариант 4: N₂₀P₂₀S₈ + NH₄NO₃ + «Лигногумат» (0,5 + 0,5 л/га)

Вносили:

• сульфоаммофос N ₂₀P ₂₀ S₈ перед севом, 200 кг/га в физическом весе (N₄₀ действующего вещества на 1 га);
• аммиачную селитру NH₄ NO_3, в дозе 36 кг действующего вещества на 1 га (106 кг/га) – в период активной весенней вегетации;
• гербицид Гран-Стар – 15 г/га и Примадонна 0,7 л/га – во время активной вегетации однолетних и многолетних двудольных сорных растений.

Проводили две внекорневые подкормки 20% водным раствором биопрепарата «Лигногумат» – марки Б. Первая – в фазу колошения, вторая – в фазу налива зерна.

Опытные делянки площадью 50 м² размещали рендомизированно, при четырехкратном повторении.

Характеристика сорта. Сорт Каррера рекомендован для возделывания в Краснодарском и Ставропольском краях, республиках Северного Кавказа, относится к группе среднеранних-среднеспелых сортов. Сроки сева оптимальны для зоны возделывания. Вегетационный период в среднем 240 дней. Зернофуражный. Средние показатели: урожайность в регионе – 63,8 ц/га, содержание белка в зерне 8,5–12,79 %, пленчатость 8,7–9,2 %, натура зерна – 650–690 г/л, масса 1000 зерен 38–47 г. Сорт Каррера толерантен к повышенной кислотности почвы. Обладает высокой полевой устойчивостью к мучнистой росе и карликовой ржавчине. В средней степени устойчив к сетчатой и темно-бурой пятнистостям. В полевых условиях слабо поражается бурой ржавчиной; очень сильно гельминтоспориозом и пыльной головней¹.

Растения ячменя предъявляют к почвам повышенные требования, что связано со слабым развитием корневой системы. Потребление питательных веществ растениями ячменя по большей части происходит в период кущения – выхода растений в трубку. Отзывчивость на удобрения хорошая. Внесение высоких доз азотных удобрений приводит к перерастанию вегетативной массы и вызывает раннее полегание растений, ограничивает возможность роста урожая, снижает зимостойкость. Фосфорно-калийные удобрения в оптимальных дозах и небольшие дозы азотных повышают зимостойкость культуры. При возделывании ячменя озимого на черноземах выщелоченных слитых под основную обработку почвы вносят N₆₀P₆₀K₆₀ + 20 кг/га гранулированного суперфосфата при посеве, в ранневесеннюю подкормку N₄₀ по результатам почвенной диагностики [8].

Результаты исследований

Полевые эксперименты проводили на черноземной слитой выщелоченной слабогумусной сверхмощной почве.

Результаты агрохимического анализа почвенных образцов опытного участка (табл. 1) свидетельствуют о стабильности содержания определяемых элементов плодородия на начало и окончание исследований, содержание гумуса: 4,20; 4,03 % – очень низкая группа обеспеченности (<5%, по методу Тюрина). Степень кислотности рН_сол – 4,99; 4,79 (4,6–5,0 мг/экв. на 100 г почвы, среднекислая), подвижного фосфора – 29,7; 27,6 мг/кг почвы (16–30 мг/кг почвы, средняя группа обеспеченности по методу Мачигина). Отмечено увеличение содержания аммиачной формы минерального азота весной; содержание азота – нитратов в период окончания исследований 17,0 мг/кг (высокая), на начало исследований 3,69 мг/кг (очень низкая), (>15 мг/кг почвы, высокая группа обеспеченности по Кравкову). Однако следует отметить, что параметры содержания азота в почве в условиях южно-предгорной зоны РА нестабильны. Нитратной форме минерального азота свойственно легко перемещаться по почвенному профилю, нитраты подвержены вымыванию с осадками, и, поступив в растения, они проходят сложный цикл химических преобразований. Повышение содержания легко усвояемых форм азота зависит прежде всего от оптимального количества влаги в период вегетации, от видов и норм азотных удобрений, способов их заделки, сроков внесения.

Таблица 1. Результаты агрохимического анализа образцов почвы (начало – окончание исследований)

Table 1. Results of agrochemical analysis of soil samples (beginning – end of the research)

Условия увлажнения. При оптимально складывающихся условиях тепла и влаги посев ячменя озимого в южно-предгорной зоне РА проводится в первой декаде октября. Однако в этот период переувлажнение наблюдалось во все годы исследований. В 2021 г.: количество осадков превысило норму в январе – марте в 2,1, в апреле – июне в 1,7, в июле – октябре в 1,5 раза.

В 2022 г. в период оптимального срока сева при норме 58 мм осадков в месяц выпало 93,5 мм, что составило 161,0 % от нормы, в 2023 г. 79,0 мм – 136,2 %.

Переувлажнение в период вегетации культуры составило: октябрь 2021 – июнь 2022 г. – от 104,0 до 244,0 %, октябрь 2022–2023 гг. – соответственно от 102,6 до 216,6 ².

В период необходимого начала полевых работ наблюдались избыточное увлажнение и низкая испаряемость, данные обстоятельства послужили причиной более поздних сроков сева ячменя озимого, минимум на 2–3 недели, во все годы исследований.

Листовая диагностика растений ячменя озимого. Применение удобрений, средств защиты растений и возрастающих доз Лигногумата способствовало оптимизации взаимодействия макроэлементов калия (K) и кальция (Ca) и их содержания в листьях растений ячменя озимого. В исследованиях Т. А. Кирдей отмечено, что под влиянием гуминовых препаратов изменяется содержание калия, кальция, магния, железа в клетках растений, в результате активизируются многие ферментные системы [9].

Исследования на содержание макроэлементов в верхних зеленых листьях ячменя озимого в фазу колошения – созревания показали малый уровень содержания общего азота, оптимальный уровень содержания фосфора (табл. 2).

Избыток кальция (Ca) сопряжен с одновременным относительным недостатком калия (K) на вариантах 1 и 2, а на остальных вариантах эти макроэлементы находились в равновесии, что согласуется с научными данными [10].

Таблица 2. Содержание макроэлементов в верхних зеленых листьях ячменя озимого в фазу колошения-созревания (средние значения)

Table 2. Content of macroelements in the upper green leaves of winter barley in the heading-ripening phase (average values)

Урожайность зерна ячменя озимого в опыте. Средняя урожайность ячменя озимого в зависимости от применяемых норм Лигногумата в сочетании с минеральными удобрениями и средствами защиты растений составила 5,2 т/га (табл. 3).

Наибольшая урожайность 6,0 т/га получена на варианте: Фон + N₃₆ + Лигногумат, с нормой внесения 0,8 л/га прибавка составила + 1,7 т/га – 39,5 % Прибавка урожайности достоверна на 5%-ном уровне значимости (+ 1,1 т/га).

Применение возрастающих доз Лигногумата совместно с удобрениями способствовало повышению урожайности в сравнении с контролем в среднем в вариантах: 2 – на 14,0 %; 3 – на 39,5 %; 4 – на 25,6 %.

Положительная тенденция эффективности применения нормы внесения: N₂₀P₂₀S₈ + N₃₆ + Лигногумат (0,4 + 0,4 л/га) прослеживалась на протяжении всего периода исследований. Прибавки урожайности, полученные на лучших вариантах, достоверны, за исключением варианта с применением N₂₀P₂₀S₈ + NH₄NO₃ + «Лигногумат» (0,3 + 0,3 л/га). На лучших вариантах показатели урожайности повысились в сравнении с контролем (4,3 т/га) на +1,7 и + 1,1 т/га (6,0; 5,4 т/га).

Таблица 3. Влияние совместного применения «Лигногумата» и минеральных удобрений на урожайность ячменя озимого (2021–2023 гг.)

Table 3. Effect of combined use of Lignohumate and mineral fertilizers on winter barley yield (2021–2023)

Примечание: * Фон – N₂₀P₂₀S₈ (сульфоаммофос), 200 кг/га + подкормка аммиачной селитрой в дозе N₃₆; Лигногумат* – внесение в фазу колошения и в фазу налива зерна.

Формирование более высоких показателей биологической урожайности зависело от числа продуктивных стеблей на единице площади и зерен в колосе, массы зерна с одного колоса, массы 1000 зерен (табл. 4).

Таблица 4. Биологическая урожайность ячменя озимого

Table 4. Biological yield of winter barley

В среднем на 1 м² сформировано 373 шт. продуктивных стеблей, 43,5 шт. зерен в колосе.

Масса зерна с одного колоса – 1,63 г, масса 1000 зерен – 38,6 г (39,0; 37,4; 38,4; 39,7; опт. 38,0 – 47,0). Средняя биологическая урожайность – 5,3 (+0,9 в сравнении с контролем) т/га. Уборочный индекс – 50,4 %. Показатели доли массы зерна в фазу уборочной спелости (уборочный индекс) находятся в оптимальных пределах по вариантам: (45,4; 44,6; 59,7; 52,2) и в среднем 50,4 (опт. 30,8 – 55,0 – 60,0 %) (табл. 5). Применение возрастающих доз «Лигногумата» способствовало повышению эффективности удобрений.

Данное обстоятельство оказало положительное влияние на формирование:

• общего количества растений – 386 (контроль); 432; 421; 452, (11,9; 9,1; 17,1 %);
• продуктивных стеблей – 353 (контроль); 392; 361; 351 (11,0; 2,3 %);
• величину озерненности колоса – 43,5 (контроль); 40,6; 41,4; 46,3 (1,3 %);
• и в конечном итоге на величину биологической урожайности – 4,4 (контроль); 4,4; 6,4; 5,8 (45,4; 31,8 %) (табл. 5).

Таблица 5. Структурный анализ урожайности ячменя озимого сорта Каррера (средние данные)

Table 5. Structural analysis of the yield of winter barley variety Carrera (average data)

Содержание протеина в зерне ячменя озимого. Согласно протоколу испытаний среднее содержание протеина в зерне ячменя озимого сорта Каррера (табл. 6) составило 10,24 %, что входит в параметры оптимальных показателей для этого сорта (8,5–12,79 %).

Последовательное увеличение норм внесения «Лигногумата»: 0,6 → 0,8 → 1,0 л/га способствовало увеличению содержания протеина по вариантам (В2 – 9,72; В3 – 10,38; В4 – 11,34) в сравнении с контролем (В1 – 9,5). Прибавки составили + 0,22; + 0,88; + 1,84 или 2,3; 9,3; 19,4 % соответственно.

Комплексное применение удобрений, средств защиты растений и биопрепарата «Лигногумат» способствовало повышению урожайности в сравнении с контролем в среднем на 13,1 % (В2); 50 % (В3); 28,9 % (В4).

Таблица 6. Содержание протеина в зерне ячменя озимого сорта Каррера

Table 6. Protein content in winter barley grain of the Carrera variety

За счет увеличения средней урожайности стоимость продукции с 1 га поднялась с 49,4 тыс. руб. до 74,1 тыс. руб. Самый высокий уровень рентабельности 60,4 % отмечен на варианте: фон + аммиачная селитра N₃₆ + Лигногумат с нормой внесения 0,8 л/га.

Заключение

В исследованиях получены экспериментальные данные по влиянию биопрепарата «Лигногумат» калийный марки Б в сочетании с минеральными удобрениями и средствами химизации на продуктивность ячменя озимого на фоне минимальной обработки почвы с использованием двукратного дискования со следующими нормами применения удобрений:

Вариант 1. N₂₀P₂₀S₈ + N₃₆ (фон – 200 кг/га сульфоаммофос);

Вариант 2. N₂₀P₂₀S₈+N₃₆ + Лигногумат (0,3+0,3 л/га);

Вариант 3. N₂₀P₂₀S₈+N₃₆ + Лигногумат (0,4+0,4 л/га);

Вариант 4. N₂₀P₂₀S₈₊N₃₆ + Лигногумат (0,5+0,5 л/га).

Комплексное применение удобрений, средств защиты растений и биопрепарата «Лигногумат» способствовало:

• повышению урожайности в сравнении с контролем в среднем по вариантам: В2 на 13,1 %; В3 на 39,5 %; В4 на 25,6 %. Прибавки урожайности (+ 1,7 и + 1,1 т/га), полученные на вариантах с внесением биопрепарата в дозах 0,8–1,0 л/га достоверны (НСР₀₅ + 1,1 т/га);
• оптимизации взаимодействия макроэлементов калия (K) и (Ca) и их содержания в листьях растений ячменя озимого согласно результатам листовой диагностики;
• улучшению качества полученной продукции: показатели массы 1000 зерен 37,4–39,7 (опт. 38–47,0);
• увеличению содержания протеина по вариантам (9,72; 10,38; 11,34 %) в сравнении с контролем (9,5 %);
• положительному влиянию на формирование общего количества растений: 386 (контроль); 432; 421; 452, (11,9; 9,1; 17,1 %), продуктивных стеблей: 328 (контроль); 390; 384; 388 (18,9; 17,1; 18,3 %), на величину озерненности колоса: 43,9 (контроль); 40,6; 41,2; 46,3 (5,5 %) и в конечном итоге на величину биологической урожайности: 4,4 (контроль); 4,4; 6,4; 5,8; (45,4; 31,8 %);
• получению лучших показателей на вариантах с внесением «Лигногумата» в дозах 0,8 – 1,0 л/га.

Средняя урожайность зерна ячменя озимого в исследованиях составила 5,2 т/га. Максимум урожайности 6,0 т/га получен на варианте с применением двукратного дискования почвы дисковой бороной (БДМ-4) на глубину 12–16 см; удобрений: сульфоаммофоса перед севом N₂₀P₂₀S₈ (200 кг/га физического веса, N₄₀ действующего вещества на 1 га), аммиачной селитры NH₄ NO₃ (106 кг/га в физическом весе N₃₆, в подкормку весной) + «Лигногумат» с нормой внесения 0,4 + 0,4 л/га. Этот эффективный прием возделывания обеспечил наиболее высокий уровень рентабельности 60,4 %.

В результате исследований выявлен наиболее эффективный прием возделывания ячменя озимого с применением биопрепарата «Лигногумат» в дозе 0,8 л/га + сульфоаммофос N₄₀P₄₀S₁₆ + аммиачная селитра, N₃₆. Применение разработанных параметров возделывания способствовало повышению продуктивности ячменя озимого на 25,4–39,5 %, увеличению содержания протеина (10,38–11,34 %) и стабилизации почвенного плодородия (содержание гумуса 4,2 – 4,03 %).

¹agrostd.com. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1 «Сорта растений» (официальное издание). М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2019. С. 20.

² admin@pogoda360.ru

Об авторах

Н. И. Девтерова

Автор, ответственный за переписку.
Email: devterova55@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5859-2630
SPIN-код: 6786-5636

ст. науч. сотр., отдел земледелия

Список литературы

Дополнительные файлы