Переход на экологически безопасные ресурсосберегающие технологии производства зерна требует поиска путей снижения затрат минеральных удобрений, в том числе азотных, при создании высокопродуктивных посевов зерновых культур [7]. Азот является одним из основных, в то же время наиболее подвижных в почве элементов, необходимых для растений [1]. Сроки его внесения должны быть максимально приближены к наиболее важным этапам формирования основных элементов продуктивности растения. Как установила В.В. Церлинг [8], для овса и других зерновых культур голодание (а также ухудшение других факторов роста) до VII этапа органогенеза, а также в течение VIII–ХI этапов недопустимо. Приближение сроков внесения азотных удобрений к периоду максимального потребления азота растениями позволяет снизить непроизводительные потери его через почву и атмосферу, тем самым опасность загрязнения окружающей среды.
Целью наших исследований было установление наиболее оптимальных сроков внесения азотных удобрений в технологии возделывания овса посевного при полном и дробном их внесении на дерново-среднеподзолистых супесчаных почвах Центрального Нечерноземья.
Материалы и методы исследований
Комплексные исследования проведены в полевых опытах в севообороте кафедры общего земледелия и растениеводства Тверской ГСХА в 2008–2011 гг. на окультуренной дерново-среднеподзолистой остаточно карбонатной глееватой почве на морене, супесчаной по гранулометрическому составу. До закладки опытов в почве содержалось: гумуса 1,77–2,10 % (по Тюрину), Р2О5 – 242–505 мг/кг и К2О – 85–104 мг/кг (по Кирсанову), N л.г. – 53,2–63,0 мг/кг (по Корнфилду), рНсол – 6,93–7,20. Схема опыта включала следующие факторы: А – фон минерального питания: 1 фон – РК, 2 фон – РК + 1/2 N от расчетной дозы удобрений до посева, В – сроки внесения азота по схеме (табл. 1). Учетная площадь делянки 2-го порядка – 35,6 м2, повторность четырехкратная. Размещение вариантов – расщепленными делянками в рандомизированных блоках. Объект исследований – сорт овса Буг.
Таблица 1
Влияние сроков внесения азота на формирование урожайности овса, среднее за 4 года
|
№ п/п |
Вариант |
Урожайность зерна, т/га |
Число, шт./м2 |
Метелка |
|||
|
А – фон |
В – срок внесения азота |
растений к уборке |
продуктивных побегов |
число зерен, шт. |
масса зерна, г |
||
|
1 |
Без удобрений |
2,03 |
320 |
367 |
17,9 |
0,562 |
|
|
2 |
РК |
Фон |
2,19 |
310 |
348 |
22,7 |
0,731 |
|
3 |
N до посева |
2,72 |
348 |
417 |
23,7 |
0,735 |
|
|
4 |
N по всходам |
3,19 |
326 |
382 |
28,1 |
0,982 |
|
|
5 |
N через 6 дней после всходов |
3,24 |
334 |
427 |
25,7 |
0,846 |
|
|
6 |
N через 12 дней после всходов |
2,83 |
354 |
418 |
21,9 |
0,731 |
|
|
7 |
N через 18 дней после всходов |
2,95 |
367 |
429 |
23,9 |
0,791 |
|
|
8 |
N через 24 дня после всходов |
2,63 |
340 |
440 |
22,7 |
0,667 |
|
|
В среднем по фону |
2,72 |
337 |
404 |
23,3 |
0,756 |
||
|
9 |
Без удобрений |
2,07 |
315 |
367 |
18,2 |
0,585 |
|
|
10 |
РК + 1/2N |
Фон |
2,42 |
346 |
395 |
20,2 |
0,613 |
|
11 |
N до посева |
2,76 |
342 |
420 |
24,6 |
0,762 |
|
|
12 |
N по всходам |
3,42 |
390 |
492 |
26,9 |
0,897 |
|
|
13 |
N через 6 дней после всходов |
3,14 |
384 |
436 |
26,3 |
0,845 |
|
|
14 |
N через 12 дней после всходов |
3,33 |
365 |
410 |
29,0 |
0,942 |
|
|
15 |
N через 18 дней после всходов |
3,08 |
368 |
419 |
27,4 |
0,831 |
|
|
16 |
N через 24 дня после всходов |
2,81 |
337 |
404 |
24,6 |
0,764 |
|
|
В среднем по фону |
2,88 |
356 |
418 |
24,7 |
0,780 |
||
|
НСР05 частных различий – 0,34 т/га |
|||||||
|
НСР05 по фактору А – 0,23 т/га |
|||||||
|
НСР05 по фактору В – 0,27 т/га |
|||||||
|
НСР05 взаимодействий АВ – 0,29 т/га |
|||||||
Расчет доз удобрений проводился по выносу на запрограммированный уровень урожая 3,5 т зерна с 1 га балансовым способом – по методике М.К. Каюмова, 1989 [4]. Расчетные нормы удобрений составляли N79-90 Р0 К78-86.
Уровень агротехнологий (согласно «Федеральному регистру», 1999) овса соответствовал интенсивным. Предшественник овса – вико-овсяная смесь на зерно.
Погодные условия в годы исследований были различными. Так, ГТК по Селянинову был следующим: 2008 г. – 2,33 (норма – 1,69); 2009 г. – 1,57 (норма – 1,58); 2010 г. – 0,58 (норма – 1,55); 2011 г. – 1,49 (норма – 1,54). Таким образом, два года из четырех проведения полевых опытов обеспеченность гидротермическими ресурсами была близка к норме, один год характеризовался избыточным, а один слабым увлажнением.
Наблюдения и определения в опытах проводили по общепринятым методикам: густоту стояния, полевую всхожесть, сохранность, общую выживаемость – В.В. Гриценко, З.М. Калошина [2]; показатели фотосинтетической деятельности растений в посевах – И.С. Шатилов, М.К. Каюмов [5]; анализ структуры урожая – З.И. Усанова [6]; учет урожая поделяночно с помощью комбайна «Сампо-130»; содержание белка – ГОСТ 10846-91; статистическая обработка данных наблюдений и учетов – Б.А. Доспехов [3].
Результаты исследований и их обсуждение
Нашими исследованиями подтверждено, что овес является влаголюбивой культурой и существенно снижает свою продуктивность при ухудшении водного режима. Так, более высокая урожайность (3,31–3,85 т/га) овса получена в годы с повышенной и нормальной влагообеспеченностью посевов. В эти годы распределение осадков в течение вегетации было благоприятным для формирования элементов продуктивности растений и посева, а также для хода продукционного процесса.
Выявлено, что деление дозы азота на два внесения – 1/2 до посева и 1/2 в подкормку ‒ не способствует существенному росту урожайности овса (табл 1). Прибавки урожая к фону с внесением всей дозы азота до посева в среднем по опыту составила 0,16 т/га, или 5,9 % (НСР05 – 0,23 т/га), а в варианте РК + 1/2 N к фону РК – 0,23 т/га, или 10,5 %.
Внесение всей дозы азота до посева обеспечило прибавку урожая к фону РК 0,53 т/га (24,3 %), а половинной дозы азота к фону РК + 1/2 N – 0,34 т/га (14,0 %) при средней урожайности в первом случае 2,72, во втором – 2,76 т/га.
Подкормка полной дозой азота по вегетирующим растениям на фосфорно-калийном фоне позволила сформировать максимальную урожайность, в среднем за 4 года, 3,24 т/га, а половинной дозой на фоне РК + 1/2 N – 3,42 т/га, что на 0,18 т/га (5,5 %) выше, чем в первом случае.
Перенос всей дозы азота в подкормку оказывает положительное действие на величину урожайности лишь при проведении ее в период от всходов до начала кущения. В свою очередь дробное внесение азота удлиняет период эффективного использования азота – от всходов до начала выхода в трубку.
Исследования подтвердили целесообразность внесения азота по вегетирующим растениям – в подкормку. При этом выявлена зависимость урожайности от срока азотной подкормки. Наиболее эффективными являются подкормки в ранние фазы развития растений, совпадающие с III–IV этапами органогенеза, когда проходит дифференциация зачаточного соцветия, формируются элементы продуктивности – длина метелки, число колосков в соцветии. Прибавки урожая при этих сроках азотных подкормок относительно варианта с внесением азота до посева составили на 1-м фоне 0,47–0,52 т/га (17,3–19,1 %), на 2-м фоне 0,38–0,66 т/га (13,8–23,9 %).
Максимальная урожайность овса в среднем за 4 года сформирована при внесении полной дозы азота (1 фон) при подкормке через 6 дней после всходов 3,24 т/га, а при дробном внесении азота (2 фон) при подкормках по всходам и через 12 дней после всходов – 3,42 и 3,33 т/га. Таким образом, программа получения урожайности в лучших вариантах на первом фоне реализована на 92,5 %, а на втором фоне на 97,7 и 95,1 %.
Азотная подкормка повышает сохранность растений от всходов до уборки и за счет этого густоту стояния к уборке. Наибольшее положительное влияние на эти показатели оказало на 1-м фоне (РК) внесение азота на 12 и 18 день от всходов, а на 2-м (РК + 1/2 N) – по всходам и на 6-й день от всходов. Преимущество по сохранности и густоте стояния к уборке имели варианты технологии с дробным внесением азота: 1/2 до посева + 1/2 в подкормку. Так, при подкормке по всходам и через 6 дней после всходов сохранность растений на этом фоне составила 81,8 и 81,0 %, общая выживаемость – 65,0 и 64,0 %, густота стояния перед уборкой – 390 и 384 шт./м2, тогда как в вариантах 1-го фона (вся доза N в подкормку) эти показатели были меньше: сохранность 75,6 и 76,8 %, общая выживаемость 59,0 и 61,2 %, густота стояния 354 и 367 шт./м2. В целом по 2-му фону все эти показатели были выше, чем по 1-му фону: сохранность на 6,5 %, общая выживаемость на 3,1 %, густота стояния на 19 шт./м2.
Продуктивность посева определяется структурой урожая, на формирование которой оказывают влияние многие факторы, в числе которых наибольшую значимость имеет обеспеченность растений минеральным питанием, особенно азотом.
Результаты исследований показали, что наиболее оптимальными характеристиками обладали посевы овса, при создании которых внесение азота проводилось либо дробно, либо полностью по вегетирующим растениям. На фоне внесения полной дозы азота по вегетирующим растениям лучшие показатели структуры урожая сформированы при подкормке азотом через 6 дней после всходов (начало кущения), а на втором фоне (дробное внесение азота) – по всходам и через 12 дней после всходов (полное кущение – начало выхода в трубку). Это подтверждает выводы В.В. Церлинг [8], что раннее азотное голодание овса приводит к резкому сокращению количества колосков в метелке. Параметры структуры урожая в указанных вариантах обеспечили почти 100 %-е достижение программируемого урожая и характеризовались следующими значениями: число продуктивных побегов – 427–492 шт./м2, число зерен в соцветии – 25,7–29,0 шт., масса зерна с соцветия – 0,846–0,942 г, масса 1000 зерен – 33,52–33,86 г.
Наиболее продуктивное соцветие в опыте сформировано при подкормке полной дозой азота в фазу всходов: длина – 13,4 см, число зерен – 28,1 шт., масса зерна – 0,982 г. Это свидетельствует о том, что усиление азотного питания на ранних этапах развития (11–12 микрофазы по коду ВВСН) способствует в дальнейшем улучшению генеративного развития овса и повышению продуктивности посева как фотосинтезирующей системы.
Урожайность является результатом фотосинтетической деятельности растений в посевах. Нами исследована зависимость формирования площади листьев и фотосинтетического потенциала посева от сроков внесения азота в агротехнологии овса (табл. 2). В результате выявлена та же закономерность по влиянию сроков внесения азота на формирование площади листьев и ФПП, как на создание структуры урожая. Так, наибольшие показатели: площадь листьев как средняя, так и максимальная, ФПП и производительность ФПП отмечены при сроках подкормки на 1-м фоне в период от всходов до 6 дней после всходов (от 11 до 22 микрофазы по коду ВВСН), на 2-м фоне от всходов до 12 дней после всходов (от 11 до 30 микрофазы по коду ВВСН). Дробное внесение несколько расширяет временные границы эффективного применения азота. Отмеченные варианты опыта характеризуются следующим приростом показателей фотосинтетической деятельности, относительно варианта азот до посева: средняя площадь листьев от 0,9 до 3,4 тыс. м2/га, максимальная площадь листьев от 4,7 до 6,6 тыс.м2/га, ФПП от 0,086 до 0,312 млн м2/га, производительность ФПП от 0,08 до 0,15 кг. Внесение азотных удобрений по вегетирующим растениям имеет преимущество по производительности ФПП перед допосевным практически во всех вариантах подкормок.
Таблица 2
Влияние сроков внесения азота на показатели фотосинтетической деятельности, экономической эффективности возделывания и качества зерна овса
|
№ п/п |
Вариант |
Среднее за 2 года |
Среднее за 4 года |
||||
|
А – фон |
В – срок внесения азота |
Фотосинтетический потенциал посева (ФПП), млн м2∙сутки/га |
Производительность ФПП, кг зерна на 1 тыс. ед. ФПП |
Условно чистый доход, тыс. руб./га |
Уровень рентабельности, % |
Содержание белка в зерне, % |
|
|
1 |
Без удобрений |
1,582 |
1,64 |
6,23 |
72,6 |
9,29 |
|
|
2 |
РК |
Фон |
1,720 |
1,59 |
5,42 |
51,3 |
9,79 |
|
3 |
N до посева |
2,120 |
1,67 |
6,08 |
44,1 |
10,39 |
|
|
4 |
N по всходам |
2,377 |
1,77 |
8,98 |
62,8 |
11,24 |
|
|
5 |
N через 6 дней после всходов |
2,317 |
1,75 |
9,31 |
64,9 |
11,74 |
|
|
6 |
N через 12 дней после всходов |
2,047 |
1,68 |
6,65 |
47,4 |
11,65 |
|
|
7 |
N через 18 дней после всходов |
2,076 |
1,75 |
7,43 |
52,6 |
11,89 |
|
|
8 |
N через 24 дня после всходов |
1,947 |
1,73 |
5,35 |
38,6 |
11,84 |
|
|
В среднем по фону |
2,023 |
1,70 |
6,93 |
54,3 |
10,98 |
||
|
9 |
Без удобрений |
1,619 |
1,65 |
6,49 |
75,3 |
9,62 |
|
|
10 |
РК + 1/2N |
Фон |
1,929 |
1,65 |
5,52 |
45,5 |
10,45 |
|
11 |
N до посева |
2,190 |
1,66 |
6,34 |
45,9 |
10,54 |
|
|
12 |
N по всходам |
2,502 |
1,81 |
10,48 |
72,3 |
11,14 |
|
|
13 |
N через 6 дней после всходов |
2,276 |
1,79 |
8,66 |
60,7 |
11,31 |
|
|
14 |
N через 12 дней после всходов |
2,391 |
1,78 |
9,89 |
68,6 |
11,70 |
|
|
15 |
N через 18 дней после всходов |
2,195 |
1,77 |
8,27 |
58,2 |
11,64 |
|
|
16 |
N через 24 дня после всходов |
2,067 |
1,70 |
6,52 |
46,6 |
11,34 |
|
|
В среднем по фону |
2,146 |
1,73 |
7,77 |
59,1 |
10,97 |
||
Примечание. Стоимость 1 т зерна 6,00 тыс. руб., 1 т соломы 1,00 тыс. руб. (данные ФГБУ «Спеццентручет в АПК»).
Среди показателей качества большую ценность имеет содержание белка. Нами выявлено существенное влияние срока подкормки азота на белковость зерна. Так, содержание белка в зерне увеличилось на 1-м фоне на 0,85–1,45 %, на 2-м фоне на 0,6–1,16 %. Выявлена закономерность: повышение белковости зерна с увеличением продолжительности периода от всходов до подкормки (на 12–18 день). В целом по опыту внесение всей дозы азота в подкормку увеличивает содержание белка в зерне, в среднем на 0,40 %. В вариантах с более высокой урожайностью овса белковость зерна в сравнении с внесением всей или половинной дозы азота до посева возрастает на 1,35 и 1,16 %.
Оценка долевого участия факторов опыта в формировании урожайности овса показала, что во все анализируемые годы доминирует фактор В – срок внесения азота, его вклад составляет 77,91–96,03 %, что подтверждает важность исследуемого агроприема при создании высокопродуктивных посевов овса. Участие фактора А – фона минерального питания и взаимодействия факторов АВ является менее существенным.
Корреляционно-регрессионный анализ выявил сильную зависимость урожайности овса от показателей структуры урожая и фотосинтетической деятельности растений в посевах. При этом урожай зерна в наиболее тесной связи находится с числом зерен в метелке (r = 0,909), массой зерна с метелки (r = 0,906), а также со средней и максимальной площадью листьев, фотосинтетическим потенциалом посева (r = 0,989–0,990).
Эффективность агротехнологий определяется их экономической оценкой. Результаты ее показали, что более экономически целесообразным является внесение азота в подкормку: полной дозой – через 6 дней после всходов, половинной – по всходам и через 12 дней после всходов. Данные варианты технологии обеспечили получение наивысшего условно чистого дохода (9,31–10,48 тыс. руб./га) при максимальном уровне рентабельности производства (64,9–72,3 %) и наименьшей себестоимости 1 т зерна (3,81–3,98 тыс. руб.). По уровню рентабельности и себестоимости зерна более эффективными на обоих фонах являются варианты без удобрения. Однако они снижают условно чистый доход по сравнению с лучшими вариантами на 49,4–51,2 %.
Заключение
Таким образом, создание высокопродуктивных посевов овса на дерново-подзолистых супесчаных почвах возможно при улучшении азотного питания растений за счет приближения сроков его внесения к максимальному и наиболее производительному потреблению его посевом.
В условиях Центрального Нечерноземья для получения программируемых урожаев высококачественного зерна овса необходимо вносить расчетные дозы азота в полном объеме в подкормку или по 1/2 дозы до посева и по вегетирующим растениям в подкормку. При этом в первом случае наиболее приемлемым для внесения азота является период от 11 до 22 микрофазы, а во втором – от 11 до 30 микрофазы по коду ВВСН. Данные варианты системы удобрения овса обеспечивают реализацию программы на 92,5–97,7 % от расчетного уровня урожая, получение условно чистого дохода до 10,48 тыс. руб./га с уровнем рентабельности производства зерна 72,3 %.
Рецензенты:
Фирсов С.А., д.б.н., профессор, директор, ФГБУ ГЦАС «Тверской», г. Тверь;
Рабинович Г.Ю., д.б.н., профессор, заведующая отделом биотехнологий, ФГБНУ ВНИИМЗ, Тверская обл., Калининский район, п. Эммаус.
Работа поступила в редакцию 28.12.2014.