Купить антивандальную клавиатура банкомата можно у нас!

Глава 4. ПОТРЕБЛЕНИЕ РАСТЕНИЯМИ ЭЛЕМЕНТОВ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ

Поиск путей наиболее полного и рационального использования растениями элементов минерального питания удобрений и почвы во все времена оставался одной из главных задач науки и практики. Столь пристальное внимание к данной проблеме обусловлено тем, что уровень и качество минерального питания растений во многом определяют их урожай и его качество. Потребление растениями элементов питания в онтогенезе определяется многими факторами. Наиболее значимыми из них являются неравномерность роста и развития, обусловленная генетическими особенностями культур и сортов, почвенно-климатические условия произрастания. Из последних наиболее важным для потребления элементов питания является уровень обеспеченности растений влагой и теплом. С целью повышения доступности элементов питания разработаны разнообразные приемы обработки почвы, накопления и сохранения влаги в почве. Важное место в решении этого вопроса отводится дробному применению минеральных удобрений, приуроченности их внесения к периоду наибольшей потребности растений в элементах питания, особенно азота [Кореньков, 1976].

Из предыдущего изложения следует, что гетерогенное распределение удобрений в почве оказывает большое влияние на трансформацию элементов питания, рост и развитие растений, функциональную активность корневой системы. Все это, естественно, должно находить отражение и в степени использования элементов питания удобрений и почвы растениями. Свидетельством тому являются многочисленные исследования, проведенные на различных культурах в самых разнообразных почвенно-климатических условиях [А.Соколов, 1947; Вильдфлуш, Сиротин, 1971; Каликинский, 1974; Гилис, 1975; О.Соколов, 1980; Трапезников, 1983; Мальцев, 1985; Соколов, Семенов, 1992; Buresh et al., 1984; и др.].

 

Накопление и усвоение элементов питания растениями

Наши наблюдения показали, что ленточное внесение нитроаммофоса на выщелоченном черноземе наряду с положительным влиянием на ростовую функцию растений пшеницы в начале онтогенеза также повышало содержание в надземной части общего азота и фосфора (табл. 21). Большее содержание этих элементов в листьях по сравнению с разбросным внесением сохранялось до фазы колошения. К фазе цветения растения яровой пшеницы накапливают основное количество элементов питания. В дальнейшем с началом формирования и налива зерна происходит снижение относительного их содержания в вегетативных органах. Из данных следует, что на фоне локального размещения удобрения процесс реутилизации идет более интенсивно, чем при разбросном способе (табл. 21). К фазе кущения растения яровой пшеницы при разбросном и локальном внесении, как правило, заметно различаются и по абсолютному количеству накопленных элементов питания (табл. 22). В рассматриваемых экспериментах ко времени наступления фазы кущения при ленточном размещении удобрения растения накапливали в надземной части на 20 % больше азота и на 41 % фосфора, чем при разбросном способе. При внесении половинной нормы нитроаммофоса растения накапливали почти такое же количество элементов питания, что и при полной дозе вразброс. Сравнимые результаты по данным вариантам были получены и в фазу восковой спелости зерна. Однако наличие очага высокого содержания элементов питания в почве на самых ранних этапах онтогенеза растений может тормозить их потребление растениями. Подобное действие наблюдалось нами на кукурузе [Трапезников, 1967]. Кратковременное отставание в темпах потребления азота в первую неделю после всходов при локальном внесении азотных удобрений сопровождается значительным увеличением количества накапливаемого азота растениями кукурузы на более поздних этапах онтогенеза [Соколов, Семенов, 1992]. В конечном итоге вынос азота из удобрений и почвы с урожаем зеленой массы при локальном внесении сульфата аммония оказался в 1,9 и 1,3 раза выше, чем при разбросном способе.

Замедленный процесс накопления элементов питания на самых ранних этапах онтогенеза растений при гетерогенном распределении удобрения по сравнению с перемешиванием его с почвой обусловлен

Таблица 21

Влияние способов внесения удобрения на содержание элементов минерального питания в органах яровой твердой пшеницы Харьковская 46, %

Вариант опыта

Кущение

Колошение

Молочная спелость

Восковая спелость

листья

соломина

колос

листья

соломина

колос

соломина

колос

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

Без удобрения

4,12

3,28

1,42

2,29

3,05

1,13

1,98

0,89

2,68

(NP)60 вразброс

4,58

3,45

1,38

2,19

2,71

1,08

1,98

0,98

2,70

(NP)60 локально

4,85

3,69

1,38

2,12

2,55

0,96

1,92

0,84

2,79

(NP)30 локально

4,66

3,10

1,36

1,99

2,66

1,00

1,99

0,77

2,55

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P2O5

 

 

 

 

Без удобрения

0,39

0,41

0,24

0,72

0,32

0,19

0,64

0,24

0,91

(NP)60 вразброс

0,66

0,34

0,25

0,72

0,33

0,19

0,64

0,24

0,91

(NP)60 локально

0,84

0,41

0,278

0,78

0,31

0,18

0,63

0,18

0,98

(NP)30 локально

0,73

0,35

0,30

0,70

0,33

0,21

0,73

0,18

0,95

Таблица 22

Динамика накопления элементов питания растениями яровой твердой пшеницы Харьковская 46, г/100 растений

Вариант опыта

Кущение

Колошение

Молочная спелость

Восковая спелость

N

P2O5

K2O

N

P2O5

K2O

N

P2O5

K2O

N

P2O5

K2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Без удобрения

0,34

0,04

0,32

1,82

0,31

1,80

2,14

0,44

1,75

2,24

0,70

1,22

(NP)60 вразброс

0,75

0,12

0,54

2,44

0,44

2,97

2,62

0,60

2,41

3,74

1,14

1,94

(NP)60 локально

0,90

0,17

0,64

2,74

0,51

3,75

2,83

0,66

2,71

4,32

1,34

2,17

(NP)30 локально

0,68

0,12

0,46

2,15

0,45

3,41

2,75

0,70

2,24

3,47

1,14

1,92

несколькими причинами. На первое место, вероятно, следует поставить временную потребность корневых систем для адаптации к экстремально высокому содержанию элементов питания в месте расположения удобрения. Этот период у несолеустойчивых растений, к числу которых относится и кукуруза, должен быть более продолжительным, чем у солеустойчивых. При достижении очага может наблюдаться некроз окончаний корней кукурузы, и лишь корни, образующиеся выше точки отмирания, могут проникать в очаг, интенсивно ветвиться и нормально функционировать [Трапезников, 1983]. Данный этап онтогенеза, вероятно, можно определить как период временной физиологической недоступности элементов питания удобрений, несколько затрудняющий переход растений к полноценному автотрофному питанию. Из этого вытекает необходимость соответствующего пространственного разобщения семян и очага удобрений, а также соблюдения определенных требований к дозе и составу вносимого удобрения. Чрезмерно высокая концентрация азота в очаге может препятствовать проникновению в него корней и сдерживать его поглощение и совместно вносимых с ним других элементов питания.

На уровень потребления элементов питания удобрений на начальных фазах роста и развития растений оказывает влияние как объем почвы, с которым перемешивается удобрение при разбросном его внесении, так и глубина расположения очага при локальном способе. В опытах на яровой пшенице наиболее интенсивное потребление 15N-мочевины, внесенной совместно с фосфором и калием до начала кущения, отмечалось при перемешивании удобрений со слоем почвы 0-10 см (рис. 18). Перемешивание удобрения со слоем почвы 0-25 см тормозило поглощение азота удобрения до начала интенсивного роста надземной части растения. В случае размещения удобрения лентой на глубину 10 см растения к началу трубкования накапливали азота заметно больше, чем при разбросном внесении в слой 0-10 см. Данное преимущество сохранялось до конца вегетации. Наиболее длительная депрессия в потреблении растениями азота удобрения в начале онтогенеза наблюдалась при внесении его сплошным экраном на глубине 25 см. Представляется, что основной причиной этого было ухудшение позиционной доступности элементов питания корневым системам растений.

Существенное влияние на динамику накопления азота оказывает способ внесения сульфата аммония на гречихе [Соколов, Семенов, 1992]. Через 14 дней после посева потребление растениями гречихи азота сульфата аммония, внесенного лентой на глубину 10 см, было в 2,8 раза ниже, чем при перемешивании со слоем почвы 0-10 см.

Рис. 1. Динамика накопления 15N яровой пшеницей в зависимости от способа внесения NPK

К концу третьей недели после посева растения усваивали примерно одинаковое количество азота удобрений. В последующий период растения на фоне ленточного внесения значительно превосходили по общему выносу азота растения, где удобрение вносилось в слой почвы 0-10 см. В полную спелость он равнялся соответственно 1,61 и 1,20 г на сосуд. По данным авторов, уровень потребления азота в онтогенезе при локальных способах внесения удобрения в значительной степени зависит от глубины слоя почвы, в котором размещается удобрение, и генотипических особенностей культуры. Положительный эффект локализации удобрений по признаку накопления азота на гречихе в наибольшей степени проявляется при более глубокой его заделке (до 30 см), но локальное размещение азотных удобрений в нижних слоях почвы ограничивает его использование картофелем. Для растений с преимущественным потреблением азота в первую половину вегетации, к числу которых относится и ячмень, внесение удобрений на глубину 20 и 30 см снижает доступность азота на начальных этапах онтогенеза. Активация его потребления в последующий период не компенсирует ранее возникшее отставание в усвоении азота. Авторы считают, что наиболее благоприятные условия для продукционного процесса ячменя складываются при размещении удобрений с небольшой почвенной прослойкой от семян.

Сильное регуляторное действие на потребление растениями элементов питания оказывает не только способ их распределения в среде, но и доза вносимого удобрения. В лабораторных опытах с картофелем нитрофоску в дозе 0,3 и 0,6 г N, P2O5 и K2O на 1 кг почвы вносили экраном на глубину 7 см в один из отсеков сосуда. Учет накопления растениями биомассы и элементов питания проводили через месяц после закладки опытов. Удвоение дозы удобрения заметно ингибировало рост побега и в большей степени корневой системы целого растения (табл. 23). Однако в последнем случае это происходило за счет высоко-

Таблица 23

Дифференциация корневой системы картофеля по содержанию элементов питания в условиях изолированного питания

Часть растения

Масса, г/растение

Содержание

%

мг/растение

N

P2O5

N

P2O5

 

 

 

 

 

 

Одна доза NPK

Надземная часть

4,26

5,10

1,41

217,3

60,1

Корни

0,48

20,9

4,8

низкосолевые

0,28

3,93

0,63

11,1

1,8

высокосолевые

0,20

4,83

1,47

9,8

3,0

 

 

 

 

 

 

Две дозы NPK

Надземная часть

3,03

4,53

0,82

137,3

24,8

Корни

0,31

14,5

2,4

низкосолевые

0,27

3,60

0,47

9,7

1,3

высокосолевые

0,06

7,30

1,65

4,8

1,1

солевой части корней, масса которых оказалась в три с лишним раза ниже, чем при одинарной дозе. Данная прядь корней характеризовалась значительным повышением содержания азота и в меньшей степени фосфора. Усиление напряженности воздействия на часть корневой системы не сопровождалось увеличением относительного содержания и абсолютного накопления в низкосолевой пряди и побеге азота и фосфора. Более того, оно оказалось даже несколько ниже, чем при одинарной дозе. Из данного эксперимента, если он не носит частный характер, а является отражением какой-то более общей закономерности, можно сделать предположение: в экстремальных условиях, создаваемых для части корневой системы растения повышением концентрации элементов питания, включаются защитные механизмы, препятствующие распространению отрицательного действия фактора на все растение. Более высокий уровень потребления элементов минерального питания растениями в онтогенезе и их вынос с урожаем при локальном питании растений, чем при разбросном способе, подтверждается многими исследованиями. Однако, как отмечал Д.А.Сабинин [1934], значение способа внесения удобрений нельзя сводить только к влиянию его на количество усвоенных растением питательных веществ. На основании вегетационных опытов с кукурузой было сделано заключение, что значительное повышение урожая зерна при гнездовом внесении удобрения может быть достигнуто и без увеличения выноса элементов питания (табл. 24). Подобные результаты, вероятно, были обусловлены какими-то специфическими условиями эксперимента. Но они представляются важными в следующих аспектах. Во-первых, гнездо-

Таблица 24

Влияние способа внесения удобрения на урожай зерна кукурузы и вынос азота и фосфора, г/растение [Сабинин, 1934]

Вариант опыта

Вес зерна

Вынос

N

P2O5

 

 

 

 

Без удобрения

0,324

0,052

NPK смешано со всей почвой

25,2

1,178

0,376

NK смешано с почвой

P в гнездо

40,1

0,931

0,429

NP смешано с почвой

K в гнездо

36,6

0,865

1,582

PK смешано с почвой

N в гнездо

37,8

0,245

0,500

вое внесение любого из трех макроэлементов давало практически близкие прибавки урожая зерна по сравнению с перемешиванием NPK со всем объемом почвы. Это позволяет говорить о неспецифическом действии очага высокой концентрации ионов на продукционный процесс. Во-вторых, локализация одного из трех элементов питания приводила к снижению потребления азота, особенно в случае внесения азотного удобрения в гнездо, и увеличению выноса фосфора, перемешанного вместе с азотом со всем объемом почвы. Последнее наиболее сильно проявилось при внесении в гнездо калийного удобрения. Результаты данного эксперимента свидетельствуют о значительных возможностях гетерогенного распределения удобрений в регуляции поглощения и усвоения растениями элементов питания. Поиск оптимальных сочетаний элементов питания, вносимых локальными способами в различных почвенно-климатических условиях, представляется важным как в научном, так и в прикладном плане.

Включение поглощенных и накопленных в растении элементов минерального питания в состав органических соединений является одной из важнейших функций, определяющих продукционный процесс. В первую очередь, это относится к азоту, уровень метаболизации которого в значительной мере предопределяет не только величину урожая, но и качество продукции многих сельскохозяйственных культур. Поскольку характер распределения удобрения в корнеобитаемой среде существенно влияет на трансформацию в ней азота, соотношение его форм, а также включение в состав органических соединений в корневой системе и последующий их транспорт в побег, то все это должно находить отражение и в усвоении данного элемента растениями. В лабораторных опытах с яровой пшеницей Саратовская 46 нитрофоску перемешивали со всем объемом почвы или вносили лентой на глубину 10 см. В оба срока определения растения по локально внесенному удобрению характеризовались более высоким, чем при перемешивании удобрения с почвой, содержанием не только общего, но и белкового азота (табл. 25). Наиболее значимые различия по содержанию небелкового азота в листьях по вариантам опыта наблюдались в начале активного накопления растениями биомассы, т.е. в период трубкования. При ленточном распределении нитрофоски оно было почти в два раза ниже, чем при перемешивании со всем объемом почвы. Представляется, что взаимодействие части корневой системы растений с очагом высокого содержания ионов в силу ряда причин активирует функционирование белоксинтезирующей системы. Подтверждением тому яв-

Таблица 25

Содержание форм азота в органах яровой пшеницы Саратовская 46, %

Способ внесения NPK

Часть растения

Общий N

Небелковый N

Белковый N

 

 

 

 

 

Кущение

Вразброс

Надземная часть

4,99± 0,11

1,68± 0,09

3,31± 0,13

Лентой

5,23± 0,13

1,67± 0,08

3,56± 0,11

 

 

 

 

 

Начало трубкования

Вразброс

Листья

4,88± 0,10

1,47± 0,06

3,41± 0,10

 

Соломина

2,85± 0,08

0,75± 0,04

2,10± 0,07

Лентой

Листья

4,76± 0,09

0,87± 0,05

3,89± 0,11

 

Соломина

3,36± 0,12

0,89± 0,05

2,47± 0,09

ляются также данные о количестве полисом в листьях яровой пшеницы, которые были получены в одном из наших опытов Ф.М.Шакировой: на фоне ленточного внесения удобрения их было заметно больше, чем при разбросном способе. Важным показателем интенсивности усвоения азота является активность фермента нитратредуктазы. Наши наблюдения показали, что ленточное внесение нитрофоски заметно повышает активность данного фермента у растений яровой пшеницы. В фазу кущения у растений без удобрения она составляла 17,4; (NPK)60 вразброс – 33,8; (NPK)60 лентой – 37,6 мкг NO2 на 1 г сырых листьев за 30 мин [Трапезников и др., 1977].

Небелковый азот в растении представлен преимущественно нитратной формой, которая локализована в активном (цитоплазматическом) и запасном (вакуолярном) пулах. Соотношение последних варьирует в широких пределах и зависит от комплекса факторов [Соколов, Семенов, 1992]. Отмечается, что повышение доли активного фонда нитратов является свидетельством интенсивности включения неорганического азота в процесс синтеза органических веществ. Ленточное внесение азотных удобрений приводит к перераспределению нитратов в фондах клеток листьев озимой пшеницы в пользу активного фонда [Тимченко, Соколов, 1987]. В результате такого перераспределения создаются условия для ускоренной метаболизации нитрат-ионов и снижения их суммарного содержания в тканях растений. Последнее зависит также от "емкости" запасного фонда, характерного для каждого вида растений и зависящего от почвенно-экологических условий и минерального питания. В целом же уровень содержания нитратов в растениях определяется действием более тридцати факторов [Семенов, 1996]. При этом один или несколько действующих факторов могут иметь в конкретных условиях определяющую роль в аккумуляции нитратов посредством прямого или косвенного влияния на рост и развитие растений, процессы поглощения и ассимиляции азота, соотношение его аммонийной и нитратной форм в почве.

Общеизвестно, что высокое содержание нитратов в продукции растениеводства, а через корма и животноводства представляет серьезную опасность для здоровья человека. Поэтому поиск путей снижения содержания нитрат-ионов в продуктах питания является важной медико-биологической проблемой. Исследования последних 10-15 лет свидетельствуют о том, что технология локального применения азотных удобрений является одним из эффективных способов решения данного вопроса [Семенов, Соколов, 1986; Трапезников и др., 1989; Соколов и др., 1990; Соколов, Семенов, 1992; Семенов, 1996; Амелин, Соколов, 1997; Амелин и др., 1997а,б; Paschold, Hungt, 1986; и др.].

Трехлетние наблюдения в онтогенезе яровой пшеницы показали, что в преобладающем большинстве случаев при ленточном размещении нитрофоски содержание нитрат-иона в органах было ниже, чем при разбросном способе [Трапезников и др., 1996]. И лишь в фазу кущения листья, а в период интенсивного накопления биомассы (трубкование) соломина характеризовались наибольшей концентрацией данной формы азота (табл. 26). На заключительном этапе развития растений (восковая спелость) содержание нитратов в соломине при локальном питании было в 2,5 раза ниже, чем в контроле. Аналогичная картина наблюдалась и с соей сорта Ласточка в опытах на выщелоченном черноземе (табл. 27). Различие состояло в том, что меньшее, чем в контроле, содержание нитратов отмечалось с начальных этапов развития растений. В тех же условиях столь четко выраженного положительного влияния на данный показатель усвоения азота на раннеспелом сорте СибНИИк не наблюдалось.

На большом наборе овощных и кормовых культур показано, что нитратный статус растений определяется не только способом внесения, но и формой азотного удобрения, а также его дозой [Соколов, Семенов, 1992]. В качестве достаточно простого и эффективного пути снижения содержания нитратов в продукции растениеводства рассматривается возможность снижения на 30-50 % при локальном способе доз вносимых азотных удобрений. Данный прием позволяет получать не мень-

Таблица 26

Содержание нитратов в органах яровой пшеницы, мг/кг сухой массы

Часть растения

Кущение

Выход в трубку

Цветение

Восковая спелость

 

 

 

 

 

Без удобрения

Лист

6602

1600

1658

591*

Соломина

741

1748

629*

Колос

261*

242*

Зерно

78*

 

 

 

 

 

(NPK)60 вразброс

Лист

12545

6002

3520

878*

Соломина

1738

4945

1020

Колос

365

305

Зерно

59*

 

 

 

 

 

(NPK)60 локально

Лист

14840

4128

2669

644*

Соломина

6918

3335

412*

Колос

275*

252*

Зерно

56*

* Различия по органам достоверны с вероятностью ниже 90 %.

 

Таблица 27

Содержание нитратов в органах сои сорта Ласточка, мг/кг сухой массы

Часть растения

Без удобрения

N30(PK)60 вразброс

N30(PK)60 лентой

НСР05

 

 

 

 

 

Фаза первого тройчатого листа

Надземная часть

2089

1760

1530

150

 

 

 

 

 

Цветение

Листья

364

389

316

43

Стебель

732

832

537

75

 

 

 

 

 

Начало образования бобов

Листья

93,5

92,3

30,6

25,0

Стебель

23,8

188,3

27,0

11,0

Бобы

27,2

24,2

18,6

4,0

шее количество продукции, чем при полных дозах, вносимых вразброс, но лучшего качества.

 

Коэффициент использования элементов питания и эффективность удобрений

Вынос элементов питания с урожаем не дает достаточно полной характеристики эффективности применения удобрений. Параметры эффективности азотных удобрений при разных способах их применения наиболее полно и детально рассмотрены в ряде недавних работ [Соколов, Семенов, 1992; Семенов, 1996]. Данные подходы в полной мере применимы и к другим видам удобрений. Из показателей эффективности наиболее значимыми являются коэффициент использования азота (или другого элемента), рассчитываемый изотопным или разностным методами. Последний не дает точных сведений о степени использования элемента из удобрения, но более точно отражает общую эффективность его потребления растениями [Семенов, 1996]. Физиологическая эффективность удобрения определяется как отношение количества граммов зерна (или биомассы) на количество граммов потребленного азота, агрохимическая эффективность – отношением величины урожая к количеству внесенного элемента питания.

Повышение коэффициента использования элементов питания из удобрений издавна считалось одной из важнейших задач агрономической науки [Демолон, 1961; Журбицкий, 1963; Панников, 1964; Синягин, 1975; Кореньков, 1976]. А.В.Петербургский [1981] указывает, что разрыв между темпами повышения средних доз питательных веществ и ростом урожаев сельскохозяйственных культур объясняется неполным использованием элементов питания растениями. Азот и калий в год внесения удобрения используются зерновыми примерно на 40 %. Для обеспечения фактического выноса элементов с урожаем нужно вносить в 1,5-2 раза большие дозы с удобрением. Фосфор в год внесения фосфорных удобрений используется и того меньше – на 10-15 %, в последующие 3-4 года – не более чем на 25 % [Юркин и др., 1976]. В литературе приводятся и несколько иные данные по использованию фосфора. Отмечается, что в год внесения удобрения он используется на 10-25 % и в последующие годы – на 55-60 % [Matzel, 1974]. Остальная часть внесенного фосфора превращается в малодоступные или недоступные для растений соединения. В качестве одного из важнейших путей повышения коэффициента использования данного элемента предлагается меньшее перемешивание фосфорных удобрений с почвой, то есть применение технологии локального внесения [Синягин, 1975; Гашон, 1976; Петербургский, 1981; и др.].

В настоящее время накоплен большой фактический материал, свидетельствующий о положительном действии данной технологии на использование растениями элементов питания из внесенных удобрений. Показано более интенсивное, чем при разбросном способе, поглощение 32P при внесении суперфосфата в виде ленты на расстоянии 7,5 см от рядка кукурузы и хлопчатника [Nelson et al., 1949]. Причем такое положение сохранялось на почвах как с низким, так и высоким содержанием фосфора. В опытах с яровой пшеницей фосфорное удобрение в дозе 60 кг/га P2O5 вносили вразброс, локально лентами и горизонтальным экраном на глубину 5-7 и 15-17 см. Наблюдения за использованием 32P показали, что наиболее высокий коэффициент использования фосфора был в случае ленточного размещения суперфосфата ниже семян на 2-3 см, он достигал 17-18%, а при разбросном способе – лишь 12,8 % [Шамрай, 1978]. На черноземе типичном и оподзоленном локальное внесение удобрений повышало коэффициент использования 32Р кукурузой в 1,5 раза [Фатеев, 1993]. По данным финских исследователей [Kaila, Elonen, 1970], при внесении азота под яровую пшеницу вразброс коэффициент его использования равнялся примерно 30, лентой на глубину 8 см – 42%. При сочетании ленточного способа внесения удобрения с орошением растения использовали 61% внесенного азота. В обзоре Б.Г.Хвощевой [1974] приводятся данные австралийских исследователей по использованию азота мочевины в опытах с орошаемым хлопчатником. При разбросном внесении растения использовали 14 % азота удобрения, при внесении мочевины с поливной водой – 27%, ленточном способе – 45%. В последнем случае был получен и более высокий урожай.

В среднем за три года при разбросном внесении удобрения под предпосевную культивацию коэффициент использования азота растениями озимой ржи составил 68, фосфора – 6,7; калия – 33,2%, а при локальном внесении той же дозы соответственно – 67,7; 22,8 и 50,4% [Бахтизин, Исмагилов, 1992]. Технология локального применения удобрения (нитроаммофос) в наших опытах способствовала существенному повышению коэффициента использования азота и фосфора яровой пшеницей (табл. 28). Наиболее четко это проявляется при внесении меньшей дозы удобрения. По-видимому, данная особенность

Таблица 28

Вынос яровой пшеницей элементов питания с урожаем и коэффициент их использования из удобрения

Вариант опыта

Вынос, кг/га

Коэффициент использования, %

N

P2O5

K2O

N

P2O5

 

 

 

 

 

 

Без удобрения

54,6

17,0

27,4

(NP)60 вразброс

78,0

23,3

39,4

39

10

(NP)60 локально

93,7

27,5

48,5

65

17

(NP)30 локально

77,1

23,6

38,6

75

22

является одной из причин многократно подтвержденного факта, что одних и тех же урожаев сельскохозяйственных культур можно добиться при внесении значительно меньших доз удобрения локальным способом. В принципе сходные результаты по использованию азота удобрения были получены в микрополевых опытах и в сосудах без дна на выщелоченном черноземе с использованием азотной метки (табл. 29). Различные способы локального внесения NPK обеспечивали повышение коэффициента использования азота яровой пшеницей по сравнению с перемешиванием удобрения с почвой на 15 и более процентов.

Таблица 29

Вынос и коэффициент использования 15N яровой пшеницей при различных способах внесения NPK

Способ внесения

Микрополевой опыт

Опыт в сосудах без дна

мг/делянка

%

мг/сосуд

%

 

 

 

 

 

Без удобрения

1720

1170

Вразброс, 0-10 см

2950

20,2

1360

26,5

Лентой, 10 см

3230

50,8

1640

46,9

Вразброс, 0-25 см

2740

30,8

1080

26,9

Экраном, 25 см

3090

45,7

1300

48,4

Известно, что уровень использования элементов питания из почвы и внесенных удобрений в значительной степени зависит от обеспеченности растений влагой. Локальное питание растений облегчает их поиск и усвоение в условиях нарастающей в течение вегетации почвенной засухи. Свидетельством тому могут быть данные опыта в сосудах без дна в условиях острозасушливого лета 1975 года. Растения яровой пшеницы по локально внесенному нитроаммофосу имели на 20% большую биомассу и значительно превосходили по выносу азота и фосфора растения, произраставшие при перемешивании удобрения со всем объемом почвы (табл. 30). При ленточном внесении удобрения дефицит влаги в меньшей степени тормозил накопление растениями азота и фосфора в период формирования и налива зерна, чем при разбросном. После цветения растения усвоили 42,6% азота и 54,1% фосфора от их суммарного количества за вегетацию, в случае перемешивания удобрения с почвой – соответственно 33,5 и 49,1%.

Таблица 30

Потребление азота и фосфора яровой пшеницей в условиях дефицита влаги

Способ внесения удобрений

Вес сухого вещества, г/10 растений

Вынос, мг/10 растений

В т.ч. за период: цветение – полная спелость

азот

фосфор

азот

фосфор

всего

в т.ч. зерно

всего

в т.ч. зерно

всего

в т.ч. зерно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Перемешано с почвой

15,2

5,3

286

195

57

46

96

28

Лентой

18,2

6,9

385

270

77

63

164

43

НСР05

1,7

0,8

35

22

15

8

25

6

Отзывчивость на локализацию удобрений в значительной степени зависит от генотипических особенностей культуры и сорта [Соколов, Семенов, 1992]. По степени использования азота авторы выделяют три группы культур. К первой относят растения, у которых коэффициент использования от локализации возрастает до 20 и более процентов (картофель, озимая пшеница, рис, салат). Ко второй группе – культуры, у которых коэффициент повышается на 10-20% (гречиха, кукуруза, овес, редис, хлопчатник, шпинат). В третью группу культур, у которых коэффициент использования азота возрастает не более чем на 10 %, входят кострец безостый, сорго, ячмень. Использование элементов питания зависит и от продолжительности вегетационного периода растений. На выщелоченном черноземе у раннеспелого сорта сои СибНИИк 315 коэффициент использования азота при ленточном внесении N30P60K30 был даже несколько ниже, чем при разбросном способе (табл. 31). В то же время у более позднеспелого сорта Ласточка при локальном внесении удобрения он был в два раза выше. Положительное влияние локального способа на степень использования фосфора и калия отмечалось у растений обоих сортов.

Таблица 31

Влияние способа внесения удобрения на вынос элементов питания и коэффициент их использования растениями сои

Вариант опыта

Вынос, кг/га

Коэффициент использования, %

N

P2O5

K2O

N

P2O5

K2O

 

 

 

 

 

 

 

СибНИИк 315

Без удобрения

143,5

45,3

57,3

N30P60K30 вразброс

172,3

50,0

63,1

96,0

7,8

19,3

N30P60K30 лентой

170,2

52,4

66,2

89,0

11,8

29,7

 

 

 

 

 

 

 

Ласточка

Без удобрения

125,2

51,9

67,9

N30P60K30 вразброс

141,0

53,0

83,1

52,7

1,8

50,7

N30P60K30 лентой

156,4

64,0

90,7

104,0

20,2

76,0

На фоне различных способов внесения удобрения четкие сортовые различия наблюдались и по отзывчивости на инокуляцию семян сои ризоторфином (штамм 634б). У раннеспелого сорта СибНИИк 315 коэффициент использования от инокуляции на фоне разбросного внесения удобрения снижался почти в два раза (49,7 % против 96,0 % без обработки), у растений сорта Ласточка он уменьшился примерно на четверть (40,0 и 52,7 %). Значительно меньше от инокуляции семян снижался коэффициент использования азота при ленточном внесении удобрений: у СибНИИк 315 – на 14, Ласточка – 10%. Вероятно, характер распределения удобрения в почве оказывал влияние не только на степень использования растениями сои элементов питания удобрений и почвы, но и на интенсивность симбиотической азотфиксации. Тем более что локальное размещение удобрения оказывало некоторое стимулирующее действие на образование клубеньков. Данный эффект в наибольшей степени проявлялся на раннеспелом сорте (табл. 32). Положительное влияние локального внесения аммонийного азота на глубину 15 см на образование клубеньков, симбиотическую азотфиксацию, вынос 15N удобрения и продуктивность сои отмечалось и в других работах [Шабаев, Смолин, 1995].

Эффективность использования азота удобрений при различных способах их внесения хорошо представлена в обобщении результатов

Таблица 32

Количество клубеньков на одном растении сои при различных способах внесения удобрения

Вариант опыта

СибНИИк 315

Ласточка

3 листа

начало образов. бобов

налив

3 листа

цветение

начало образов. бобов

 

 

 

 

 

 

 

Без удобрения

0,6± 0,2

7,3± 1,0

44,3± 2,5

1,2± 0,3

6,2± 1,0

15,7± 1,4

N30P60K30 вразброс

0,3± 0,1

3,5± 0,9

16,3± 1,7

0,4± 0,2

5,1± 1,2

16,5± 1,5

N30P60K30 лентой

0,9± 0,3

9,1± 1,2

16,8± 1,9

1,9± 0,4

5,0± 1,4

18,2± 1,7

большого числа опытов, сделанном В.М.Семеновым [1996]. Коэффициенты использования азота растениями, вычисленные как изотопным, так и разностным методами, во всех случаях были выше при локальном внесении удобрения (табл. 33).

Таблица 33

Эффективность потребления азота растениями при разных способах внесения азотных удобрений [Семенов, 1996]

Культура

Коэффициент использования 15N, % от внесенного

Разностный коэффициент использования азота

удобрений, %

вразброс

локально

вразброс

локально

 

 

 

 

 

Озимая пшеница

31

43

60

102

Яровая пшеница

29

39

64

76

Ячмень

35

44

45

65

Гречиха

43

56

69

111

Кукуруза на зел. корм

35

44

52

68

Овес

34

42

36

44

Картофель

50

75

106

161

Кормовая свекла

43

51

77

101

Редис

34

44

49

82

Салат, шпинат

32

44

49

86

Из изложенного следует, что технология локального применения минеральных удобрений является действенным средством повышения коэффициента использования элементов питания растениями многих культур.

Физиологическая, агрохимическая и энергетическая эффективность удобрений. Одним из важных параметров эффективности удобрений является отношение количества сухого вещества или хозяйственно ценной части урожая к количеству потребленного азота или другого элемента минерального питания. Ранее в полевых опытах с кукурузой отмечался несколько меньший расход элементов питания на создание единицы сухого вещества при ленточном внесении N75P60K60 по сравнению с разбросным способом [Трапезников, 1967]. В микрополевых опытах на серой лесной почве с этой же культурой физиологическая эффективность в расчете на зерно при разбросном внесении азотного удобрения составляла 32 единицы, локальном – 29. При расчете на всю биомассу надземной части растений наблюдалась противоположная картина и эффективность равнялась соответственно 74 и 80 г биомассы на грамм потребленного азота [Семенов, 1996].

Заметное повышение физиологической эффективности наблюдалось нами при локальном внесении нитроаммофоса на выщелоченном черноземе под яровую пшеницу (табл. 34). В наибольшей степени это проявлялось в отношении фосфора. В опытах с сахарной свеклой при внесении вразброс под зяблевую вспашку вынос на один центнер сахара составил по азоту – 1,94; P2O5 – 0,17; K2O – 5,39; S – 0,66 кг; по половинной дозе удобрения, внесенного локально, эти показатели равнялись соответственно 1,65, 0,15, 4,68 и 0,34 кг [Пахомова и др., 1980]. Локальное применение удобрения обеспечивало более экономное использование элементов питания в процессе формирования урожая и отложения запасных веществ.

Таблица 34

Физиологическая эффективность способов внесения нитроаммофоса на яровой пшенице, г зерна на 1 г потребленного элемента питания

Вариант опыта

N

P2O5

 

 

 

(NP)60 вразброс

23,8

76,9

(NP)60 локально

25,6

83,3

(NP)30 локально

26,3

83,3

По данным многих исследователей, способы внесения удобрений оказывают значительное влияние на окупаемость внесенных удобрений прибавочным урожаем или их агрохимическую эффективность [Гилис, 1975; Каликинский, 1977; Медведев, 1980; Соколов, Семенов, 1992; Семенов, 1996; и др.]. Подтверждением тому являются и результаты наших опытов на ряде сортов яровой пшеницы (табл. 35). На выщелоченном черноземе ленточное внесение нитроаммофоса или нитрофоски на глубину 8-10 см обеспечивало более высокую (для некоторых сортов в 2-3 раза) окупаемость удобрений, чем при разбросном способе. При этом были выявлены и существенные сортовые различия. На основании многолетних наблюдений, пониженная окупаемость удобрений у растений сорта Симбирка при локальном способе обусловлена более развитой корневой системой, способной достаточно эффективно осуществлять поиск и поглощение элементов питания и в случае разбросного внесения удобрения. У сорта Московская 35 пониженная, по сравнению с другими сортами, окупаемость внесенных удобрений прибавочным урожаем, обусловлена, вероятно, сложностями в адаптации корневой системы к очагу повышенного содержания элементов питания. Данное предположение представляется достаточно логичным, учитывая северное происхождение сорта и тип почвы с невысоким содержанием доступных форм элементов питания в месте выведения сорта.

Таблица 35

Окупаемость внесенных удобрений урожаем зерна яровой пшеницы

Сорт

Доза, кг/га

Прибавка от локального способа, ц/га

Кг зерна на 1 кг NPK удобрения

вразброс

локально

 

 

 

 

 

Саратовская 36

(NP)60

4,4

3,7

7,3

Харьковская 46

(NP)60

4,8

2,1

7,1

Московская 35

(NP)10-70

2,7

1,1

2,5

Безенчукская 139

(NP)60-70

4,4

1,7

3,9

Симбирка

(NP)60-70

2,6

3,6

4,6

Важным показателем оценки эффективности удобрений является соотношение совокупных энергетических затрат на их производство и применение с энергией, получаемой в прибавочном урожае. Из наших многолетних наблюдений следует, что разбросное внесение минеральных удобрений на некоторых сортах яровой пшеницы энергетически неэффективно. Наиболее низкий показатель отмечался у сорта Московская 35 (табл. 36). Технология локального применения удобрений на выщелоченном черноземе позволяет повысить данный показатель примерно в два раза.

Таблица 36

Энергетическая эффективность удобрений на сортах яровой пшеницы при различных способах внесения

Сорт

Кол-во опытов

Доза, кг/га

Вразброс

Локально

 

 

 

 

 

Саратовская 36

4

(NP)60

1,23

2,46

Харьковская 46

4

(NP)60

1,04

2,39

Московская 35

9

(NPK)63

0,44

1,10

Безенчукская 139

9

(NPK)63

0,69

1,78

Симбирка

4

(NPK)65

1,47

2,09

Средние значения

 

 

0,98

1,97

Вероятность различий (Р)

 

 

0,997

Итак, обширный объем информации, полученной на различных культурах в самых разнообразных почвенно-климатических условиях, свидетельствует о том, что технология локального внесения удобрения является эффективным способом регуляции корневого питания растений. Естественно, что регуляторное действие гетерогенного распределения элементов питания в корнеобитаемой среде должно находить свое отражение в функциональной активности и надземных органов растения.

В Оглавление