туры в китай из перми 2018

Глава 6. ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЯ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ АГРОЦЕНОЗОВ

Из предыдущего изложения следует, что неравномерное распределение элементов минерального питания в среде оказывает сильное влияние на ключевые физиологические функции растений. Однако практическая значимость данного приема оценивается по другим критериям. Ключевым из них, естественно, является величина и качество урожая. Исключительно важное значение в определении целесообразности использования обсуждаемого технологического приема имеют показатели окупаемости вносимых удобрений прибавочным урожаем. Важной и трудно решаемой проблемой растениеводства является стабилизация продуктивности сельскохозяйственных культур по годам. Особенно острой она остается для регионов с рискованным земледелием. К их числу относится и Южный Урал, составной частью которого является Республика Башкортостан. За последнюю четверть века урожай такой важнейшей зерновой культуры, как яровая пшеница, в республике колебался от 7,3 до 24,6 ц/га. Наряду с экологической устойчивостью агроценозов не менее важной является и экологическая безопасность применения средств химизации. Ответ на вопрос – в какой мере технология локального внесения основного минерального удобрения отвечает вышеперечисленным требованиям – и будет предметом обсуждения заключительной главы.

 

Урожай

Зерновые культуры. Исключительно высокая важность данной группы культур в обеспечении населения продовольствием общеизвестна. С этим связано и то большое внимание исследователей и практиков, которое уделялось ими в процессе изучения и внедрения технологии локального внесения удобрений. В конечном счете это позволило получить обширный материал, свидетельствующий о более высокой, за редким исключением, эффективности гетерогенного распределения удобрения по сравнению с перемешиванием его с почвой. Подтверждением тому являются данные (табл. 48), полученные в географической сети опытов за 1973-1977 гг. [Кубарева, 1980]. Из них следует, что за счет изменения способа внесения одних и тех же доз удобрений на различных типах почв достигается повышение урожая озимых и яровых зерновых культур на три и более центнера с гектара.

Таблица 48

Влияние способа внесения основного минерального удобрения на урожай зерновых культур, ц/га [Кубарева, 1980]

Культура

Без удобрения

Способ внесения

Прибавка от локализации

Число опытов

вразброс

лентами

 

 

 

 

 

 

Черноземы

Озимые

27,9

38,5

42,1

3,6

11

Яровые

26,6

32,3

36,2

3,9

38

 

 

 

 

 

 

Дерново-подзолистые суглинистые почвы

Озимые

22,6

37,2

40,1

2,9

4

Яровые

21,6

34,7

38,4

3,7

18

 

 

 

 

 

 

Дерново-подзолистые супесчаные почвы

Озимые

15,8

24,2

27,3

3,1

17

Яровые

15,2

22,1

25,2

3,1

15

Высокая отзывчивость озимых зерновых культур на локальный способ отмечалась во многих экспериментах. Так, в опытах на выщелоченном черноземе Полтавской области при разбросном внесении под вспашку (NPK)30 в среднем за четыре года урожай озимой пшеницы составил 48,8 ц/га, при ленточном размещении удобрения на двойную глубину заделки семян – 54,4 ц/га. При применении удвоенной дозы удобрения урожай зерна составил соответственно 49,8 и 58,5 ц/га, т.е. прибавка урожая за счет способа достигла 8,7 ц/га. Увеличение дозы удобрения при внесении под вспашку повысило урожай зерна всего лишь на 1, а при локальном способе на 4,1 ц/га [Омельянюк, Воропин, 1980]. Авторы отмечают, что повышение урожая обусловливалось преимущественно за счет продуктивного кущения и увеличения массы 1000 зерновок, которая в отдельные годы была выше, чем при разбросном внесении, на 5-10%.

Преимущество локальных способов внесения удобрения под озимые проявляется и при более высоких дозах [Медведев, 1980]. На дерново-подзолистой супесчаной почве вносили нитроаммофоску до посева вразброс под культивацию, сплошным экраном и лентами шириной 10 см с интервалами между ними 16,5 см. При разбросном внесении (NPK)50 урожай озимой ржи по сравнению с контролем повысился на 6,3, локальном – 7,7-7,9 ц/га. При удвоенной дозе удобрения прибавка урожая зерна составила соответственно 8,1 и 11,2-11,4 ц/га; утроенной – 10,2 и 12,6-13,5 ц/га. Следовательно, и при достаточно высокой дозе внесения удобрения локальными способами депрессии в продукционном процессе не наблюдалось.

В наших опытах на выщелоченном черноземе [Трапезников и др., 1977] внесение нитроаммофоса в дозе (NP)60 вразброс под культивацию повысило урожай на 2,3 ц/га, лентами на глубину 8-10 см – на 5,1 (урожай без удобрения – 29,4 ц/га). При ленточном внесении практически одинаковые результаты были получены при дозе (NP)60 и (NP)30. В связи с этим отмечались большие различия в оплате внесенных удобрений прибавочным урожаем. В случае разбросного применения на 1 кг действующего вещества азота и фосфора было получено 1,9 кг зерна, (NP)60 локально – 4,2 и (NP)30 локально – 7,8 кг. В экспериментах на светло-серой и серой лесной среднеоподзоленной почве северной лесостепи Башкортостана внесение (NP)40 вразброс под культивацию в среднем за пять лет повысило урожай озимой ржи по сравнению с контролем на 5,8, лентой на глубину 10-12 см – на 8,7 ц/га [Салимгареев, 1976]. Отмечалось положительное действие локального способа на размер листового аппарата, выживаемость растений в процессе перезимовки, потребление элементов минерального питания. Сходные результаты на озимой ржи были получены и в опытах на выщелоченном черноземе [Бахтизин, Исмагилов, 1992].

Высокая эффективность локального внесения NPK под озимые культуры выявлена на дерново-подзолистых почвах Белоруссии [Каликинский, 1977; Каликинский и др., 1980]. Преимущество данного способа над разбросным выражалось в формировании более высокого, на 3,0-7,5 ц/га, урожая зерна. В другой работе [Пономарев, 1996] сообщается, что ленточное внесение различных доз NPK повышало урожай озимой ржи по сравнению с разбросным внесением на 2,5-4,2 ц/га. В экспериментах на бедной почве эффективность припосевного ленточного внесения фосфорного удобрения на озимой пшенице была в 2-4 раза выше, чем внесения его вразброс [Fiedler et al., 1989]. Вопрос о внесении всей дозы азота под озимые зерновые культуры носит дискуссионный характер и не имеет однозначного решения. Технология их возделывания предусматривает дробное внесение азота, в том числе две-три подкормки в течение вегетации. Основным аргументом подобного дробления является то, что одноразовое внесение с осени может приводить к большим потерям азота в осенне-весенний период. Вероятность этого особенно велика на почвах легкого механического состава промывного или полупромывного типа. В свою очередь, многократное внесение азотного удобрения имеет ряд негативных сторон: увеличиваются затраты, уплотняется почва. Исследованием О.А.Соколова и В.М.Семенова [1992] показано, что эффективность однократного внесения всей дозы азотного удобрения во многом определяется способом его применения. Важную роль при этом играют форма и доза азотного удобрения. Показано, что локализация аммонийной формы азота обеспечивает его высокую эффективность при осеннем внесении под озимую пшеницу. Исключительно важные результаты получены авторами при изучении влияния сроков и способов внесения возрастающих доз мочевины на урожай озимой пшеницы и использование растениями азота удобрений и почвы (табл. 49). Из данных следует, что локальное внесение всей дозы азота с осени обеспечивало повышение урожая озимой пшеницы на 13,9-36,0% по сравнению с разбросным способом, а наиболее высокий урожай формировался при локальном размещении азота в дозе 180 кг/га. Авторы полагают, что при определенных условиях локальное применение аммонийных и амидных форм азотных удобрений с осени может быть альтернативой дробного их применения под озимые культуры. Естественно, что это должно приводить к значительному снижению энергетических затрат на внесение удобрений.

Сроки и способы внесения основного минерального удобрения имеют важное агрономическое и организационное значение и на посевах яровых культур. Наши эксперименты с яровой твердой пшеницей Харьковская 46 на выщелоченном черноземе показали, что эффективность данных факторов во многом определяется гидротермическими условиями вегетации (табл. 50). 1974 год характеризовался хорошим, а в отдельные периоды вегетации и избыточным увлажнением, вызвавшим сильно выраженное полегание растений. В этих условиях срок и способ внесения удобрения не имели принципиального значе-

Таблица 49

Влияние сроков и способов внесения возрастающих доз мочевины на урожай и использование азота озимой пшеницей [Соколов, Семенов, 1992]

Вариант опыта*

Урожай зерна, г/м2

Прибавка, % к фону

N удобрений

N почвы

г/м2

% от внесенного

г/м2

экстра-азот

 

 

 

 

 

 

 

РК–фон

150,8

4,56

N6 вразброс

186,8

24

0,96

16,0

4,96

0,40

N6 локально

254,0

68

1,28

21,3

6,60

2,04

N12 вразброс

241,2

60

1,28

21,3

6,60

2,04

N12 локально

274,8

82

2,72

22,7

4,88

0,32

N6 вразброс осенью + N3

+ N3 в подкормку

293,6

95

3,52

29,3

5,52

0,96

N6 локально осенью + N3

+ N3 в подкормку

244,0

62

3,72

31,0

4,56

Нет

N18 вразброс

283,2

88

3,04

16,9

4,80

0,24

N18 локально

330,8

119

4,00

22,2

5,56

1,00

N6 вразброс

+ N3 +N6

+ N3 в подкормку

324,4

115

7,04

39,1

4,16

Нет

N6 локально

+ N3 + N6

+ N3 в подкормку

313,6

108

7,36

40,9

4,24

""

*Дозы азота в г/м2

ния для определения величины урожая зерна. Однако при остром дефиците влаги в течение всего вегетационного периода в 1975 г. эффективность ленточного внесения нитроаммофоса весной до посева проявилась достаточно рельефно. Данная технология, по-видимому, будет иметь некоторое преимущество и перед разбросным внесением удобрения осенью под вспашку зяби и уж тем более перед применением весной с последующей заделкой культиваторами.

Более детальное изучение эффективности способов применения основного минерального удобрения на яровой пшенице проводилось нами при весеннем сроке внесения. В полевых опытах удобрение враз-

Таблица 50

Влияние сроков и способов внесения нитроаммофоса на урожай зерна яровой твердой пшеницы, ц/га

Вариант опыта

1974

1975

Среднее

Прибавка

 

 

 

 

 

Без удобрения

19,1

9,9

14,5

(NP)60 под зяблевую вспашку

25,4

13,2

19,3

4,8

(NP)60 локально осенью по зяби

26,5

14,4

20,4

5,9

(NP)60 под предпосевную культивацию

23,4

12,3

17,8

3,3

(NP)60 локально весной

26,0

15,6

20,8

6,3

(NP)30 локально весной

25,5

13,7

19,6

5,1

НСР05

1,6

1,3

 

 

брос вносили под предпосевную культивацию, в мелкоделяночных – путем перемешивания его со слоем почвы 0-10 см. Результаты исследований однозначно свидетельствуют о преимуществах ленточного размещения удобрения над разбросным способом его внесения (табл. 51).

Таблица 51

Влияние способа внесения нитроаммофоса на урожай яровой пшеницы (южная лесостепь, выщелоченный чернозем), ц/га

Вариант опыта

Саратовская 36

Харьковская 46

Среднее по опытам

1973

1974

1975

1976

среднее

1973

1974

1975

1976

среднее

урожай

прибавка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Без удобрения

22,3

16,3

13,7

18,3

17,6

10,3

19,1

9,9

14,2

13,4

15,5

(NP)60 вразброс

31,3

20,9

15,2

20,8

22,0

14,9

23,4

12,3

17,7

17,1

19,6

4,1

(NP)60 локально

38,6

22,7

19,4

24,9

26,4

22,0

26,0

15,6

24,1

21,9

24,1

8,6

(NP)30 локально

31,5

19,1

16,6

22,4*

16,8

25,5

13,7

18,7*

20,5*

НСР05

1,4

1,5

1,3

3,4

 

1,4

1,4

2,0

2,3

 

 

 

* Среднее за три года.

Гидротермические условия в годы проведения опытов были существенно различными. Весна и начало лета (до 20 июня) 1973 г. характеризовались острой засухой. Последующий период вегетации протекал при хорошей влагообеспеченности. Растения по локально внесенному удобрению сформировали более крупный, чем при разбросном способе, колос. Обильные осадки способствовали наиболее полной реализации заложенного потенциала. Например, в средних колосках колоса у растений сорта Саратовская 36 сформировалось до 4-5 зерновок. Тем не менее масса 1000 зерновок оказалась на 4 г выше, чем при внесении нитроаммофоса вразброс. Позднее обильное выпадение осадков в текущем сезоне вызвало редко наблюдающееся в таких масштабах и по силе проявления позднее образование вторичных побегов у яровых зерновых злаков. В условиях завершившегося роста основного стебля в начале созревания отмечалось бурное образование и рост боковых побегов. Желтеющие хлеба вновь стали зелеными, боковые побеги превысили основные на 15-20 см, сформировали колос. Уборка была задержана до их созревания. Поскольку в 1973 г. опыты со способами внесения были заложены в двух природных зонах Башкортостана, это позволило нам провести более широкие наблюдения за характером позднего формирования вторичных побегов у нескольких сортов яровой пшеницы. Суть их сводится к тому, что данное явление было сильно выражено у растений, выращенных без удобрения и особенно при разбросном его внесении. В вариантах с локальным применением удобрения встречались лишь единичные растения с поздно развившимися побегами, т.е. четко проявилась необратимость процесса старения и нормальный ход его не был нарушен изменившимися условиями.

Вегетационный период 1974 г., как отмечалось выше, был аномальным по количеству осадков. Избыток влаги вызвал сильное полегание растений, что снивелировало действие способов внесения удобрения на урожай зерна. Сезон 1975 г. был полной противоположностью предшествующему. В условиях острой почвенной (к середине вегетации пшеницы почвенный покров в силу образования трещин глубиной до 60 см был расчленен на отдельные монолиты) и воздушной засухи (примерно третья часть вегетационного периода характеризовалась относительной влажностью воздуха в 30% и ниже) ленточное внесение удобрения повысило урожай на 3-4 ц/га по сравнению с разбросным. В условиях отсутствия осадков в мае 1976 года с последующим хорошим увлажнением эффективность ленточного внесения удобрения также проявилась достаточно четко (табл. 50). Особенно высокой она была на твердой пшенице Харьковская 46.

Последующие эксперименты на выщелоченном черноземе, но с более высоким уровнем плодородия и другим набором сортов и внесением NPK в принципе подтвердили ранее полученные результаты (табл. 52). При достаточно высоких урожаях в контроле (27-29 ц/га) эффективность ленточного внесения в среднем за ряд лет выражалась в повышении урожая зерна по сравнению с разбросным способом на 2,6-4,4 ц/га. Наиболее устойчиво положительное действие локального питания проявлялось на твердой пшенице Безенчукская 139. Менее стабильным оно было на сортах мягкой пшеницы Московская 35 и Симбирка: в отдельные годы урожай зерна оставался без изменения или даже был несколько ниже, чем при разбросном внесении нитрофоски.

Таблица 52

Отзывчивость сортов яровой пшеницы на способы внесения удобрения в дозе (NPK)60-70

Сорт

Число опытов

Урожай, ц/га

Прибавка от локального способа и ее колебания, ц/га

без удобрения

вразброс

локально

 

 

 

 

 

 

Московская 35

9

27,3

29,1

31,8

2,7 (-0,7 – +7,1)

Безенчукская 139

9

29,7

32,5

36,9

4,4 (1,8 – 9,1)

Симбирка

4

29,3

35,5

38,1

2,6 (-2,9 – +6,1)

Высокая эффективность локального внесения основного минерального удобрения под яровую пшеницу показана в ряде работ зарубежных исследователей [Kaila, Elonen, 1970; Pessi et al., 1971]. Обобщение данных финских исследователей [Булаев, 1976] показало, что высокие прибавки урожая зерна яровой пшеницы от локального способа могут быть получены при внесении как средних, так и высоких доз NPK (табл. 53). В ряде работ изучалась эффективность локального внесения отдельных видов удобрений. На фоне хорошей обеспеченности растений фосфором и калием, вносимым осенью под вспашку, высокие прибавки дает локальное применение весной одних азотных удобрений. Так, в Швеции по результатам 134 опытов при внесении азота в дозах 41-123 кг/га за счет локализации получено дополнительно 3,5 ц зерна с гектара. Сходные результаты приводятся и в отечественных работах [Мальцев, Конюхов, 1977]. Исследованиями В.И.Чуканова [1978] показан высокий эффект от локального применения одних фосфорных удобрений. Так, в среднем за два года внесение P40 под зябь

Таблица 53

Эффективность способов внесения удобрений под яровую пшеницу [Булаев, 1976]

Число опытов

Вариант опыта

Урожай, ц/га

Прибавка от локализации

без удобрения

вразброс

локально

 

 

 

 

 

 

8

N68P90K68

18,7

26,6

35,0

8,4

N135P180K135

18,7

33,3

40,3

7,0

4

N60P80K60

22,0

26,0

31,4

5,4

N120P160K120

22,0

29,6

35,2

5,6

повысило урожай зерна яровой пшеницы на 1,2 ц/га, в рядки при посеве – 3,6, локально на глубину 10 см – на 4,6 ц/га. На фоне N40K20 под зяблевую вспашку при внесении Р40 в рядки урожай повысился на 6,3 ц/га, Р40 локально на глубину 10 см – на 7,7 ц/га.

Интересные результаты получены по эффективности способов внесения возрастающих доз NPK на урожай яровой пшеницы на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах [Вильдфлуш, 1995]. На искусственно созданных фонах обеспеченности почвы подвижным фосфором и калием локализация удобрений под яровую пшеницу Белорусская 80 способствовала повышению урожая зерна при самом низком уровне плодородия на 2,5-2,7 ц/га; среднем – на 2,7-3,4 и на самом высоком (с содержанием P2O5 – 280-300 и K2O – 240-280 мг/кг почвы) – на 1,3-4,0 ц/га. Отмечается, что повышение урожайности при ленточном внесении удобрений по сравнению с разбросным было обусловлено более интенсивным накоплением растениями сухих веществ, увеличением количества продуктивных побегов, лучшей озерненности колоса. Тем самым автором показано, что локальное внесение удобрений эффективно и на хорошо окультуренных почвах. Однако применять локальное внесение удобрений целесообразнее прежде всего на почвах средней и низкой окультуренности, на которых достигается наибольший эффект [Вильдфлуш, 1995]. Мнения о целесообразности локального внесения минеральных удобрений на почвах с высоким уровнем плодородия придерживаются и другие авторы [Сендряков и др., 1984; Кочергин, 1986; и др.].

Изучение способов внесения в зонах рискованного земледелия имеет особую значимость в решении вопроса стабилизации продукционного процесса при дефиците влаги или ее избытке. Многими исследованиями, проведенными в регионах Западной Сибири и Урала, показано, что локальное применение удобрений заметно эффективнее разбросного. Ленточное или экранное размещение аммиачной селитры на выщелоченном черноземе обеспечивало увеличение прибавки урожая зерна яровой пшеницы по сравнению с разбросным внесением в 1,7 раза [Гамзиков, Емельянова, 1986]. Локальные способы заметно повышали интенсивность потребления растениями 15N, вынос азота с урожаем. Отмечалось более эффективное усвоение растениями азота удобрений и почвы, в 1,3 и 1,6 раза снижались потери азота почвы. Положительный эффект на яровой пшенице выявлен и при ленточном внесении полного минерального удобрения на оподзоленном черноземе [Прозоров, 1986, 1987]. Ленточный способ внесения N60P40K50 в среднем за пять лет повысил урожай зерна по сравнению с внесением вразброс на 3,7 ц/га. Отмечается положительное действие локального способа на ростовую функцию, усвоение растениями элементов питания, коэффициент их использования из удобрений. Сходные результаты были получены на яровой пшенице в случае локального внесения нитрофоса или одного фосфорного удобрения [Кочергин, 1986; Танделов, Кильби, 1986; Рыбина, 1986].

Высокая эффективность наклонно-ленточного способа внесения удобрений на яровой пшенице, овсе и ячмене выявлена в экспериментах С.Г.Гиззатуллина и В.М.Валеева [Валеев, Гиззатуллин, 1990; Гиззатуллин, Валеев, 1995]. Прибавка урожая зерна по сравнению с разбросным способом в зависимости от культуры достигала 3,7-5,7 ц/га. Изучение способов и сроков внесения удобрений в зоне неустойчивого увлажнения лесостепи Поволжья показало, что наиболее высокие урожаи зерна твердая пшеница формировала при локальном внесении удобрений весной [Ермохин, Крончев, 1995]. В условиях средиземноморского климата выявлено положительное действие на урожай твердой пшеницы ленточного внесения одного фосфорного удобрения [Matar, Brown, 1989]. По мнению авторов, наибольшая эффективность данного способа проявляется в районах с засушливым климатом. Более высокая отзывчивость на внесение фосфорных удобрений с семенами и инжектированием по сравнению с разбросным на лессовых почвах на яровой пшенице выявлена канадскими исследователями [Walters et al., 1992]. Авторы считают, что важным фактором эффективности фосфорных удобрений является фосфат-буферная способность почв и исходное содержание лабильного фосфора в почве.

Наряду с положительным действием локального способа внесения удобрений на урожай яровой пшеницы имеются данные, свидетельствующие об отсутствии преимуществ перед разбросным применением. При внесении N50P120K160 сбоку рядка семян и на 5 см ниже глубины их заделки урожай зерна составил 36,4, вразброс – 38,6 ц/га [Rid, 1966]. В экспериментах на дерново-подзолистой почве локальное внесение (NPK)48 не имело преимуществ перед разбросным способом. Прибавка урожая зерна яровой пшеницы в 2 ц/га была получена лишь при большей в два раза дозе удобрения [Каликинский, Реуцкая, 1976]. Способы внесения оказывали слабое влияние и на эффективность азотных удобрений в экспериментах канадских исследователей [Campbell et al., 1993]. Эффективность использования азота в большей степени зависела от влагообеспеченности, чем от способов его внесения.

Представляется, что отдельные случаи отсутствия эффекта от локализации удобрений под яровую пшеницу могут обусловливаться комплексом причин. К числу таковых можно отнести повышенную дозу удобрения, неблагоприятное соотношение элементов питания в составе вносимого удобрения, тип почвы и уровень ее плодородия. Не последнюю роль может играть и генотипическая устойчивость растений к повышенной концентрации ионов в месте расположения удобрения, пространственное размещение семян и удобрений. Полагаем, что отсутствие положительного эффекта от локального способа или его негативное действие на продуктивность растений подчеркивают необходимость более углубленного и всестороннего изучения данной технологии.

Большой объем информации по эффективности способов внесения удобрений в различных экологических условиях накоплен по таким зерновым культурам, как овес и ячмень. В литературе имеются сведения об очень высокой отзывчивости ячменя на локальные применения невысоких доз удобрения [Омельянюк, Рубановский, 1971], когда ленточное внесение (NPK)30 через одно междурядие на глубину 10-12 см в среднем за три года повысило урожай на 8,8 ц/га по сравнению с внесением под культивацию. Отмечается отрицательное влияние засухи на эффективность локального внесения разных доз NPK [Медведев, 1980]. При благоприятных условиях увлажнения преимущество ленточного внесения проявлялось и при высоких дозах – (NPK)150 [Булаев и др., 1976б]. Отзывчивость на способы внесения во многом определяется генотипом сорта [Каликинский, 1977]. Сообщается о положительном действии рядкового внесения одних азотных [Lingsrad, Stabbetorp, 1980] или фосфорных удобрений [Сахибгареев, Абдрашитов, 1980]. По данным последних авторов, проводивших опыты на черноземах Башкирского Зауралья, где в первом минимуме находится фосфор, внесение суперфосфата (Р40) в рядки повышало урожай на 2,9 ц/га, локально на глубину 8-10 см – на 4,6 ц/га. При увеличении дозы до 80 кг Р2О5 прибавки урожая зерна ячменя возросли соответственно до 4,3 и 6,3 ц/га. Выявлено также положительное влияние ленточного внесения азотного удобрения на фоне Р60К30 на урожай ячменя в условиях предуральской степи Башкортостана [Сахибгареев, Гареев, 1997].

В наших опытах с ячменем и овсом, проведенных на серой лесной почве, при внесении N75P60K60 вразброс и локально не было получено однозначных по годам результатов. В условиях 1974 г. практически не наблюдалось эффекта от внесения удобрения на посевах ячменя, но хорошие результаты дало внесение половинной дозы NPK локально на овсе (табл. 54). Как уже отмечалось, это был год с избыточным увлажнением. В следующем остро засушливом 1975 г. положительное действие локального способа на урожай ячменя и овса проявилось достаточно рельефно. Обращает внимание реакция растений овса на дозы удобрения. В оба года лучшие результаты были получены при локальном применении половинной дозы. Много лет спустя в опытах с другим сортом овса и на другой почве проявилась та же закономер-

Таблица 54

Урожай ячменя и овса при различных способах внесения удобрения (серая лесная почва), ц/га

Вариант опыта

Ячмень Носовский 6

Овес Надежный

1974 г.

1975 г.

среднее

1974 г.

1975 г.

среднее

 

 

 

 

 

 

 

Без удобрения

39,2

15,1

27,1

35,7

14,4

25,0

PK вразброс

39,6

17,4

28,5

36,6

15,7

26,1

NPK локально

39,2

22,0

30,6

36,6

17,5

27,0

½ NPK локально

40,5

20,3

30,4

45,4

19,5

32,4

НСР05

3,8

1,3

 

3,8

1,3

 

ность. Речь идет о засушливом 1981 г. Опыт проводили на выщелоченном черноземе с сортом Урал. При локальном внесении нитроаммофоски в дозе (NPK)90 урожай составил 32 ц/га, а (NPK)60 – 36,2 ц/га. По-видимому, это обусловливается особенностями реакции растений на высокую концентрацию ионов в очаге, что следует учитывать в практике и не увлекаться внесением больших доз удобрений под овес. В условиях данного года не было получено достоверных различий между способами внесения (NPK)60 , но четко проявилось положительное действие локализации на ячмене. Урожай зерна в данном варианте составил 36,0 ц/га, вразброс под культивацию – 29,9 ц/га. По другим данным [Омельянюк, 1976], в засушливом 1968 г. внесение (NPK)30 под культивацию вообще не дало прибавки урожая по сравнению с контролем (урожай составил всего лишь 9,9 ц/га). Эта же доза удобрения, внесенная локально, удвоила урожай, он достиг 20,2 ц/га. Автор сделал вывод о высокой эффективности способа в условиях Полтавской области при любых погодных условиях.

Высокая эффективность ленточного внесения различных доз азотного удобрения выявлена в экспериментах с ячменем на дерново-среднеподзолистой тяжелосуглинистой почве нечерноземной зоны. Эффект локализации азотного удобрения на фоне разбросного внесения P120K120 выражался в дополнительном повышении урожая зерна по сравнению с разбросным способом: при N60 – 4,0, N120 – 2,7 ц/га [Вьюкова, 1983]. Повышенную эффективность ленточного внесения азотного удобрения автор связывает с изменениями в трансформации азота в почве, в частности, торможением процесса нитрификации, меньшими в 1,5-2 раза потерями азота удобрений. Коэффициент использования азота удобрений возрастал по сравнению с разбросным способом на 10-11%. Положительные результаты от локального применения удобрений на ячмене, овсе получены в исследованиях, проведенных в прибалтийских странах [Машаускас, Кучинскас, 1990; Кярблане, Рээманн, 1990]. По данным первых двух авторов, в среднем по 12 опытам ленточный способ заделки нитрофоски обеспечивал повышение урожая зерна на 3,0 ц/га по сравнению с внесением вразброс под культивацию. Экспериментами на черноземе Южной степи Украины показано, что локальное внесение полного минерального удобрения обеспечивает формирование более высокого урожая ярового ячменя по сравнению с разбросным внесением независимо от способа и глубины основной обработки почвы [Гармашов и др., 1988].

Пропашные и технические культуры. Под многие пропашные культуры удобрения вносятся в более высоких дозах, чем под зерновые, а ленты удобрений размещаются с большими интервалами, что неизбежно ведет к значительному повышению концентрации ионов в ограниченном объеме почвы. Существует мнение, что размещение любого удобрения лентой на расстоянии 5 см от семян и на 2,5 см глубже их заделки безопаснее и эффективнее для культур, выращиваемых с широкими междурядьями [Кук, 1975]. Однако часто предлагаются и другие параметры пространственного размещения удобрений и семян. Важную роль в этом играют также доза и состав вносимого удобрения, биологические особенности культуры, физико-химические свойства почвы.

Многочисленные исследования как у нас в стране, так и за рубежом показали высокую эффективность локального применения удобрений под многие пропашные культуры. Положительное действие данного способа хорошо проявляется на картофеле [Булаев, Клецкина, 1962/1963, Гилис, 1975; Булаев, 1976; Валеев и др., 1980]. Отмечается, что преимущество локального внесения всей нормы удобрения на дерново-слабоподзолистой среднесуглинистой почве при орошении сохраняется, если они вносятся в дозе не выше N90P120K120. При более высоких дозах отмечается снижение урожая картофеля [Коршунов, Филиппов, 1980]. Уменьшается также и содержание крахмала, хотя при меньших дозах наблюдается положительное действие локального способа. По другим данным, положительное действие локального способа на урожай картофеля сохраняется и при таких высоких дозах, как 180 кг/га NPK [Ефимова, Балакина, 1976]. Во избежание отрицательного действия высокой концентрации на клубни и молодые растения лента удобрения располагается на некотором расстоянии от клубней по горизонтали или несколько ниже их заделки. В некоторых странах рекомендуется вносить удобрения в две ленты с обеих сторон клубней. В экспериментах с картофелем выявлено положительное действие локального внесения удобрения на интенсивность формирования клубней [Булаев, 1974а]. На 20 июля урожай клубней в контроле, при разбросном и локальном внесении удобрения составил соответственно 6, 18 и 66 ц/га, 7 августа – 41, 81 и 107 ц/га. Представляется, что данное явление имеет важное практическое значение и заслуживает изучения его физиологических аспектов. Данными более поздних исследований на картофеле в целом подтверждается преимущество локальных способов внесения удобрений над разбросным [Кярблане и др., 1990; Chowdhury et al., 1991; Lewis, Kettlewell, 1993; Westermann, Sojka, 1993]. Характерно, что преимущество ленточного способа проявляется не только при внесении твердых, но и жидких минеральных удобрений [Платонов и др., 1986; Lewis, Kettlewell, 1993].

Значительный объем исследований по определению эффективности способов внесения удобрений проведен на кукурузе. Локальное внесение относительно высоких доз удобрения на некотором удалении от семян способствует формированию более высокого урожая зерна, чем их разбросное внесение [Cooke, Dadd, 1953; Cooke, Widdowson, 1953]. Показано, что локализация минеральных удобрений позволяет дополнительно получать 30-40 ц/га зеленой массы или 3-5 ц/га зерна [Манасян, 1960; Надеждин, 1965; Трапезников, 1967; Соколов и др., 1980]. Показано, что достоверная прибавка урожая при локальном внесении фосфора перед посевом достигается при средней и высокой обеспеченности почвы фосфором [Matzel, Suntheim, 1988]. Сравнительное изучение влияния возрастающих доз фосфорного удобрения до 100 кг/га при разбросном и ленточном его внесении в штате Флорида (США) показало, что в последнем случае растения сахарной кукурузы более эффективно использовали фосфор удобрений. Повышался урожай и его качество [Sanchez et al., 1991]. Отмечается связь эффективности локального внесения фосфорного удобрения с содержанием фосфора в почве. При высокой обеспеченности почвы данным элементом эффективность обоих способов была примерно одинаковой. Вопрос о связи эффективности способов внесения минеральных удобрений с уровнем содержания в почве элементов минерального питания особенно актуален в отношении азота в силу его высокой лабильности и невозможности накопления его подвижных форм в значительных количествах. Исследованиями О.А.Соколова и В.М.Семенова [1992] показана весьма сложная зависимость влияния технологий применения возрастающих доз азотных удобрений на фонах с различной обеспеченностью почвы доступным азотом. На почве с повышенным содержанием доступного азота локальное внесение азотных удобрений в целом оказывало положительное влияние на урожай зеленой массы кукурузы. Однако этот способ не обеспечивал прибавки урожая по сравнению с внесением вразброс.

Высокие дозы минеральных удобрений вносятся под важнейшую техническую культуру – сахарную свеклу. Естественно, задача рационального их использования не могла не привлечь внимания ученых. Работами белорусских исследователей показано, что ленточное внесение полного минерального удобрения существенно превосходит по эффективности разбросной способ [Вильдфлуш, Сиротин, 1971]. Половинная доза удобрения при локальном внесении по эффективности практически не уступает полной дозе (N60P50K80), внесенной вразброс. Существенно и то, что при локальном способе корнеплоды бывают более выравненными по массе, несколько повышается их сахаристость, на 6-10 дней ускоряется развитие растений. Последнее очень важно для районов возделывания культуры с укороченным вегетационным периодом. В отличие от зерновых культур под сахарную свеклу применяют более глубокую заделку удобрений (15-18 см) культиваторами-растениепитателями с расстоянием между лентами в 30-40 см.

Перспективным является послойно-ленточное внесение удобрений под сахарную свеклу [Гилис, 1975]. Сущность этого приема состоит в том, что полное минеральное удобрение или только гранулированный суперфосфат вносятся непрерывной лентой на глубину 12-15 и 25-28 см. В результате этого растения сахарной свеклы в течение всего вегетационного периода обеспечены необходимым количеством элементов питания в нужном соотношении. При этом особую роль играет тот факт, что во вторую половину вегетации растения обеспечены достаточным количеством доступного фосфора и калия, усиливающим сахаронакопление. В одном из опытов автора полное минеральное удобрение вразброс под культивацию вносилось в дозах: N – 90, P2O5 – 60 и K2O – 100 кг/га. На делянках с локальным внесением дозы были снижены на 1/3. Несмотря на это, ленточное двухъярусное размещение туков было более эффективным, чем разбросное: повышался не только урожай, но и сахаристость корней. Локализация только PK и NK при равномерном перемешивании азота и фосфора оказала меньшее влияние на урожай, чем локализация всех трех элементов питания. О положительном влиянии ленточного внесения удобрения по сравнению с разбросным под культивацию сообщается также в других работах [Крылова, 1976; Мозговой, 1980].

В опытах на выщелоченном черноземе переходной лесостепи Башкортостана локальное внесение (NPK)60 весной на глубину 14-15 см обеспечивало получение такого же урожая корней сахарной свеклы, что и (NPK)120 вразброс под культивацию. Наиболее высокие урожаи были получены при внесении всей дозы NPK под зяблевую вспашку. Однако это приводило к формированию корнеплодов с пониженной сахаристостью. В случае локального применения половинной дозы содержание сахара в корнях в отдельные годы оказывалось выше, чем при разбросном внесении, на 2-2,5%. В итоге сбор сахара с единицы площади оставался практически одинаковым [Пахомова и др., 1980]. Сведения о том, что внесение основного минерального удобрения под зяблевую вспашку при выращивании сахарной свеклы не всегда является оптимальным, содержатся и в других работах. В микрополевых опытах на мощном малогумусном выщелоченном черноземе Уладово-Люлинецкой и Белоцерковской опытно-селекционных станций при перемешивании N150P180K180 осенью со слоем почвы 0-30 см масса корнеплода составляла 538 и 544 г, при локальном внесении на глубину 30 см – 577 и 698 г, при перемешивании весной со слоем почвы 0-30 см – 702 и 1000 г. Коэффициент использования азота удобрения в первом случае был самым низким и составлял по годам опытов 19,4 и 27,2%, при локальном способе – 35,1 и 39,8, при перемешивании весной – 31,3 и 43,5%. Этими опытами подтверждается вывод о том, что большой срок от времени внесения удобрения до начала его использования растениями значительно снижает его эффективность [Шиян, 1980]. Высокую отзывчивость растений на разбросное внесение и равномерное перемешивание удобрения со всем пахотным слоем почвы весной в практике использовать невозможно. В этом отношении предпочтительнее, по-видимому, вести поиск по пути локального применения основного удобрения. К такому выводу пришел в своих исследованиях, проведенных на сахарной свекле и кукурузе, А.М.Надеждин [1965]. Автор предложил вносить удобрения весной до посева культиваторами-растениепитателями на глубину 15-18 см одновременно с предпосевной культивацией почвы.

На использование азота удобрений при локальном их внесении большое влияние оказывает глубина заделки. При внесении их на дно борозды или глубже снижается использование азота растениями сахарной свеклы в начале вегетации и возрастает в последующий период вплоть до уборки урожая [Шиян, 1980]. Но интенсификация потребления азота в этот период не компенсирует его недостаток в молодом возрасте и снижает урожай корнеплодов. В другой работе [Шиян, Васильев, 1995] сообщается, что локальное внесение фосфорного и калийного удобрения на черноземе осенью в уменьшенной на одну треть дозе не вызывало существенного снижения продуктивности культуры по сравнению с внесением полной дозы. На серой лесной почве при локализации N170P190K170 осенью по вспашке урожай корнеплодов и сбор сахара возрастали по сравнению с разбросным внесением под вспашку соответственно на 43 и 4,4 ц/га.

Создание оптимальных условий минерального питания с учетом биологических особенностей культуры особенно важно в условиях укороченного периода вегетации. Этого можно достигнуть путем дифференцированного, с учетом фаз роста, внесения минеральных удобрений: усиленное азотное питание в первой половине вегетации и фосфорное и калийное – во второй [Балахонцев, 1988]. Однако для этого требуется 4-5-кратное внесение удобрений в течение вегетации, что сопряжено с большими затратами. Кроме того, особенно при дефиците влаги, снижается усвоение растениями элементов питания, что может и не приводить к повышению урожая по сравнению с разовым внесением удобрения. Результаты вегетационных и полевых исследований показали, что ленточное внесение удобрений даже в меньшей дозе обеспечивает формирование такого же урожая, что и при более высокой дозе, внесенной вразброс или дробно в течение вегетации. Отмечается положительное действие локального питания на сахаристость корнеплодов.

Выявлено положительное действие локального способа применения удобрений и на урожай подсолнечника. Многолетние исследования на среднемощном малогумусном черноземе показали, что внесение вразброс N40P60K40 под зяблевую вспашку повысило урожай подсолнечника по сравнению с контролем на 3,1 ц/га, под культивацию – 2,5 и при локальном применении удобрения – на 4,1 ц/га [Артюхов и др., 1976]. В опытах ВНИИ масличных культур было показано, что внесение удобрения лентами через 17-35 см на глубину 10-12 см без ориентации лент относительно рядков растений не уступало по эффективности осеннему внесению под вспашку. Однако отмечалось снижение всхожести семян подсолнечника, попавших в ленту удобрения, и угнетение роста молодых растений. Высокий и устойчивый эффект от локализации давало соблюдение пространственной ориентации лент удобрения и рядка семян. Наивысшие прибавки урожая были получены при послойном внесении туков четырьмя лентами или двумя лентами сбоку рядка семян [Лукашев и др., 1980].

В ряде работ выявлено положительное влияние локального внесения удобрений на продуктивность льна. Так, исследованиями А.А.Каликинского [1974] установлено, что локализация N40P50K60 на легкосуглинистой почве повышала урожай льносемян по сравнению с разбросным способом на 3,1, льносоломки – 5,3 ц. При этом несколько возрастал выход длинного волокна. Последующее более углубленное изучение эффективности способов применения удобрений в условиях Белоруссии проводилось на трех искусственно созданных уровнях обеспеченности почвы фосфором и калием [Ходянкова, 1989]. Внутрипочвенное ленточное внесение основной дозы минеральных удобрений под лен-долгунец стимулировало рост побегов и корневой системы, повышало выживаемость растений и потребление элементов питания, а также биологическую активность почвы. Технология ленточного внесения способствовала значительному повышению коэффициента использования элементов питания и более экономному их использованию на формирование урожая. Уменьшенные в 1,5-2 раза дозы удобрения обеспечивали примерно такие же прибавки урожая, как и полные дозы при внесении вразброс. Повышение урожая семян и волокна сочеталось с более высокими показателями их качества (возрастал номер льнотресты и содержание жира в семенах на 0,2-0,5%). Ленточный способ оказывал положительное влияние и на посевные качества семян: энергию прорастания, всхожесть и силу роста. Выявлены оптимальные параметры пространственного размещения семян и лент удобрений. Наибольший эффект локальный способ давал при расположении лент на глубине 10 см вдоль посевных рядков с межленточным расстоянием 15 см, а также лентами поперек рядков семян на ту же глубину с шириной междурядий 7,5 см. Во многом сходные результаты по влиянию способов внесения минеральных удобрений под лен-долгунец получены в исследованиях на дерново-подзолистой легко- и среднесуглинистой почвах [Кузьменко, 1996]. При оптимальной глубине заделки удобрений (5 см ниже семян) оплата 1 кг питательных веществ прибавкой урожая волокна была в 3,5 раза выше, чем при разбросном внесении, и составляла соответственно 1,25-1,50 кг и 0,33-0,42 кг.

Бобовые и крупяные культуры. Высокая отзывчивость гороха на местное внесение фосфорно-калийного удобрения установлена в опытах на Ротамстедской станции [Cooke, Dadd, 1953]. Удобрение в количестве 7,5 ц/га, внесенное лентой на 2,5 см глубже и на 7,5 см в сторону от семян, повысило урожай по сравнению с разбросным способом по годам опытов на 8 и 4,5 ц/га, а при норме 15 ц/га – соответственно на 6 и 5,7 ц/га.

Исследованиями, проведенными в Приморском крае, показана высокая эффективность локально-ленточного внесения основного минерального удобрения на сое [Грицун, 1975; Шелевой, Волох, 1980]. Только за счет изменения технологии применения удобрения обеспечивается прирост урожая зерна на 4,6-5,0 ц/га, или на 30-40% выше по сравнению с разбросным его внесением. Отмечается сильное влияние локального применения удобрения на топографию распределения корневой системы в почве: количество корней уменьшается в слое 0-10 см и возрастает в слое почвы 10-22 см, где сосредоточивается до 40% корней вместо 18% в контроле или 28,7% при разбросном внесении. Считается, что данный эффект оказывает благоприятное влияние на использование растениями влаги и элементов минерального питания, что способствует формированию более высокого урожая.

Высокая эффективность ленточного применения фосфорных и калийных удобрений на сое выявлена и в опытах, проведенных в Казахском НИИ земледелия [Елешев и др., 1980]. Авторы проводили эксперименты при двух режимах орошения, мы воспроизводим результаты, полученные лишь на фоне повышенного увлажнения (табл. 55). В качестве фона под предпосевную культивацию вносили по 30 кг/га азота,

Таблица 55

Урожай зерна сои в зависимости от способов внесения фосфорно-калийных удобрений, ц/га [Елешев и др., 1980]

Вариант опыта

Урожай

Прибавка

 

 

 

Без удобрения

26,3

P60K30 вразброс

29,4

2,9

P60K30 лентами

34,3

8,1

P120K60 вразброс

33,9

7,6

P120K60 лентами

32,4

6,1

P60K30 вразброс + P60K30 лентами

36,8

10,5

НСР05

1,7–1,8

 

фосфорные и калийные удобрения – вразброс осенью под вспашку или лентами весной на глубину 12-14 см с интервалами между лентами 30 см. Приведенные результаты свидетельствуют, что внесенная локально одинарная доза удобрений по эффективности приравнивается к двойной дозе, внесенной вразброс. Наибольший урожай при повышенной дозе РК дало сочетание двух способов – разбросного и локального. Эффект локализации минеральных удобрений в значительной степени зависит и от генотипа сорта. На бурых лесных глеевых почвах локальное внесение аммофоса в повышенной дозе N34P120 наиболее эффективным было на сорте Октябрь 70 [Волох и др., 1991]. Прибавка урожая по сравнению с неудобренным контролем составила 4,6 ц/га, в то время как при разбросном внесении – 1,8 ц/га. У менее отзывчивого на применение удобрений сорта Смена при разбросном внесении урожай бобов был на уровне контроля, при локальном способе – выше на 2,1 ц/га.

За последние годы возник интерес к сое в регионах, не относящихся к традиционным зонам ее возделывания. К числу таковых относится и Южный Урал. Неразработанность вопросов минерального питания сои в Республике Башкортостан побудила нас к проведению исследований по эффективности способов внесения основного минерального удобрения на нескольких сортах сои различной скороспелости. Удобрение в дозе N30P60K30 (нитрофоска с добавлением гранулированного суперфосфата) в мелкоделяночных опытах вносили вразброс с последующим рыхлением верхнего слоя почвы на 12-15 см и лентами на глубину 10-12 см и в сторону от рядка семян на 5-7 см. Трехлетние наблюдения показали, что сорта СибНИИк 315 и Ласточка даже без удобрения на выщелоченном черноземе могут формировать урожай бобов до 24 ц/га. Менее урожайными были сорта Аврора и Рассвет, но первый из них отличался повышенной отзывчивостью на локальное внесение удобрения [Трапезников и др., 1992]. Однако в силу их позднего созревания эти сорта были исключены из последующего изучения. На двух оставшихся сортах достаточно четко проявилось положительное действие локального питания на продуктивность растений (табл. 56). В значительной степени это обусловливалось количеством

Таблица 56

Влияние способа внесения удобрений на урожай соевых бобов (среднее по трем опытам)

Вариант опыта

СибНИИк 315

Ласточка

урожай, ц/га

прибавка

урожай, ц/га

прибавка

ц/га

%

ц/га

%

 

 

 

 

 

 

 

Без удобрения

23,6

23,9

N30P60K30 вразброс

24,5

0,9

3,8

26,3

2,4

10,0

N30P60K30 локально

28,1

4,5

19,1

30,2

6,3

26,4

НСР05

2,0-3,4

 

 

1,6-5,1

 

 

сформировавшихся на растении семян и их массой. Так, в одном из опытов растения сорта СибНИИк 315 без удобрения имели в среднем 54,1 семян с массой 1000 бобов – 139,4 г, при разбросном внесении – 58,3 и 148,7 г, локальном – 70,7 и 156,7 г. По сорту Ласточка эти показатели равнялись соответственно 53,3 и 104,9 г, 60,8 и 111,0 г, 67,5 и 118,6 г. Эффект локального питания на данные признаки аналогичен тому, что наблюдается и на растениях яровой пшеницы. Это положительное действие проявлялось в оптимизации процесса формирования генеративной сферы, меньшего сброса плодоэлементов.

Из литературы известно, что внесение повышенных доз азотных удобрений, особенно в нитратной форме, ингибирует формирование клубеньков на корнях сои. С учетом специфики локального питания, когда часть корневой системы растения не испытывает непосредственного воздействия элементов минерального питания, возникло предположение, что данная технология не должна препятствовать процессу формирования клубеньков и, возможно, симбиотической фиксации атмосферного азота. Наблюдения показали, что при инокуляции семян ризоторфином (штамм 634б) ленточное внесение N30P60K30 по сравнению с растениями без удобрения или при разбросном его внесении стимулирует на начальных этапах онтогенеза образование клубеньков. Насколько это отражается на уровне усвоения атмосферного азота неизвестно. В литературе имеются данные, что ленточное внесение сульфата аммония на фоне фосфорных и калийных удобрений на серой лесной почве и инокуляция семян бактериями B.japonicum 110 в чистом виде и в сочетании с псевдомонадами оказывает значительное влияние на соотношение в растениях сои "биологического" азота, азота почвы, удобрения, его трансформацию и урожай [Шабаев, Смолин, 1995]. Увеличение урожая сои при локализации азота происходит вследствие большего выноса азота из почвы и удобрения. По данным авторов, локальное внесение в почву азотного удобрения при двойной инокуляции сои клубеньковыми бактериями с микроорганизмами, стимулирующими симбиотическую азотфиксацию, нецелесообразно вследствие снижения в растениях "биологического" азота.

Эффективность ленточного внесения удобрений изучалась и на других бобовых культурах. Положительное влияние оно оказывает на урожай бобов [Cooke, Widdowson, 1953], семян клевера лугового [Каликинский, Персикова, 1992]. На дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах ленточное внесение подкормки в дозе P40K60 повышало урожай семян на 0,4-0,6 ц/га по сравнению с разбросным способом, что сочеталось с улучшением их посевных свойств. Сообщается, что при локальном внесении минеральных удобрений урожай зеленой массы клевера повышался по сравнению с разбросным способом на 12-37% [Нурмухаметов, Кираев, 1995]. Разбросной способ внесения азотных удобрений менее эффективен, чем локальный на травосмеси люцерны с костром и житняком [Алексеев, 1994]. Однако не выявлено положительного влияния ленточного внесения аммофоса по сравнению с разбросным способом на урожай люцерны в работе канадских исследователей [Simons et al., 1995]. В ряде работ изучалось действие способов применения минеральных удобрений на крупяных культурах. Определенное преимущество локального внесения фосфорного и полного минерального удобрения выявлено в экспериментах на просе [Артюхов и др., 1976]. Так, при внесении Р60 под зяблевую вспашку урожай проса повысился на 2,7 ц/га, вразброс под культивацию – 3,6ц/га, локально – 5,1 ц/га. В случае внесения N40P90K40 урожай зерна соответственно возрос по сравнению с контролем на 5,5, 6,9 и 9,1 ц/га.

Исследованиями на гречихе [Соколов, 1980; Соколов, Семенов, 1992] показана высокая эффективность внесения азотных удобрений экраном на глубину 30 см. Повышенная отзывчивость растений гречихи на более глубокое размещение азотного удобрения, чем это принято для зерновых культур, обусловливается характером развития корневой системы: у гречихи основная масса корней располагается на глубине 35-40 см. При локальном внесении азотного удобрения урожай гречихи повышался на 41%, калийных – 24% по сравнению с разбросным способом. Эффект локализации азотных удобрений (в виде ленты или экрана) обусловливается спецификой трансформации азота в почве и его усвоения растениями: замедляется нитрификация аммония удобрения, снижается закрепление его в необменном состоянии, усиливаются процессы мобилизации почвенного азота и создаются условия сбалансированного аммонийно-нитратного питания растений гречихи, значительно (в 1,9-3,5 раза) снижаются потери азота удобрений.

Весьма интересные результаты по локальному внесению азотных удобрений получены на рисе [Кудеяров и др., 1976]. Размещение азота в дозе 60 кг/га вместе с семенами повышало урожай зерна более чем на 15 ц/га по сравнению с разбросным его применением. На каштановой карбонатной почве, хорошо обеспеченной калием и фосфором, но очень слабо азотом и цинком, хорошие результаты получены при локальном внесении под рис фосфорных удобрений [Мокриевич, Ионов, 1993]. При этом оптимальная доза при локальном способе составляла 30 кг/га, разбросном – 60 кг/га. В первом случае значительно возрастал коэффициент использования фосфора. Наиболее благоприятные условия для формирования урожая создавались при совместном локальном внесении фосфорного и цинкового удобрения. В среднем за три года данная технология применения P30Zn10 повысила урожай зерна по сравнению с контролем (N120 вразброс) на 13,9; вразброс – на 6,6 ц/га. Урожай зерна риса и эффективность использования азота заметно возрастают по сравнению с поверхностным при более глубокой заделке супергранул мочевины [Das, Singh, 1994].

Овощные и другие культуры. Как правило, под овощные культуры вносятся более высокие дозы удобрений, чем под зерновые. Поэтому поиск путей более эффективного их использования очень важен в плане ресурсосбережения и получения экологически чистой продукции. Примеры положительного действия локального внесения удобрений под овощные культуры можно найти в монографии З.И.Журбицкого [1963]. Обстоятельные исследования по данному вопросу проведены О.А.Соколовым с сотрудниками [1990, 1992]. Отмечается, что локальное внесение азотных удобрений является одним из приемов регуляции условий азотного питания овощных культур, способствующим увеличению уровня использования азота удобрений и почвы. Например, в опытах с редисом, шпинатом и салатом прибавка урожая при ленточном размещении сульфата аммония составляла 5-19%. При этом использование азота удобрений возросло в 1,3-1,7, а азота почвы – в 1,3-2,0 раза по сравнению с разбросным внесением [Соколов, Семенов, 1992]. В экспериментах с томатами на пылевато-суглинистой почве ленточное внесение (NPK)112 обеспечивало формирование плодов томатов на 24% выше, чем при разбросном способе, так же как при разбросном внесении в два раза большей дозы [Mortley et al., 1991]. Сходные результаты получены в экспериментах по изучению влияния доз вносимых удобрений на урожай поздней капусты, выращиваемой на типичном черноземе Правобережья лесостепи Украины [Вахнiй, 1995]. Автором показано, что при использовании данной технологии целесообразно уменьшение дозы азота на 1/3 и дозы фосфора – наполовину. В экспериментах с салатом в три раза меньшая доза фосфорного удобрения, внесенная локально, была эквивалентна полной дозе вразброс [Sanchez, Porter, 1990]. Сходные результаты были получены и на рапсе [Baily, Grant, 1990]. Высокая эффективность локального внесения мочевины на капусте выявлена и в экспериментах на аллювиальной луговой среднесуглинистой почве [Бубнова, 1993]. При локальном внесении супергранул мочевины урожай повышался на 24% при значительном (почти на 40%) снижении содержания в кочанах капусты нитратов. Интересные результаты по способам внесения полного минерального удобрения получены на семи видах лекарственных культур [Загуменников, 1996]. На дерново-среднеподзолистой тяжелосуглинистой почве без известкования и на фоне известкования и внесении органических удобрений выявлено преимущество локального ленточного применения низких и средних доз удобрения – (NPK)25 и (NPK)50 по сравнению с внесением (NPK)100 под предпосевную культивацию.

Таким образом, анализ обширного материала показывает, что в преобладающем большинстве случаев гетерогенное распределение удобрений в корнеобитаемой среде оказывает большее положительное влияние на урожай многих культур, чем при разбросном их применении. Преимущество данной технологии проявляется на различных типах почв с различным уровнем их плодородия.

Нетрадиционные приемы создания гетерогенитета среды. За последние годы появился ряд работ, где гетерогенитет корнеобитаемой среды создается с использованием нетрадиционных факторов. Подобное расширение спектра воздействий на жизнедеятельность растений представляется интересным и важным во всех отношениях и заслуживает внимания. К числу типовых можно отнести применение жидких минеральных удобрений. В условиях экстремального климата Сибири более высокая их эффективность по сравнению с твердыми при локальном внесении выявлена на посевах яровой пшенице и картофеля [Алимов, 1993]. Локальное инжектирование в почву различных доз азотных удобрений обеспечивает формирование более высокого урожая кукурузы, чем поверхностное разбросное и поверхностное ленточное внесение [Varsa et al., 1994]. Показано, что совместное внесение аммонийного азотного удобрения с CaCl2 при ленточном их внесении ниже глубины заделки семян на 5 см оказывает положительное влияние на накопление сухого вещества растениями яровой пшеницы [Koenig, Pan, 1993]. Разбросное внесение данного сочетания ослабляло кущение растений и снижало их биомассу в фазе 6 листьев. Авторы считают, что CaCl2 ослабляет токсическое действие высоких концентраций N-NH4 на растения, возникающее при ленточном внесении удобрения.

Сопоставимые по величине урожаи кукурузы на кислых почвах были получены при внесении 2 т/га известняка вразброс один раз в три года и по 250 кг/га в борозды ежегодно [Patiram, 1994]. Бороздовое внесение медленно снижает обменную кислотность и содержание Al3+ и повышает сумму обменных Ca2+ + Mg2+, чем улучшается кальциевое и магниевое питание растений.

Интересные результаты получены при локальном внесении цинкового удобрения под хлопчатник [Пономарев, Пономарева, 1989]. На сероземно-луговой почве в условиях Таджикистана локальное внесение цинка одновременно с посевом в дозах 1,5-2,5 кг/га оказывает такое же влияние на рост и развитие хлопчатника, поступление и вынос питательных веществ из удобрений и почвы, как и внесение другими способами и в другие сроки 7,5 кг/га цинка. При локальном внесении цинкового удобрения повышается урожай хлопка-сырца, выход масла и сокращается в 3-5 раз расход цинковых удобрений.

Показано положительное действие на урожай картофеля гнездового внесения биогумуса [Ненайденко и др., 1994; Пискунов, Филиппов, 1995]. Выявлено преимущество внесения регулятора роста PGR-IV в борозды при посеве по сравнению с двукратным опрыскиванием им растений хлопчатника [Oosterhuis, Zhao, 1995]. Урожай хлопка-сырца в первом случае возрастал на 18, во втором – на 11%. Более высокий урожай при внесении регулятора роста в борозды обусловливался более интенсивным ростом растений в начале вегетации, а также корневой системы (значительно возрастала длина корней и число боковых корней), усилением поглощения элементов минерального питания. Выявлено положительное влияние лигносульфоната аммония на рост растений кукурузы и поглощения азота из внесенных лентами мочевины и диаммофоса [Alkanani, MacKenzie, 1996]. Предпринимаются попытки локального воздействия на корневую систему растений фитогормонами [Pilet, Meuwly, 1986]. Для этих целей использовали сильно- и слабоосновные смолы с сорбированной на них индолилуксусной кислотой.

Отзывчивость сортов. В свое время Н.И.Вавилов [1965а,б] в качестве одной из важнейших задач селекции рассматривал вопрос создания сортов с высокой отзывчивостью на химические удобрения. Практическая значимость данного подхода многократно подтверждалась на сортах многих культур. В качестве иллюстрации генетически обусловленной реакции сортов на уровень корневого питания можно привести результаты экспериментов П.П.Лукьяненко [цит. по Панникову, 1980] с 30 сортами озимой пшеницы. Отзывчивость сортов на одну и ту же дозу удобрения колебалась почти в 4 раза (прибавки урожая зерна от удобрения составляли от 6,3 до 23,6 ц/га). Выявлены значительные различия в усвоении отдельных элементов питания и коэффициента их использования из удобрений, функционировании корневых систем и их реакции на осмотический стресс, а также ряд морфологических и физиологических особенностей в формировании элементов структуры урожая сортами многих культур [Климашевский, 1974; Панников, 1980; Минеев, Павлов, 1981; Онищук и др., 1986; Mengel, 1983; Woodend et al., 1986; Kiss et al., 1986]. Генотипические аспекты минерального питания растений подробно рассматриваются в недавно вышедших отечественных монографиях [Гамзикова, Калашник, 1988; Климашевский, 1991]. Однако эти и многие другие работы освещают специфику минерального питания сортов культурных растений применительно к условиям разбросного применения удобрений. Гетерогенным распределением удобрения в корнеобитаемой среде создаются во многом специфические условия для функционирования корневой системы и целого растения. Основным из них является наличие очага экстремально высокого содержания элементов питания. В связи с этим принципиально важным является устойчивость корневых систем растений разных сортов к высокому осмотическому потенциалу очага, способность к относительной функциональной специализации прядей корней разного солевого статуса. Вполне возможно, что сорта с высокой отзывчивостью на применение минеральных удобрений разбросным способом могут не проявить в должной степени это свойство в условиях гетерогенитета среды. В связи с этим представляет интерес рассмотрение данных, полученных А.А.Каликинским [1977] на четырех сортах ячменя (табл. 57). При наиболее высокой урожайности

Таблица 57

Отзывчивость сортов ячменя на способы внесения удобрений [Каликинский, 1977]

Вариант опыта

Московский 121

Домен

Триумф

Мами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Урожай по фону, ц/га

Р10 в рядки – фон

28,0

18,4

24,0

22,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прибавки

 

ц/га

%

ц/га

%

ц/га

%

ц/га

%

(NPK)40 вразброс

7,4

26

5,4

29

12,0

50

11,0

50

(NPK)40 локально

11,0

39

9,3

50

13,5

56

16,8

76

(NPK)80 вразброс

9,0

32

10,2

55

12,6

52

14,1

64

(NPK)80 локально

12,9

46

12,1

66

15,8

66

20,1

91

на фоне рядкового внесения фосфорного удобрения сорт Московский 121 отличался наименьшей отзывчивостью как на разбросное, так и локальное внесение NPK. Наибольший эффект от локализации удобрения достигался на сорте Мами. При повышенной дозе удобрения происходило практически удвоение урожая зерна. Высокая отзывчивость на локальное внесение пониженной дозы отмечалась у сорта Домен. В этих же условиях индифферентная реакция на способы внесения проявилась у сорта Триумф.

Различная отзывчивость сортов яровой пшеницы на способы внесения основного минерального удобрения выявлена и в наших экспериментах на выщелоченном черноземе с различным исходным уровнем плодородия почвы. Преимущество локального внесения удобрения над разбросным проявлялось на всех сортах. В экспериментах с мягкой пшеницей Саратовская 36 и твердой Харьковская 46 на почве с невысоким содержанием подвижных форм фосфора и калия относительная эффективность разбросного внесения в среднем за четыре года была одинаковой. Но сорт твердой пшеницы сильнее отзывался на ленточное внесение удобрения (табл. 58). Выявленные различия обусловливаются биологическими особенностями сортов, в том числе и в использовании элементов питания, относящихся к различным видам [Полимбетова, 1972; Кочегарова, Волкова, 1992].

Таблица 58

Отзывчивость сортов и видов яровой пшеницы на способы внесения удобрения

Сорт

Урожай без удобрения, ц/га

Прибавка от способа внесения удобрения

вразброс

лентой

ц/га

%

ц/га

%

 

 

 

 

 

 

Саратовская 36

17,6

4,4

25,0

8,8

50,0

Харьковская 46

13,4

3,4

25,4

8,5

63,4

Московская 35

27,3

1,8

6,6

4,5

16,5

Симбирка

29,3

6,2

21,2

8,8

30,0

Безенчукская 139

29,7

2,8

9,4

7,2

24,2

Примечание. В опытах с сортами Саратовская 36 и Харьковская 46 вносили аммофос в дозе (NP)60, в остальных – нитрофоску в дозе (NPK)60-70.

При более высоком уровне плодородия почвы различия в отзывчивости сортов на внесение удобрений проявлялись также достаточно рельефно. Наиболее низкой, как в абсолютном, так и в относительном выражении, она была у мягкой пшеницы Московская 35 при обоих способах внесения нитрофоски. Сравнительно невысокая эффективность локализации удобрений была характерна и для сорта мягкой пшеницы Симбирка и, наоборот, повышенной для сорта твердой пшеницы Безенчукская 139 (табл. 58).

Неодинаковая отзывчивость сортов на способы внесения удобрения проявляется не только по признаку величины урожая. Экспериментами на трех сортах шпината и редиса показано, что из шести случаев лишь в трех происходило повышение урожая от локализации сульфата аммония [Соколов, Семенов, 1992]. Использование азота удобрений существенно повышалось у шпината сорта Монорис и редиса Ультра. У двух сортов оно было примерно одинаковым при обоих способах внесения, а у шпината Исполинский и редиса Красный великан при локализации сульфата аммония снижалось, но при этом возрастал урожай за счет большего использования почвенных запасов азота.

Представляется, что проблема отзывчивости сортов на способы внесения удобрения заслуживает более углубленного изучения не только по признаку величины урожая и усвоения элементов питания. Несомненный интерес представляет действие способов внесения на качество продукции, устойчивость агроценозов к неблагоприятным факторам среды. Технология внесения удобрений должна учитываться при конкурсном испытании сортов, отборе перспективных форм в селекционном процессе.

Способы обработки почвы. Известно, что способ обработки почвы сам по себе оказывает глубокое влияние на физико-химические свойства и процессы трансформации органического вещества и элементов минерального питания. Все это в значительной степени предопределяет жизнедеятельность корневой системы и целого растения. Поэтому вполне понятен возрастающий интерес исследователей к поиску наиболее оптимальных сочетаний приемов обработки почвы и способов внесения удобрений. Тем более, что до недавнего времени для многих почвенно-климатических зон внесение основного минерального удобрения, особенно фосфорных и калийных, под зяблевую вспашку считалось наиболее эффективным.

Многолетними исследованиями на Эрастовской опытной станции с рядом зерновых и пропашных культур показано, что разбросное внесение под вспашку зяби и предпосевную культивацию P60 и N40P60K40 оказывало практически однозначное влияние на величину урожая [Артюхов и др., 1976]. Локальное внесение указанных доз удобрения на всех культурах обеспечивало получение более высоких прибавок урожая, чем разбросное применение.

Разбросное внесение под зяблевую вспашку нитроаммофоса в дозе (NP)60 на выщелоченном черноземе было менее эффективным, чем ленточное осенью и весной перед посевом твердой пшеницы Харьковская 46 [Трапезников, 1983]. В последнем случае прибавка урожая зерна по сравнению с неудобренным контролем составила 6,3 ц/га. Наименьшая прибавка (3,3 ц/га) была получена при разбросном внесении удобрения под предпосевную культивацию. В опытах на выщелоченном черноземе северной лесостепи Приобья Новосибирской области основное минеральное удобрение (N30P40K15) также менее эффективно использовалось яровой пшеницей при внесении под вспашку, чем при плоскорезной обработке почвы на глубину 20-22 см [Барсуков, Зинченко, 1980]. В засушливых условиях Казахстана применение под яровую пшеницу суперфосфата (Р80) горизонтальным экраном на глубину 12-15 см оказалось более эффективным, чем поверхностное разбрасывание удобрения под плоскорезную обработку [Волков и др., 1980].

Интересные результаты по сочетанию способов обработки почвы и внесению удобрений получены на озимой пшенице на пылевато-суглинистой почве штата Вашингтон США [Cochran et. al., 1990].Аммиачную селитру вносили в дозах 65, 130, и 190 кг/га лентами ниже ложа семян и вразброс поверхностно. На фоне трех способов обработки почвы: вспашка, обработка почвофрезой и нулевая обработка. На фоне вспашки прибавки урожая зерна от локального способа по сравнению с разбросным в зависимости от дозы азота колебались в пределах 3,2-4,8 ц/га, фрезерной обработки – 4,8-8,4; нулевой – 5,3-5,4. Максимальный урожай зерна озимой пшеницы (32,6 ц/га) был получен при сочетании локального внесения N190 и обработки почвы фрезой, что было на 3,5 ц/га выше, чем при локализации этой же дозы азота по вспашке. Авторами отмечается положительное влияние ленточного размещения удобрения на усвоение растениями азота. В экспериментах с ячменем канадские исследователи [Malhi et al., 1996] пришли к заключению, что при нулевой обработке почвы желательна заделка мочевины лентами ниже рядка семян.

На оподзоленном малогумусном черноземе левобережной лесостепи Украины наиболее оптимальные условия для продукционного процесса озимой пшеницы создавались при сочетании плоскорезной обработки почвы с одновременным внесением удобрений локально экраном [Ошкодёров, 1988]. По сравнению с общепринятой технологией (отвальная вспашка и разбросное внесение удобрений) урожай зерна повышался более чем на четыре центнера с гектара. Автор отмечает, что сочетание плоскорезной обработки с локальным внесением удобрения позволяет снизить дозы фосфора и калия в полном удобрении на 30-50%. Во многом сходные с предыдущей работой результаты были получены в экспериментах на типичном карбонатном черноземе Республики Башкортостан с яровой пшеницей и овсом [Юсупов, 1988]. Локально-ленточное внесение полного минерального удобрения на фоне плоскорезной обработки было более эффективным, чем по отвальной вспашке плугом, не только по величине урожая зерна , но и коэффициенту использования элементов питания, качеству зерна и другим показателям.

Итак, из краткого обзора следует, что локальное применение удобрений проявляет свою высокую эффективность при различных способах основной обработки почвы.

Способы внесения удобрений в севообороте. Большинство исследований по изучению эффективности способов внесения удобрений на продуктивность растений проводилось без учета их последействия в цикле чередования культур. Информация об их эффективности в сочетании со всем комплексом агротехнических приемов по возделыванию культур в севообороте имеет большое значение. Она позволит прогнозировать возможные последствия систематического применения удобрений на близкую и отдаленную перспективу. Известно, что постоянное внесение удобрений, особенно в высоких дозах, влечет за собой и ряд негативных последствий: подкисление, уменьшение содержания гумуса, ухудшение физико-химических свойств почвы и т.д. Актуальность данных вопросов возрастает в связи с широко распространяющейся тенденцией на биологизацию земледелия, необходимостью уменьшения нагрузки на природную среду.

Одной из первых попыток изучения способов внесения основного минерального удобрения, вероятно, являются исследования А.И.Горбылевой с сотрудниками на дерново-подзолистой почве [1974, 1976, 1978]. Комплексное изучение почвы и растений в пятипольном севообороте показало, что при насыщенности полей стандартными туками на уровне 6 ц/га локальное внесение удобрений обеспечивало более высокую продуктивность культур, чем разбросной способ. В первые два-три года с начала ротации урожаи культур при внесении половинной дозы удобрения локально были близкими к урожаям на фоне полных доз, вносимых вразброс. В последующем они стали заметно ниже. По завершении ротации на делянках данного варианта был зафиксирован значительный дефицит в балансе азота и калия. В последующих исследованиях на данном типе почвы изучался калийный режим при длительном применении минеральных удобрений [Нгуен, 1992]. В пятипольном севообороте с чередованием культур озимая рожь, клевер, лен, картофель, ячмень вносили полное минеральное удобрение, фосфорное и калийное (картофель) и навоз в количестве 60 т/га (картофель). Выявлено, что локально-ленточное ежегодное внесение NPK и запасное внесение РK-удобрений обеспечили среднюю продуктивность севооборота на уровне 60,8 и 58,6 ц/га зерновых единиц соответственно. При ежегодном разбросном внесении удобрений он составил 56,0 ц/га зерновых единиц. Локальное и запасное внесение PK-удобрений способствовало улучшению калийного режима почвы.

Многолетними детальными исследованиями на дерново-подзолистой почве Республики Беларусь в полевом и кормовом севооборотах на фоне трех уровней плодородия почвы также показано преимущество ленточного внесения удобрений над разбросным [Вильдфлуш, 1995]. В зерновом севообороте (люпин, озимая пшеница, картофель, ячмень, лен) продуктивность его за первую ротацию при локальном внесении удобрений была выше по сравнению с разбросным способом на низком фоне плодородия на 0,20-0,22, среднем – на 0,79 и на высоком – на 0,20-0,33 т к.ед./га. Сходные результаты были получены и за вторую ротацию кормового севооборота, т.е. эффект локализации наиболее значимо проявлялся при средней обеспеченности почвы фосфором и калием. Не выявлено существенного влияния способов внесения удобрения на фосфатный режим почвы. Отмечается высокое положительное действие локального способа на коэффициент использования элементов питания. При средних дозах удобрения в зависимости от уровня обеспеченности почвы фосфором и калием он был выше по азоту на 10-21, фосфору – 7-9 и калию – 15-18% по сравнению с разбросным внесением. Наряду с вышеизложенным автор приходит к выводу о возможности снижения доз удобрений при локальном их внесении на 30%.

Ряд преимуществ локального внесения минеральных удобрений по сравнению с разбросным применением выявлен в звене севооборота ячмень – клевер – озимая пшеница в экспериментах на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве Смоленской области [Ладонин и др., 1996; Гордеев, 1997]. На фоне трех способов основной обработки почвы (вспашка на 20-22 см, вспашка на 20-22 см с одновременным щелеванием на глубину 35 см, чизелевание на 35 см с дискованием на 10-12 см) создавали четыре уровня химизации: органический (30 т/га навоза), минимальный (сумма NPK за три года составляла N115P85K85 и вносилась локально), умеренный (N158P128K128) и интенсивный (N285P225K225). Соответственно изменялся и уровень применения средств защиты растений. Было установлено, что при локальном внесении минимальных доз удобрения и средств защиты растений комплексный показатель биологической активности почвы был на 26% выше, чем даже на фоне навоза, и на 37% выше, чем на интенсивном фоне. При локальном внесении удобрений отмечалось пониженное содержание N-NO3 в слое почвы 0-40 см. На основании оценки влияния уровней химизации на продуктивность звена севооборота ячмень – клевер – озимая пшеница, качество урожая, энергетические затраты и другие показатели авторы пришли к выводу, что при применении низких доз удобрений их необходимо вносить локальным способом. При данной технологии окупаемость 1 кг д.в. удобрений оказывается в 1,4 раза выше, чем при внесении в полтора раза большей дозы вразброс.

Засоренность и фитосанитарное состояние агроценозов. В ряде исследований выявлено положительное влияние локального применения удобрений на уровень засоренности посевов некоторых культур. Меньшая засоренность посевов зерновых злаков была зафиксирована финскими экспериментаторами. Аналогичное явление наблюдалось на сое [Грицун, 1975]. При локально-ленточном внесении NPK количество сорняков в посевах сои было в 1,5-3 раза, а по массе в 4-5 раз меньше, чем при разбросном способе.

В наших опытах на яровой пшенице [Трапезников, 1983] на двух типах почвы на фоне ленточного внесения удобрения масса сорной растительности была в несколько раз ниже, чем при разбросном способе (табл. 59). Уменьшение количества сорняков при ленточном внесе-

Таблица 59

Влияние способа внесения NPK на рост сорняков, г воздушно-сухой массы/м2

Способ внесения

Выщелоченный чернозем

Серая лесная почва

 

 

 

NPK вразброс

195

40

NPK лентой

83

9

0,5 NPK вразброс

-

37

0,5 NPK лентой

73

6

нии NPK в 1,4 раза, а также их массы по сравнению с разбросным способом наблюдалось на яровой пшенице в Западной Сибири [Прозоров, 1987]. Снижение массы сорняков в посеве ячменя отмечалось при повышении дозы и увеличении глубины локального внесения нитрофоски [Кучинскас и др., 1980]. В экспериментах на льне-долгунце в среднем за три года при локализации удобрений количество сорняков в посевах уменьшалось в 1,2-1,7, а их масса – в 1,3-2,3 раза по сравнению с разбросным способом [Ходянкова, 1989]. Показано, что сочетание локального внесения минеральных удобрений с минимальными дозами гербицида также снижает численность сорняков [Гордеев, 1997].

Механизм влияния гетерогенного распределения удобрений в почве на уровень засоренности посевов остается неясным. Существует лишь несколько предположений. Возможно, минеральные удобрения, перемешанные с почвой, действуют как химические агенты, стимулирующие прорастание семян сорняков. И, наоборот, повышенная концентрация элементов питания в зоне расположения удобрений оказывает ингибирующее действие на процесс прорастания семян. Вполне возможно, что данное явление связано с особенностями корневых выделений веществ в почву [Иванов, 1973]. Естественным представляется и предположение, что локальное питание, стимулируя рост культурных растений с начальных этапов онтогенеза, подавляет развитие сорной растительности. Тем самым конкурентные отношения за элементы питания, влагу и свет смещаются в пользу возделываемых растений.

Ограниченная информация имеется относительно влияния способов применения удобрений на поражение растений болезнями. Наблюдения, проведенные на картофеле на супесчаной дерново-подзолистой почве, выявили положительное действие локального внесения N90P90K120 при поражении растений фитофторозом [Соловьев, 1980]. Выпадение обильных осадков в августе вызвало засыхание ботвы у картофеля на делянках с разбросным внесением удобрения из-за сильного поражения фитофторой. При локальном внесении удобрения ввиду меньшего поражения болезнью растения вегетировали до середины сентября. В итоге урожай картофеля, сбор крахмала и сухого вещества в данном варианте оказались выше, чем при разбросном способе, соответственно на 35, 23 и 76%.

 

Качество урожая

При оценке влияния тех или иных воздействий на растения обычно учитывается не только величина урожая, но и его качество. Общеизвестно, что между данными признаками существует весьма сложная зависимость. Нередко условия внешней среды оказываются благоприятными для формирования высокого урожая, но недостаточно благоприятными для синтеза и отложения запасных веществ, определяющих его качество. Многочисленными исследованиями, например, показана отрицательная корреляция между урожаем зерна пшеницы и содержанием в нем белка, содержанием белка и незаменимых аминокислот. На сахарной свекле часто отмечается отрицательная связь между урожаем корнеплодов и их сахаристостью. Подобное положение может иметь место при хорошей влагообеспеченности растений или орошении посевов без внесения нужного количества удобрений. Невысокие дозы минеральных удобрений могут оказывать положительное влияние на урожай зерна злаков , но снижать в нем содержание белка. Сходное действие наблюдается при внесении удобрений с нарушенным соотношением элементов питания. Так, например, одностороннее усиление фосфорного питания яровой пшеницы уменьшает относительное содержание в зерне белка и клейковины. Считается, что любой способ повышения урожая пшеницы, не сопровождающийся соответствующим внесением азота, имеет тенденцию понижать содержание азота в зерне [Шлехубер, Такер, 1970; Павлов, 1972]. В связи с этим вполне закономерен вопрос, а не сопровождается ли увеличение урожая культур при локальном внесении основного минерального удобрения ухудшением его качества, ибо вносится одна и та же доза, что и при разбросном способе. На примере ряда зерновых культур показано, что технология локального внесения удобрений, положительно влияющая на величину урожая, не изменяет показателей его качества. Подобная картина наблюдалась в экспериментах на озимой ржи [Горбылева, 1974; Салимгареев, 1976] и пшенице [Тверезовская, 1971]. Отмечается, что при небольших различиях по способам внесения удобрения в содержании белка могут иметь место различия в его фракционном составе [Горбылева и др., 1976]. В случае ленточного внесения удобрения в условиях засухи повышается содержание в зерне озимой пшеницы спирторастворимых белков, при благоприятном увлажнении – щелочерастворимых. В данной работе также отмечается, что локальное применение минеральных удобрений приводит к уменьшению в зерне озимой ржи водо- и спирторастворимых белков. Не было выявлено существенных различий в качестве урожая при различных способах внесения удобрения на таких культурах, как ячмень [Медведев, 1980; Воропин, 1985], картофель [Демин и др., 1976; Платонов и др., 1986], сахарная свекла [Вильдфлуш, Сиротин, 1971; Крылова, 1976]. В условиях Западной Сибири локальное внесение азотных удобрений в уменьшенной примерно в два раза дозе обеспечивало формирование такого же урожая томатов, что и при полной дозе вразброс без изменения показателей его качества [Назарюк, 1986]. Наряду с этим имеется много фактов, когда положительное действие локального питания проявлялось как на величине урожая, так и показателях его качества. Например, локальное внесение NPK на оподзоленном черноземе приводило к повышению содержания клейковины в зерне озимой пшеницы [Воропин, 1985]. Выявлено положительное действие локального применения невысоких доз NPK на натуру зерна озимой пшеницы, его стекловидность, содержание клейковины и хлебопекарные качества в экспериментах на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве [Гордеев, 1997]. Сообщается о положительном действии локального питания на качество зерна яровой пшеницы и овса [Юсупов, 1988], ячменя [Крылова, 1982]. На дерново-подзолистой почве локализация азотного удобрения приводила к повышению в зерне ячменя содержания сырого белка на 0,3-0,4% [Вьюкова, 1983]. На черноземе обыкновенном в условиях засушливого Зауралья Башкортостана ленточное внесение суперфосфата в дозе 40 кг/га повышало массу 1000 зерен на 5,7; разбросном способе – 1,4 г по сравнению с неудобренным фоном [Сахибгареев, 1985]. Содержание сырого протеина в зерне при этом возрастало соответственно на 0,7 и 0,1%. Отмечалось положительное действие ленточного способа на содержание незаменимых аминокислот.

В экспериментах с картофелем ленточное размещение (NPK)60 не только повышало урожай клубней по сравнению с разбросным способом на 21 ц/га, но и содержание крахмала и витамина С соответственно на 0,4 и 2,8 мг% [Гилис, 1975]. Положительное действие локального питания на накопление крахмала в клубнях картофеля было подтверждено и другими более поздними исследованиями. В зависимости от сорта его содержание возрастало по сравнению с разбросным способом на 0,5-1,4% [Коршунов, Филиппов, 1980; Малашенок, 1991].

Сходное действие оказывает данная технология внесения удобрения и на сахаристость корнеплодов сахарной свеклы [Гилис, 1975; Пахомова и др., 1980]. В экспериментах на выщелоченном черноземе при внесении N45P180K135 вразброс с последующей заделкой плугом содержание сахара в корнеплодах в среднем за три года составило 18,4 (без удобрения – 19,3%), ленточном весной на глубину 10-12 см – 19,3%. Эффект от локализации удобрения в зависимости от срока внесения и глубины его заделки выражался в дополнительном повышении валового сбора сахара от 3,4 до 7,1 ц/га [Мозговой, 1980]. Поиск путей усиления отложения запасных веществ в корнеплодах сахарной свеклы особую значимость имеет в регионах с укороченным вегетационным периодом. К числу таковых относится и Республика Башкортостан, являющаяся одним из крупных производителей сахара в Федерации. Многолетними исследованиями [Пахомова и др., 1980; Балахонцев, 1988] было показано, что локальное питание в подобных условиях является действенным фактором регуляции отложения запасных веществ. По сравнению с разбросным разовым внесением всей дозы удобрения при локальном способе сахаристость корнеплодов была нередко на 1-2% выше. Ленточное внесение NPK в середину междурядий сахарной свеклы при посеве на глубину 15-18 см по своему действию на активность сахарозосинтетазы в конце вегетации, а, следовательно, и отложение сахарозы в запас, было идентичным дифференцированному по фазам роста внесению удобрений в четыре срока [Балахонцев, 1988]. Эффект дифференцированного питания, предусматривающего усиленное обеспечение растений в конце вегетации фосфором и калием путем некорневой подкормки, при локальном способе достигается за счет сохранения в очаге высокого содержания данных элементов в доступной для растений форме [Трапезников, 1983].

Качество урожая определяется не только содержанием в нем тех или иных запасных веществ, но и возможностью их извлечения в процессе переработки. В отношении сахарной свеклы представляет интерес положительное действие локального применения удобрения на увеличение доли крупных и средних корнеплодов, а также уменьшения содержания в них небелкового азота [Вильдфлуш, Сиротин, 1971].

Указывается, что в большинстве случаев улучшается качество урожая сельскохозяйственных культур при применении основного удобрения локальным способом в системе севооборота [Горбылева и др., 1976].

Локальное применение суперфосфата в дозе P90 при посеве на глубину 16-20 см и 4-5 см сбоку от семян не только увеличивает урожай хлопка-сырца на 7-11 ц/га по сравнению с внесением суперфосфата вразброс, но улучшает качество волокна (крепость, штапельную длину и метрический номер) и увеличивает чистый доход [Рахматджанов и др., 1971]. Внутрипочвенное размещение удобрения положительно влияет на выход длинного волокна у льна-долгунца, содержание жира в семенах [Каликинский, 1974; Ходянкова, 1989], а также такие посевные качества семян, как энергия прорастания, всхожесть и сила роста [Ходянкова, 1989]. Сходное действие на массу 1000 семян, их жизнеспособность и всхожесть оказывало ленточное внесение (NPK)60 на посевах клевера лугового [Персикова, 1987].

Рис. 1. Влияние способа внесения удобрений на урожай и качество бобов сои (среднее по трем опытам)

Достаточно высокая эффективность локального питания выявлена в наших экспериментах на нетрадиционной для Южного Урала культуре – сое. При заметном повышении урожая соевых бобов по сравнению с разбросным внесением удобрения не наблюдалось снижения в них содержания протеина и жира. В конечном итоге это обусловливало более высокий их сбор с единицы площади (рис. 28).

Качество зерна яровой пшеницы. Основным показателем качества зерна данной культуры является содержание в нем белка и клейковины. Аминокислотный состав белков определяет его питательную ценность, а физико-химические свойства клейковинного комплекса – технологические показатели муки и теста, а отсюда и изготовляемых из них продуктов питания.

В первых экспериментах, проведенных еще в семидесятые годы на выщелоченном черноземе Южной лесостепи Башкортостана со способами внесения нитроаммофоса, не было выявлено существенных различий по содержанию в шроте зерна пшеницы белка. В среднем за четыре года прибавка урожая зерна от ленточного внесения по сравнению с разбросным способом по обоим сортам превысила 4 ц/га, что и обусловило более высокий сбор белка (табл. 60). На фоне половин ной дозы нитроаммофоса формировался урожай зерна на уровне полной дозы вразброс при несколько пониженном содержании белка. Данное

Таблица 60

Содержание и сбор белка при различных способах внесения нитроаммофоса под яровую пшеницу (среднее за четыре года)

Вариант опыта

Саратовская 36

Харьковская 46

урожай, ц/га

белок

урожай, ц/га

белок

содержание, %

сбор, кг/га

содержание, %

сбор, кг/га

 

 

 

 

 

 

 

Без удобрения

17,6

13,55

203

13,4

15,88

177

(NP)60 вразброс

22,0

13,93

268

17,1

16,23

237

(NP)60 локально

26,4

14,04

325

21,9

16,16

298

(NP)30 локально

22,4

13,30

260

18,7

15,98

256

НСР05

1,9

0,64

 

1,8

0,81

 

явление, вероятно, было обусловлено недостатком азота, его "разбавлением" ввиду формирования сравнительно высокого урожая. Что касается содержания сырой и сухой клейковины, то оно по данным вариантам опыта было практически одинаковым при обоих способах внесения нитроаммофоса (табл. 61). Не отмечалось больших различий по способам внесения удобрения и по показателям растяжимости клейковины и ее гидратации. В данном цикле экспериментов не было выявлено заметного влияния способов внесения нитроаммофоса на фракционный состав белков зерна как мягкой, так и твердой пшеницы (табл. 62).

Таблица 61

Содержание в зерне яровой пшеницы клейковины при различных способах внесения нитроаммофоса

Вариант опыта

Саратовская 36

Харьковская 46

клейковина, %

растяжи-мость, см

гидра-тация, %

клейковина, %

растяжи-мость, см

гидра-тация, %

сырая

сухая

сырая

сухая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Без удобрения

24,4

9,3

6,7

162

35,1

13,6

11,0

158

(NP)60 вразброс

26,1

9,9

7,0

164

36,3

13,9

12,7

161

(NP)60 локально

27,1

10,4

7,7

160

36,0

13,9

12,0

159

(NP)30 локально

28,3

10,8

7,7

162

35,6

13,8

11,3

158

 

Таблица 62

Соотношение фракций белка в зерне пшеницы при различных способах внесения нитроаммофоса на выщелоченном черноземе, %

Вариант опыта

Альбумины

+ глобулины

Глиадин

Глютенин

Остаточные

 

 

 

 

 

Харьковская 46

Без удобрения

27,6

42,3

23,1

7,0

(NP)60 вразброс

27,0

42,6

23,7

6,7

(NP)60 локально

25,3

44,6

23,2

6,9

(NP)30 локально

25,9

43,9

23,4

6,8

 

 

 

 

 

Саратовская 36

Без удобрения

29,6

35,1

26,6

8,7

(NP)60 вразброс

29,2

35,3

27,1

8,4

(NP)60 локально

28,8

36,3

26,7

8,2

(NP)30 локально

29,2

35,6

27,1

8,1

Известно, что питательная ценность продуктов определяется не только количеством белка, но и его качеством, биологической полноценностью, определяемой аминокислотным составом. Из общего числа аминокислот, входящих в состав белковой молекулы, восемь относятся к числу не заменимых для человека (лизин, триптофан, метионин, фенилаланин, валин, треонин, лейцин и изолейцин), а для животных еще аргинин и гистидин. Организм человека и животных не может синтезировать эти аминокислоты и должен получать их с пищей. Недостаток любой из незаменимых аминокислот ведет к неполному использованию всех остальных, а следовательно, торможению синтеза белка в теле человека и животных, нарушениям в обмене веществ и непроизводительному использованию пищи и кормов. В связи с этим представляло интерес изучение влияния разных технологий внесения удобрений на данный признак качества зерна пшеницы. Анализы показали, что аминокислотный состав суммарного белка при обоих способах внесения нитрофоски практически оставался неизменным (табл. 63).

Таблица 63

Аминокислотный состав суммарного белка пшеницы Харьковская 46, г аминокислоты на 100 г белка

Аминокислота

Без удобрения

Вразброс

Локально

Аминокислота

Без удобрения

Вразброс

Локально

 

 

 

 

 

 

 

 

Лизин

1,99

1,74

1,92

Валин

3,94

4,00

3,98

Гистидин

2,01

1,88

2,14

Метионин

1,25

1,32

1,33

Аргинин

4,31

4,19

4,40

Изолейцин

3,75

3,29

3,83

Аспарагиновая кислота

4,24

4,07

4,24

Лейцин

6,99

6,63

7,32

Треонин

2,36

2,44

2,54

Тирозин

3,29

3,43

3,43

Серин

4,43

4,43

4,65

Фенилаланин

5,50

5,76

5,86

Глутаминовая кислота

41,11

44,73

45,60

Триптофан

1,15

0,96

0,92

Пролин

11,92

12,72

12,66

ВСЕГО:

105,02

108,34

111,71

Глицин

3,54

3,48

3,61

В том числе незаменимые

26,93

26,14

27,70

Аланин

3,24

3,27

3,28

Сходные результаты были получены и на других сортах яровой пшеницы. Все это позволяет считать, что гетерогенное распределение основного удобрения в почве не сопровождается снижением биологической ценности белка яровой пшеницы. Поскольку при данной технологии заметно возрастает урожай и сбор белка с единицы площади, то существенно увеличивается и сбор незаменимых аминокислот. Примером тому являются данные по сбору лизина. В среднем за три года на твердой пшенице Харьковская 46 сбор лизина на неудобренном фоне составил 3,16, (NP)60 вразброс – 3,79, (NP)60 лентой – 6,80 кг/га. В последнем случае он был в 2,1 раза выше, чем без удобрения, тогда как при разбросном внесении возрастал лишь на 20% [Трапезников, 1983].

Последующее изучение, со способами внесения полного минерального удобрения (NPK) на более широком наборе сортов, в принципе подтвердило вывод о том, что локальное питание, как правило, не приводит к ухудшению показателей качества зерна и конечных продуктов его переработки. Подтверждением тому могут быть данные по содержанию в зерне белка и клейковины (табл. 64).

Таблица 64

Содержание в зерне яровой пшеницы белка и клейковины при различных способах внесения нитрофоски на выщелоченном черноземе, %

Вариант опыта

Московская 35 (7 опытов)

Симбирка (3 опыта)

Безенчукская 139 (8 опытов)

белок

клейковина

белок

клейковина

белок

клейковина

 

 

 

 

 

 

 

Без удобрения

13,8

26,6

13,1

28,3

12,6

29,3

(NP)60 вразброс

14,2

27,5

13,4

30,7

13,6

32,3

(NP)60 локально

14,4

28,6

13,0

28,8

13,4

31,0

НСР05

0,6

2,3

1,1

2,7

1,1

2,5

Усредненные данные за ряд лет дают достоверную картину, но при этом нивелируются возможные колебания качества зерна по отдельным годам, отличающимся по гидротермическим условиям в период формирования и налива зерна. В литературе указывается на три возможных случая влияния минеральных удобрений на качество зерна злаков [Павлов, 1972]. При низких дозах удобрения может повыситься урожай и снизиться его качество, при средних – рост урожая не сопровождается ухудшением его качества и при высоких дозах может не наблюдаться повышения урожая, но возрастать содержание белка. Все эти три возможности можно наблюдать и при локальном применении удобрения. При отсутствии прибавки урожая от локализации удобрения, что является весьма редким явлением, или при небольшой (до 1-3 ц/га) прибавке по сравнению с разбросным способом может иметь место заметное повышение содержания в зерне пшеницы белка и клейковины. Так, например, в опыте на серой лесной почве в условиях острой засухи ленточное внесение (NPK)60 не повлияло на урожай зерна яровой пшеницы Московская 35, но заметно повысило содержание в нем клейковины. На фоне без удобрения оно равнялось 23,2%, (NPK)60 вразброс – 22,9, (NPK)60 локально – 29,1%. Сходные результаты были в свое время получены Д.А.Сабининым [1971] в вегетационных опытах с пшеницей. При внесении NPK путем перемешивания со всем объемом почвы заметно повысился урожай зерна, содержание белка в нем составило 14,54%. В варианте с внесением фосфора и половинной дозы азота в гнездо урожай зерна был несколько ниже, чем при перемешивании с почвой, но содержание белка составило 19,06%.

Ярким примером противоположного действия локального питания на качество зерна яровой пшеницы могут быть данные, полученные в экспериментах 1990 г. В данный сезон сложились исключительно благоприятные для формирования величины урожая условия. Урожай зерна твердой пшеницы Безенчукская 139 даже без удобрения составил 36,8 ц/га. При разбросном внесении (NPK)60 он был на 10, локальном – на 19,1 ц/га выше. Эффект локализации выразился в формировании дополнительного урожая в размере 9,1 ц/га. При столь высокой прибавке содержание белка и клейковины в зерне на данном фоне по сравнению с разбросным внесением было ниже соответственно на 1,15 и 6,8%.

В большинстве случаев, когда прибавка урожая от локального способа не превосходит 4-5 ц/га, показатели содержания белка и клейковины практически остаются на уровне разбросного внесения удобрения. Поскольку это происходит на фоне внесения одной и той же дозы удобрения, то представляет интерес обсуждение возможных причин данного явления. Основными из них являются следующие. Это, во-первых, лучшее использование растениями элементов питания удобрения и почвы, в том числе и азота как определяющего фактора синтеза и накопления белка в зерновках в процессе отложения запасных веществ. Многочисленными экспериментами показано, что коэффициент использования азота удобрений при локальном внесении нередко может быть в 1,2-1,5 и более раза выше, чем при разбросном. Во-вторых, важным источником для накопления белка и формирования клейковинного комплекса является вторичное использование элементов питания вегетативных органов. Известно, что у растений пшеницы процесс реутилизации играет особо важную роль, поскольку примерно 2/3 белка в зерне накапливается за счет оттока азота из вегетативных органов [Павлов, 1967]. Представляется, что важную роль в более эффективном использовании ранее накопленного растениями азота играет характер донорно-акцепторных взаимодействий. Более жестко детерминированная направленность транспорта веществ в зерновки при локальном питании, обусловленная изменениями в гормональном статусе производящих и запасающих органов, в конечном итоге способствует формированию более высокого урожая без снижения показателей его качества. Представляется, что при последующем углубленном изучении проблемы будут выявлены и другие более тонкие механизмы регуляции формирования качества зерна в условиях гетерогенитета корнеобитаемой среды. Одним из таких механизмов, например, может быть скорость включения минерального азота и продуктов распада белковых веществ вегетативных органов в биосинтез белка в зерновках, а также оптимизация условий для формирования физико-химических свойств клейковинного комплекса.

Содержание белка и клейковины являются важными, но не единственными признаками качества зерна пшеницы. Большую роль в определении качества конечного продукта (хлеба, макаронных изделий) играют свойства клейковины, определяемые совокупностью ее физико-химических параметров (упругостью, эластичностью, растяжимостью, способностью к набуханию), физическими свойствами теста. Наши более ранние наблюдения на сортах мягкой пшеницы показали, что ленточный способ внесения основного минерального удобрения не приводит к ухудшению отдельных технологических показателей качества зерна [Трапезников, 1983]. По таким признакам, как время до начала разжижения теста, "сила" муки, объем хлеба, значительных различий по способам распределения элементов питания в почве не наблюдалось (табл. 65).

Таблица 65

Технологическая оценка зерна яровой пшеницы

Вариант опыта

Время до начала разжижения, мин

"Сила" муки,

10-4 Дж

Объем хлеба на 100 г муки, мл

Саратовская 36, среднее за три года, выщелоченный чернозем

Без удобрения

8,0

254

493

(NP)60 вразброс

11,2

248

497

(NP)60 локально

8,0

275

497

(NP)30 локально

8,8

391

487

Красноуфимская 68, среднее за два года, серая лесная почва

Без удобрения

4,2

194*

480

N75P60K60 вразброс

4,8

264

480

N75P60K60 локально

4,6

297

500

N38P30K30 локально

5,5

249

480

*Данные за один год

Более углубленное изучение свойств муки, теста и хлеба при различных способах внесения (NPK)60 было проведено на сорте Московская 35 [Усов и др., 1988]. Технологическая оценка проводилась по семи признакам (седиментация, время до начала разжижения теста, разжижение, валориметр, "сила" муки, объем хлеба и пористость), выраженных в баллах по пятибалльной шкале. В среднем за четыре года сумма баллов в варианте без удобрения равнялось 21,8, (NPK)60 вразброс – 22,5, (NPK)60 локально – 23,0. В экспериментах с твердой пшеницей Безенчукская 139 ленточное внесение (NPK)60 на выщелоченном черноземе Южной лесостепи Республики Башкортостан способствовало достоверному, по сравнению с разбросным способом, повышению качества макарон [Трапезников и др., 1998]. Качество макарон оценивали по пятибалльной шкале по признакам: прочность, цвет, разваримость. В среднем за пять лет на неудобренном фоне и (NPK)60 вразброс качество конечного продукта оценивалось в 3,8, при локальном внесении нитрофоски – 4,6 балла (при НСР05=0,6), т.е. было близким к наивысшему показателю [Трапезников и др., 1998].

Из всей совокупности данных следует общий вывод: локальное применение минеральных удобрений, как правило, не приводит к ухудшению биохимических и технологических показателей качества зерна яровой пшеницы. Однако в отдельных случаях, когда прибавка урожая зерна от локализации удобрений по сравнению с разбросным способом достигает значительных размеров (5-7, а иногда и более центнеров с гектара), может наблюдаться снижение некоторых показателей его качества, например, содержание белка и клейковины. В случаях, когда прибавка невелика или отсутствует вовсе, может иметь место повышение показателей качества зерна. Неоднозначность действия локального питания на качество урожая во многом зависит от гидротермических условий в период вегетации растений и генотипа сорта. Последнее предположение требует специального изучения.

Устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды. Проблема устойчивого производства продукции растениеводства в регионах рискованного земледелия имеет исключительно важное значение. Поэтому вопрос о том, насколько технология локального применения удобрений способствует ее решению, представляется актуальным как в теоретическом, так и практическом плане. На необходимость и возможность повышения устойчивости растений к неблагоприятным факторам внешней среды путем изменения способов внесения удобрений много лет тому назад указывал Д.А.Сабинин [1934]. Он писал, что необходимо "…подойти к разработке таких приемов техники применения удобрений, которые были бы орудием нужного нам воздействия на темп развития, устойчивость растений к неблагоприятным воздействиям засухи, мороза" (с.13). Представляется, что результаты последующих исследований широкого применения технологии локального внесения удобрений в растениеводстве в принципе подтвердили обоснованность таких ожиданий. Справедливости ради, следует отметить, что в преобладающем большинстве работ речь идет лишь о констатации положительного действия локального питания на устойчивость к тем или иным неблагоприятным факторам среды. Само по себе это уже немало, но при этом природа повышенной устойчивости растений остается нераскрытой и непознанной.

Известно, что часто в качестве фактора, нарушающего нормальный ход продукционного процесса, выступает дефицит влаги. Относительно положительного влияния уровня минерального питания на устойчивость растений к засухе имеется обширная литература [Алексеев, Гусев, 1957; Генкель, 1967, 1978; Сказкин, 1961; Альтергот, Мордкович, 1977; Самуилов, 1978; и др.]. Вероятно, многие процессы, способствующие повышению резистентности растений к недостатку влаги в условиях гомогенного распределения удобрения в корнеобитаемой среде, происходят и при гетерогенном его распределении в почве. Однако в последнем случае могут быть и иные механизмы адаптации, поскольку часть корневой системы функционирует в условиях экстремально высокого содержания элементов питания, при четко выраженной функциональной специализации корней разного солевого статуса [Трапезников, 1983, 1992].

По данным многих исследований, проведенных в различных почвенно-климатических условиях, локальное применение удобрений является эффективным средством стабилизации продукционного процесса при дефиците влаги. Так, в условиях короткого вегетационного периода и засухи весной и в начале лета внесение 123 кг/га азота вразброс повысило урожай пшеницы по сравнению с контролем (без азота) на 7 ц/га, локально – на 20 ц/га [Huhtapalo, 1971, цит. по Хвощевой, 1974]. Выявлена высокая эффективность при засухе ленточного внесения фосфорного удобрения на твердой пшенице [Matar, Brown, 1989]. По данным канадских исследователей, урожай зерна яровой пшеницы при ленточном внесении основной дозы удобрения до посева или при посеве (на 5 см ниже семян и на 5 см в сторону от них) был выше по сравнению с разбросным способом при достаточном увлажнении на 2, умеренном – 26 и недостаточном – на 66% [цит. по Верещак и др., 1987]. Преимущество локального внесения удобрений под ячмень проявляется как при хорошей влагообеспеченности растений, так и при засухе [Омельянюк, Воропин, 1980]. Однако могут быть случаи и противоположного характера. На легкосуглинистых почвах эффективность локального способа снижается, а при остром дефиците влаги может оказаться ниже, чем при разбросном внесении [Каликинский, 1977]. Интенсивный рост растений, формирование большей площади листьев, а следовательно, и больший расход запасов воды с начала вегетации при последующей затем засухе может стать причиной более низкого урожая, чем при разбросном внесении удобрения.

В ряде работ указывается на то, что при локальном внесении удобрений растения более полно и более эффективно используют запасы почвенной влаги. Это было показано на примере яровой пшеницы [Прозоров, 1987], ячменя и озимой пшеницы [Воропин, 1985; Ошкодёров, 1988]. Отмечается высокая эффективность локального внесения суперфосфата (P60) под яровую пшеницу осенью и весной в засушливых условиях Красноярского края [Танделов, Кильби, 1986]. Данный способ обеспечивает получение почти в два раза большей прибавки урожая зерна, чем при разбросном внесении. На особо важную роль локального внесения удобрений в условиях засухи и на склоновых землях на фоне безотвальной обработки почвы указывается и в другой работе [Берхин, Чагина, 1986]. Авторы отмечают, что данная технология органично вписывается в почвозащитную систему земледелия, сокращает потери питательных веществ при эрозии.

Дефицит влаги на Южном Урале очень часто выступает в качестве фактора, лимитирующего продуктивность растений. Поэтому поиск путей стабилизации продукционного процесса при засухе является весьма актуальным. О том, насколько велика роль технологий внесения основного минерального удобрения в решении данной проблемы, можно судить по нашим ранним исследованиям. В четырехлетних опытах на выщелоченном черноземе Южной лесостепи Башкортостана локальное внесение нитроаммофоса в дозе (NP)60 проявило себя как высокоэффективный фактор стабилизации продукционного процесса [Трапезников и др., 1977, 1986]. Различные типы засух отмечались в трех случаях из четырех лет. 1973 год характеризовался острым дефицитом влаги в мае и в две первые декады июня, с обильным выпадением осадков с третьей декады. В этих условиях прибавка урожая от локального внесения нитроаммофоса по сравнению с разбросным способом на мягкой пшенице Саратовская 36 составила 23, твердой – Харьковская 46 – 53% (рис. 29). При хорошей, а в некоторые периоды вегетации избыточной, влагообеспеченности 1974 г. и раннем полегании растений, эффект от локализации был не столь значительным, как в предыдущем сезоне. Большое преимущество технологии локального внесения удобрений проявилось и в условиях жесточайшей почвенной и воздушной засухи практически в течение всего вегетационного периода 1975 г. Абсолютный урожай сорта Саратовская 36 составил 19,4, а твердой пшеницы Харьковская 46 – 15,6 ц/га, что превышало урожай на фоне разбросного внесения нитроаммофоса соответственно на 4,2 и 3,3 ц/га. При майской засухе 1976 г. эффективность локализации, как и в 1973 г., наиболее значимо проявилась на твердой пшенице. Абсолютная прибавка по сравнению с разбросным способом составила 6,4 ц/га, относительная – 36%. О значительном преимуществе локального внесения удобрений перед разбросным на зерновых культурах при засухе в начале вегетации сообщалось и в более ранних работах [Larpes, 1966].

Рис. 2. Относительная прибавка урожая зерна яровой пшеницы при локальном внесении удобрения в условиях различного увлажнения (сумма осадков с апреля по 10 июля)

В некоторых случаях при острой засухе разбросное внесение удобрений в год его внесения практически не дает прибавки урожая по сравнению с неудобренным контролем [Трапезников, 1992]. Подобное наблюдалось нами на некоторых сортах яровой пшеницы и сое в экспериментах на выщелоченном черноземе. При разбросном внесении нитрофоски в дозе (NPK)70 под яровую пшеницу и N30P60K30 под сою лишь в двух случаях из восьми отмечалось превышение урожая зерна над фоном без удобрения. В то время как при ленточном внесении удобрения прибавка урожая по сравнению с контролем в зависимости от сорта пшеницы колебалась в пределах 3,8-7,8 ц/га, сои – 5,8-12,7 ц/га. (табл. 66).

Таблица 66

Отзывчивость сортов яровой пшеницы и сои на способы внесения удобрения в условиях засухи, ц/га

Вариант опыта

Яровая пшеница

Соя

Московская 35

Симбирка

Жница

Безенчук-ская 139

Ласточка

СибНИИк 315

Аврора

Рассвет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Без удобрения (контроль)

14,4

20,3

16,9

19,2

24,7

19,7

16,3

20,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

± к контролю

Вразброс

+0,7

+4,8

+0,4

0,0

+0,9

-0,9

+2,6

+0,7

Локально

+7,7

+7,8

+7,8

+3,8

+8,8

+5,8

+12,7

+8,6

НСР05

1,2

1,8

1,2

2,7

5,1

3,0

2,5

3,4

Примечание. Под пшеницу вносили (NPK)70, сою – N30P60K30.

Изучение корреляционной связи между отдельными составляющими гидротермических условий и урожаем зерна яровой пшеницы показало, что она хорошо описывается линейным уравнением вида y=ax+b, где у – изучаемый признак, х – влагообеспеченность. Установлено, что наиболее тесная связь наблюдается с гидротермическим коэффициентом (ГТК), вычисленным по состоянию на 20 июня от даты перехода температуры через +10оС [Усов и др., 1988]. Наибольшее приближение к линейной зависимости продуктивности от ГТК отмечалось при локальном внесении нитрофоски (r=0,99). Обобщение наших многолетних данных свидетельствует о том, что технология локального внесения основного минерального удобрения позволяет снизить коэффициент варьирования урожая зерна яровой пшеницы по годам (табл. 67). Наиболее значимо стабилизирующий эффект локаль ного питания растений проявляется в годы с недостаточной влагообеспеченностью. В условиях засухи заметно возрастает и доля влияния уровня минерального питания растений на урожай зерна: по сравнению с усредненными данными она оказалась почти в два раза выше.

Таблица 67

Влияние способов внесения удобрения и погодных условий на урожай яровой пшеницы

Способ внесения удобрения

Урожай, ц/га

Коэффициент варьирования урожая, V%

Индекс детерминации урожая, % от

условий года

уровня питания

 

 

 

 

 

За 23 года, 46 опытов

Без удобрения

24,6

34,7

 

 

Вразброс

28,4

35,3

86,8

8,5

Локально

31,7

31,3

 

 

НСР05

1,1

 

 

 

 

 

 

 

 

За 7 засушливых лет, 17 опытов

Без удобрения

18,2

31,2

 

 

Вразброс

20,7

36,2

78,7

15,5

Локально

25,2

30,2

 

 

НСР05

1,6

 

 

 

Из изложенных фактов следует, что гетерогенное распределение удобрений в почве является эффективным средством стабилизации продукционного процесса при дефиците влаги. Представляется, что данное явление не может быть связано с состоянием какого-то одного процесса или функции, протекающих в растении. Повышенная резистентности к дефициту влаги обусловливается комплексом взаимосвязанных и взаимообусловленных процессов, протекающих на различных уровнях организации растительного организма. Каждому этапу онтогенеза, вероятно, присущ в чем-то свой специфичный комплекс адаптивных перестроек, то есть в онтогенезе растения формируется и функционирует несколько дублирующих систем, обеспечивающих относительно высокий уровень морфофизиологических процессов и в условиях дефицита влаги. Углубленное изучение данных вопросов представляется важным не только в интересах познания механизмов формирования более высокой надежности системы целого растения при водном дефиците, но и в целях осмысленного поиска дополнительных воздействий, обеспечивающих в сочетании с локальным питанием повышение адаптивного потенциала агроценозов.

Из всего комплекса особенностей, возникающих при гетерогенном распределении удобрения в почве и положительно влияющих на устойчивость растений к засухе, наибольшее значение имеют сам факт наличия очага повышенного содержания доступных форм элементов питания и активация роста корневой системы. Ранний, практически с первых дней жизни растения, контакт части корневой системы с очагом в сочетании с интенсивно протекающей в нем пролиферацией и ветвлением корней существенно облегчает поиск элементов питания и их поглощение. В полной мере это относится и к поглощению растениями воды. Отмечается, например, что нередко в качестве лимитирующего урожай фактора выступает не недостаток питательных веществ и влаги в почве, а низкая способность корней в их использовании [Lynch, 1995]. Автором подчеркивается важность архитектуры корней в использовании ресурсов почвы. Считается [McCully, 1995], что благодаря ветвлению корней поглощается 80% от общего количества воды, поступающей в корневую систему. В экспериментах на пшенице показана четкая корреляция между массой корней и использованием растениями влаги [Walia et al., 1992]. Пространственная совмещенность очага и значительной части функционально активной корневой системы растения существенно снижает роль в поиске элементов минерального питания массового потока, обусловленного передвижением воды в почве, и значительно облегчает механизм перехвата и диффузии по градиенту концентрации. Активная поглотительная деятельность высокосолевых корней с первых дней жизни растения, когда еще не наступила засуха, обеспечивает интенсивный рост побега, а повышенное содержание в них элементов питания может служить на какой-то период времени резервом, используемым надземной частью в случае наступления дефицита влаги.

Безусловно, важную роль в устойчивости зерновых злаков играет положительное действие локального питания на формирование вторичной корневой системы, функционально приспособленной к поглощению ионов и воды из верхних слоев почвы. При остром дефиците влаги вторичные корни развиваются очень слабо или отсутствуют вовсе, а функционально активная зона зародышевых корней смещается в подпахотные горизонты. В результате небольшие осадки, смачивающие лишь верхний слой почвы, не могут эффективно использоваться растениями. В случае же локального внесения удобрения и формирования густой сети корней в зоне его размещения на глубине 8-12 см создаются условия, позволяющие использовать и малопродуктивные осадки, а также элементы питания. Иными словами, при почвенной засухе и слабом развитии или полном отсутствии вторичных корней их функцию по поглощению воды и элементов питания из верхних слоев почвы может выполнять высокосолевая часть зародышевых корней.

Немаловажным фактором стабилизации продукционного процесса при низкой влагообеспеченности растений и локальном внесении удобрения является относительная функциональная дифференциация корней различного солевого статуса [Трапезников, 1983]. Низкосолевые корни, функционирующие в среде с невысокой концентрацией почвенного раствора, т.е. вне очага, имеют облегченные условия поглощения воды. При более глубокой заделке удобрений основная масса корней располагается в более обеспеченных влагой слоях почвы. Сообщается [Грицун, 1975], что при внесении удобрений под сою на глубину 15-17 см около 40% массы корней располагается в слое почвы 10-20 см, разбросном – около 29%. Автор полагает, что подобный эффект локализации удобрений имеет важное значение в использовании растениями влаги и питательных веществ.

Определенную роль в поддержании водного баланса в растении и его обеспечении элементами питания и продуктами метаболизма при недостатке влаги могут иметь различия в солевом статусе по оси высокосолевых корней. Проходя через очаг и "оставляя" в нем большое число мелких корешков ветвления, они проникают в более глубокие слои почвы и функционируют при тех же параметрах почвенной среды, что и низкосолевые корни, и имеют тот же солевой статус. Поглощенная такими корнями влага транспортируется по ксилеме в побег, как бы попутно увлекая с собой ионы, аминокислоты, фитогормоны из корешков ветвления, расположенных в очаге.

Ранее нами было показано, что при локальном внесении удобрения у растений кукурузы наблюдается менее выраженная, чем при разбросном способе, депрессия транспорта ксилемного экссудата в побег в полуденные часы [Трапезников, 1983]. Вероятно, более высокий уровень оводненности тканей в фотосинтезирующих органах растения должен положительно отражаться и на интенсивности фотосинтеза. Наблюдения показали, что локальное питание повышает оводненность листьев пшеницы и их водоудерживающую способность и практически не влияет на транспирационный коэффициент как при оптимальной (70% от ППВ), так и недостаточной (35% от ППВ) влагообеспеченности.

Определенную положительную роль в формировании более продуктивных растений в условиях засухи должен играть темп органогенеза и развития. Локальное питание активирует не только рост корневой системы и побега, но и формирование у зерновых злаков колоса с большим числом колосков, ускоряет прохождение фаз развития, что в условиях нарастающей засухи весьма важно, поскольку они протекают при меньшей напряженности стрессового воздействия. Например, в условиях 1975 г. созревание зерна у яровой пшеницы на фоне ленточного внесения нитроаммофоса наступило на неделю раньше, чем в вариантах без удобрения и разбросном его внесении. Следовательно, формирование генеративной сферы, зерна и его налив протекали при относительно более благоприятных условиях влагообеспеченности.

Ранее нами было показано, что характер распределения элементов минерального питания в корнеобитаемой среде оказывает значительное влияние на концентрацию фитогормонов в тканях растений и их транспорт с ксилемным экссудатом в побег [Иванов, 1990; Иванов и др., 1989, 1993; Ivanov et al., 1998]. В условиях гетерогенного внесения удобрения усиливается поступление из корневой системы цитокининов, активирующих синтетические и ростовые процессы в растениях, и абсцизовой кислоты, оказывающей противоположное действие и обладающей ярко выраженным антитранспирационным эффектом. Уровень содержания данных фитогормонов в надземных органах заметно выше, чем при разбросном внесении удобрения. Это и, возможно, их соотношение является одним из факторов повышенной устойчивости растений к дефициту влаги. Представляется, что вопрос о сочетанном действии цитокининов и абсцизинов на устойчивость растений к экстремальным условиям среды заслуживает более глубокого изучения.

Наряду с дефицитом влаги в качестве факторов, отрицательно влияющих на продукционный процесс, выступает недостаток тепла, пониженные температуры в период вегетации растений и их перезимовки. В литературе есть указания, что локальное внесение минеральных удобрений повышает устойчивость озимых злаков к неблагоприятным условиям перезимовки [Каликинский, 1977; Медведев,1980], общую выживаемость растений. Так, в среднем за три года в вариантах с ленточным размещением удобрения на 1 м2 сохранилось 347 растений ячменя и 331 растение озимой ржи, а при разбросном внесении соответственно – 322 и 307 растений [Медведев, 1980]. О положительном влиянии локального применения удобрения на перезимовку озимой ржи сообщается и в других работах [Салимгареев, 1976]. Растения отличались более высоким содержанием растворимых углеводов в ходе перезимовки, чем в случае внесения (NP)40 под культивацию. Повышению выживаемости растений в летний период, по-видимому, способствовала и более развитая корневая система. В начале выхода в трубку на одно растение при ленточном способе внесения приходилось 23 вторичных корня, при разбросном – 17. Урожай зерна в среднем за пять лет составил соответственно 32,9 и 30,3 ц/га. Показано также, что ленточное внесение основного минерального удобрения под покровную культуру положительно влияет на перезимовку растений клевера [Персикова, 1987].

Исследованиями ряда авторов [Дадыкин, 1951; Штраусберг, 1965; Коровин, 1972] показана важная роль концентрации питательного раствора в усвоении ионов растениями, их продуктивности и ускорении созревания при низких температурах. Были предложены для холодных почв северных регионов так называемые "северные" дозы удобрений с соотношением между азотом, фосфором и калием как 1:3:1,5. Последующими исследованиями было показано, что сходного эффекта можно достигнуть за счет использования технологии локального внесения удобрений. Так, выявлена высокая эффективность локального и поверхностно-локального способов внесения удобрений под картофель на сезонно-мерзлых темно-каштановых и мерзлотных дерново-глеевых почвах Забайкалья [Гершевич, Доманская, 1986]. Положительное действие на урожай клубней сочеталось с заметным улучшением их качества. Интересная работа в плане преодоления отрицательного влияния низких температур на мерзлотной почве изменением способа внесения удобрения выполнена на яровой пшенице [Ушаков, Гавриленко, 1987]. Авторами показано, что на фоне равномерного перемешивания азотных и калийных удобрений с слоем почвы 0-15 см размещение фосфорного удобрения экраном на глубине 15 см позволяет существенно повлиять на топографию распределения корней в почве. Общая масса корней в слое 20-30 см возрастала на 10-20%. Уровень ветвления корней при этом повысился на 2-3 порядка, что способствовало большему охвату прогреваемого почвенного горизонта.

Неблагоприятные для продукционного процесса условия возникают не только в силу изменения процессов природного характера, но и в результате хозяйственной деятельности человека. К числу последних, например, относится зафосфачивание и подкисление почвы. Использование крупногабаритной техники приводит к значительному уплотнению почвы, что негативно влияет на воздушный, водный и пищевой режим, ее структуру и биологическую активность. В ряде работ показано, что технология локального применения удобрений позволяет существенно снизить отрицательное действие неблагоприятных условий антропогенной природы. Так, в силу значительного повышения коэффициента использования фосфора при локальном внесении суперфосфата совместно с цинком открывается возможность снижения доз фосфорного удобрения [Мокриевич, Ионов, 1993]. По мнению авторов, использование данной технологии позволит разрешить проблему зафосфачивания карбонатных почв рисовых севооборотов.

Исследованиями ряда авторов показано, что локальный способ является эффективным средством снижения отрицательного действия на продуктивность растений уплотнения почвы. Отмечается, что локализация удобрений лучшие результаты дает при повышенной плотности почвы, в засушливые годы, на бедных почвах, в районах с коротким вегетационным периодом [Гордеев, 1991]. Высокая эффективность данного способа, по мнению автора, в определенной степени связана с изменениями электрохимических процессов в почве, оказывающих воздействие на мембранный протонный барьер клеток корней. В микрополевых опытах (сосуды без дна) относительная прибавка урожая зерна ячменя от внесения NPK лентой при плотности почвы 1,0, 1,3 и 1,6 г/см3 по сравнению с перемешиванием с слоем 0-15 см составила соответственно 150, 136 и 175% [Соколов и др., 1992]. Сходные результаты были получены и на кукурузе. В другой работе [Ладонин и др., 1996], выполненной на дерново-подзолистой почве на ряде культур, показано, что при повышенной плотности почвы локальное внесение минеральных удобрений намного эффективнее, чем общепринятый разбросной способ. Прибавка урожая в среднем за пять лет при плотности почвы 1,5 г/см3 при локальном способе составила 25%, а при плотности 1,0 г/см3 – 10,2% по сравнению с разбросным. Наряду с этим авторами отмечается положительное влияние локализации удобрений на биологическую активность почвы. В зависимости от плотности почвы она оказалась на 14-25% выше, чем при внесении удобрения вразброс.

Итак, пространственная неоднородность корнеобитаемой среды, создаваемая неравномерным распределением удобрения, является действенным средством повышения устойчивости растений при неблагоприятных условиях произрастания. По существу, локальный солевой стресс, создаваемый для части корневой системы, выступает в качестве фактора, способствующего поддержанию гомеостаза растения на уровне, обеспечивающем достаточно высокую продуктивность агроценозов при дефиците влаги, пониженных и повышенных температурах, уплотнении почвы. Универсальность действия локального питания к широкому спектру неблагоприятных факторов внешней среды обусловливается комплексом адаптивных реакций, протекающих на различных уровнях организации системы целого растения, особенностях взаимодействия составляющих комплекса почва – удобрение – растение. Их углубленное изучение представляется актуальным как в прикладном, так и общебиологическом плане.

 

Локальное питание в системе воздействий на растения

Известно, что урожай агроценозов является интегральным показателем, величина и качество которого определяются генетическим потенциалом растений, сложным сочетанием большого числа регулируемых и нерегулируемых факторов внешней среды. Поскольку взаимовлияние антропогенных воздействий и природных факторов на продукционный процесс может носить характер аддитивности, синергизма или антагонизма, большой интерес представляет выяснение роли локального питания в технологии возделывания культур. Применение удобрений является важной, но всего лишь ее частью. Обширный материал, полученный на различных культурах и большом разнообразии почвенно-климатических условий, не дает ответа на данный вопрос. Более того, он вообще не изучался исследователями. Учитывая силу влияния дискретного распределения удобрения в почве на происходящие в ней процессы, а также особенности реагирования растений на локальный солевой стресс, можно было ожидать, что данные условия должны так или иначе влиять на эффективность дополнительных воздействий. Актуальность изучения проблемы диктуется необходимостью разработки моделей технологий, позволяющих решать вопросы энерго- и ресурсосбережения, их экологической безопасности, а также устойчивости агроценозов к экстремальным условиям произрастания.

С целью ответа на вопрос о влиянии локального питания на отзывчивость растений к дополнительным воздействиям нами была проведена серия экспериментов на сортах яровой пшеницы. На основе данных о способности листьев растений к поглощению ионов фосфора [Туева, 1966] была высказана гипотеза о возможности снижения отрицательного действия засухи на продукционный процесс некорневых подкормок фосфатом [Павлов, 1982]. Проверка данного предположения на яровой мягкой пшенице сорта Московская 35 на фоне различных способов внесения нитрофоски в целом нашла свое подтверждение [Трапезников и др., 1998]. Эксперименты проводили в засушнике в сосудах без дна. Влажность почвы с фазы кущения поддерживали на уровне, близком к 30% от ППВ. Степень влияния трехкратного (кущение, колошение, начало формирования зерна) опрыскивания растений настоем суперфосфата из расчета P10 в значительной мере зависела от характера распределения нитрофоски в почве (табл. 68). При ленточ-

Таблица 68

Влияние способа внесения нитрофоски на эффективность некорневых фосфорных подкормок в условиях засухи на урожай зерна яровой пшеницы Московская 35

Вариант опыта

Опыт 1

Опыт 2

г/сосуд

%

г/сосуд

%

Без удобрения

7,9

100

4,0

100

P (3 г/м2, некорневая подкормка)

8,7

110

4,7

118

N0,15P0,15K0,15 перемешано с почвой

8,3

100

13,2

100

N0,15P0,15K0,15 перемешано с почвой

+ P (3 г/м2, некорневая подкормка)

10,6

128

14,4

109

N0,15P0,15K0,15 лентой

9,3

100

15,0

100

N0,15P0,15K0,15 лентой

+ P (3 г/м2, некорневая подкормка)

9,9

106

15,2

101

НСР05

0,6

1,2

ном внесении нитрофоски в первом опыте прибавка массы зерна с сосуда была на грани достоверности, во втором – отсутствовала вовсе. В то же время на растениях без удобрения и при его перемешивании со всем объемом почвы сосуда эффект некорневого применения фосфора проявился весьма четко. Эффективность данного приема на фоне без локального внесения основного минерального удобрения доказана и в полевых условиях [Павлов и др., 1985]. Основной причиной пониженной отзывчивости растений на некорневое применение фосфора при ленточном размещении удобрения является то, что в очаге концентрация доступного фосфат-иона остается высокой в течение всей вегетации яровой пшеницы [Трапезников. 1983]. Данная особенность в сочетании с сильно разветвленной корневой системой в зоне очага обусловливает относительно нормальное снабжение растений фосфором и в условиях дефицита влаги.

В наших опытах способ внесения удобрения и применение подкормок растений фосфором практически не влияли на содержание общего азота в зерне. Иное наблюдалось в отношении белка и небелкового азота. На фоне ленточного размещения нитрофоски содержание белка от некорневой подкормки повысилось на 1,13%; а неорганического азота, наоборот, уменьшилось на 0,24%. Вероятно, подобное сочетание воздействий создавало более благоприятные условия для функционирования белоксинтезирующей системы в зерновках в период налива, чем это имело место у растений, произраставших на фоне без применения удобрения или при равномерном перемешивании его с почвой.

В связи с обсуждаемым вопросом большой интерес представляют подкормки растений азотом, предложенные впервые А.Н. Павловым [1955, 1967], с целью повышения качества зерна пшеницы. Последующие многочисленные исследования подтвердили их высокую эффективность. Локальное применение основного минерального удобрения обеспечивает более оптимальные, чем разбросное, условия питания всеми вносимыми элементами, включая азот. Заметно повышается не только коэффициент использования азота удобрений и почвы, но и усиливается процесс его реутилизации из вегетативных органов в зерновки в период налива [Трапезников, 1983]. Поэтому представляла большой интерес проверка сочетания способов внесения удобрения с некорневой подкормкой растений азотом. Данное воздействие практически не оказывает влияния на величину урожая пшеницы, но повышает содержание в зерне белка и клейковины. Многолетние наблюдения на трех сортах яровой пшеницы показали, что некорневая подкормка в цветение мочевиной или плавом (50% мочевины + 50% аммиачной селитры) в дозе N30 при всех уровнях минерального питания стимулировала (с разной степенью достоверности) накопление белка в зерновках. У сорта Московская 35 при некоторых различиях по фонам питания от некорневой подкормки содержание белка возрастало на одну и ту же величину (табл. 69). На сорте Симбирка выделялось по данному признаку сочетание локального способа с подкормкой, на твердой пшенице Безенчукская 139 наиболее значимое влияние проявилось на фоне без удобрения и разбросном внесении нитрофоски. Достаточно рельефные различия были получены по содержанию клейковины на

Таблица 69

Действие некорневой подкормки азотом на содержание в зерне белка и клейковины, %

Фон питания

Белок

Клейковина

фон

фон +N30

фон

фон +N30

 

 

 

 

 

Московская 35 (среднее за 7 лет)

Без удобрения

13,8

14,3

26,6

29,4

(NPK)60 вразброс

14,2

14,7

27,5

31,7

(NPK)60 локально

14,4

14,9

28,6

30,0

НСР05

0,6

2,3

 

 

 

 

 

Симбирка (среднее за 3 года)

Без удобрения

13,1

13,4

28,3

29,9

(NPK)60 вразброс

13,4

13,1

30,7

29,6

(NPK)60 локально

13,0

13,9

28,8

29,3

НСР05

1,1

2,7

 

 

 

 

 

Безенчукская 139 (среднее за 8 лет)

Без удобрения

12,6

13,8

29,3

33,0

(NPK)60 вразброс

13,6

14,6

32,3

34,8

(NPK)60 локально

13,4

14,1

31,0

33,0

НСР05

1,1

2,5

сортах Московская 35 и Безенчукская 139. Наиболее ярко положительное действие некорневой подкормки проявилось на фоне без удобрения и разбросном способе внесения нитрофоски. На сорте Симбирка достоверных различий по данному признаку не было получено при всех уровнях минерального питания. Вероятно, при практическом использовании данного воздействия необходимо учитывать не только уровень обеспеченности растений элементами питания, но и генотипические особенности сорта.

Оценка зерна по содержанию в нем белка и клейковины не дает исчерпывающей информации о его качестве. Определение ряда других признаков (седиментации, времени до начала разжижения теста, показаний валориметра, "силы" муки, объема и пористости хлеба) позволяет, исходя из 5-балльной шкалы, дать интегральную характеристику зерна. Использование данного подхода в экспериментах с мягкой яровой пшеницей Московская 35 не выявило существенных различий в действии некорневой подкормки растений при разбросном и ленточном внесении удобрения [Усов и др., 1988]. Иная картина наблюдалась в опытах с твердой пшеницей Безенчукская 139. Анализ данных за пять лет по всем фонам питания показал, что при достаточно высоком урожае (35-40 ц/га) и содержании клейковины в зерне (более 30%) между количеством клейковины и свойствами макарон, оцениваемых по 5-балльной шкале, существует очень слабая отрицательная связь (= -0,28). Коэффициент корреляции в значительной мере определялся уровнем минерального питания растений и в меньшей степени – некорневой подкормкой азотом в цветение (табл. 70). Средняя положительная связь между содержанием клейковины и качеством макарон отмечалась при выращивании растений без удобрения. Некорневая

Таблица 70

Влияние уровня минерального питания и некорневой подкормки азотом на содержание клейковины и качество макарон (среднее за 5 лет)

Фон питания

Содержание клейковины, %

Макаронные свойства, балл

r

между содержанием клейковины и качеством макарон

фон

фон+N30

фон

фон+N30

фон

фон+N30

Без удобрения

31,7

33,4

3,8

4,2

0,52

-0,45

(NPK)60 вразброс

32,2

34,3

3,8

4,0

-0,74*

-0,65*

(NPK)60 локально

32,6

33,3

4,6

4,0

0,01

-0,06

НСР05

1,4

0,6

* Значимые коэффициенты корреляции

подкормка азотом изменяла знак корреляции на отрицательный. На фоне разбросного внесения отрицательная связь между данными признаками была более значимой и не зависела от подкормки азотом. В обоих случаях некорневая подкормка приводила к повышению качества макарон на уровне тенденции. Наиболее благоприятные условия для формирования макаронных качеств зерна складывались при ленточном внесении удобрения. В среднем за пять лет качество макарон было заметно выше четырех баллов. Некорневое применение азота в этом случае достоверно снижало качество конечного продукта. Следовательно, применение поздних некорневых подкормок азотом в подобных условиях представляется нецелесообразным.

Во многом сходные результаты были получены на этом же сорте и в экспериментах с закалкой семян по Генкелю [1956]. Так, в среднем за четыре года качество макарон из зерна растений, выращенных без удобрения, оценивалось в 3,5 балла; при (NPK)60 вразброс — 4,0; (NPK)60 локально — 4,8 балла. Закалка семян на неудобренном фоне повысила качество макарон на 0,5 балла. При разбросном внесении нитрофоски оно осталось без изменения, а на фоне ленточного внесения снизилось на 0,6 балла.

Для повышения продуктивности и устойчивости агроценозов к неблагоприятным факторам среды все чаще используются физиологически активные вещества стимулирующего или ингибирующего типа действия. Как правило, их испытание и применение в производстве ведется без учета уровня минерального питания растений. Локальное применение удобрений само по себе является мощным фактором оптимизации продукционного процесса и его стабилизации при неблагоприятных условиях произрастания. В ответные реакции на локальный “солевой” стресс включаются все важнейшие физиологические функции растений. Если напряженность воздействия очага высокой концентрации ионов не превышает адаптивных возможностей растения, то это приводит к синхронной активации роста и развития, воздушного и корневого питания, оптимизации донорно-акцепторных взаимодействий органов растения [Трапезников, 1983; Трапезников и др., 1989] и его гормонального статуса [Иванов, 1990; Иванов и др., 1994]. Учитывая полифункциональность действия локального питания на растения, мы предполагали, что оно должно изменять их отзывчивость и на регуляторы роста. Так, применение картолина, повышающего устойчивость растений к засухе [Шевелуха и др., 1983; Творус и др., 1987; Шевелуха и др., 1987; Ефремов, Кулаева, 1990], показало, что в бóльшем числе случаев четко проявлялась связь реакции растений на данный препарат со способом внесения минерального удобрения. В среднем за три года опрыскивание картолином растений пшеницы Московская 35 в фазу кущения в условиях засушника повысило массу зерна с одного сосуда в варианте с перемешиванием удобрения со всем объемом почвы на 9,4%, при ленточном внесении – всего лишь на 3,0%. В условиях полевого эксперимента с сортом твердой пшеницы Безенчукская 139 при разбросном внесении (NPK)60 урожай зерна возрос на 10,2%, а при локальном – остался практически без изменения.

Подобная связь прослеживается и в отношении обработки семян твердой пшеницы гуматом натрия. В среднем за два года данное воздействие на неудобренном фоне повысило урожай зерна на 2,6; на фоне (NPK)60 вразброс – на 3,3 ц/га. При локальном внесении той же дозы удобрения отмечалось снижение урожая зерна на 2,4 ц/га. Однако в условиях избыточного увлажнения в течение практически всего вегетационного периода и большого недобора суммы положительных температур в 1994 г. сочетание обработки семян гуматом натрия с локальным внесением нитрофоски оказалось наиболее эффективным: прибавка урожая зерна составила 5,0 ц/га.

Наряду с веществами стимулирующего типа действия изучали также влияние ретарданта хлорхолинхлорида (ССС), ингибирующего рост растений и повышающего их устойчивость к полеганию. На сортах мягкой пшеницы была выявлена определенная связь степени ингибирования роста растений в высоту и способа внесения удобрения. На фоне ленточного внесения нитрофоски она была выражена менее сильно, чем при разбросном способе (табл. 71). На твердой пшенице их

Таблица 71

Влияние хлорхолинхлорида на уменьшение высоты растений, % от высоты растений без обработки

Способ внесения

Московская 35

Симбирка

Безенчукская 139

 

 

 

 

(NPK)60 вразброс

18,5

19,4

20,2

(NPK)60 локально

12,4

9,0

20,6

взаимодействие носило индифферентный характер. В среднем за три года выявилась определенная связь в реакции твердой пшеницы на применение хлорхолинхлорида и его сочетания с некорневой подкормкой азотом в цветение и способом распределения удобрения в корнеобитаемой среде (табл. 72). Наибольшее повышение урожая зерна

Таблица 72

Отзывчивость яровой твердой пшеницы Безенчукская 139 на применение хлорхолинхлорида и некорневой подкормки азотом (среднее за три года), ц/га

Фон питания

Урожай зерна по фону

± к фону

ССС

ССС + N30

N30

 

 

 

 

 

Без удобрения

33,1

7,6

8,8

2,7

(NPK)60 вразброс

38,8

12,9

11,6

1,0

(NPK)60 локально

43,9

6,8

-4,3

0,5

НСР05

4,8

 

 

 

от применения ССС и его сочетания с подкормкой отмечалось при разбросном способе внесения нитрофоски. В меньшей степени это проявлялось на неудобренном фоне. На фоне ленточного применения удобрения сочетание хлорхолинхлорида с некорневым применением азота оказалось вообще неэффективным. По усредненным данным, использование аминной соли 2,4-Д практически не оказывало влияния на продуктивность растений. Однако при определенных условиях и гербицид может оказывать положительное влияние на продуктивность растений. Это наблюдалось, например, в наиболее благоприятных из всех лет условиях 1990 г., когда отмечалась исключительно высокая отзывчивость растений на применение удобрений, особенно внесенных ленточным способом. Положительное действие 2,4-Д на неудобренном фоне было связано не с гербицидным эффектом (посевы были чистыми от сорняков), а, вероятно, как с регулятором роста ауксинового типа действия (табл. 73). Подобного эффекта не наблюдалось при разброс-

Таблица 73

Влияние физиологически активных веществ на урожай зерна твердой пшеницы в зависимости от уровня минерального питания растений, ц/га

Фон питания

Урожай зерна по фону

± к фону

2,4 Д

ССС

N30

ССС + N30

Без удобрения

36,8

7,9

7,1

1,8

8,4

(NPK)60 вразброс

46,8

-0,7

16,2

4,1

12,5

(NPK)60 локально

55,9

-4,7

4,1

-0,2

2,4

НСР05

5,0

ном применении удобрения, а при локальном отмечалось даже снижение урожая на величину, близкую к достоверной на 5%-м уровне значимости. Можно предполагать, что в данном случае экзогенный регулятор роста приводил к нарушению сбалансированного (под влиянием очага суперконцентрации ионов в почве) содержания и соотношения эндогенных фитогормонов в растении. В условиях данного сезона существенные различия наблюдались и в отзывчивости на применение хлорхолинхлорида. Его высокая эффективность при полегании посевов четко проявилась на неудобренном фоне и особенно сильно при разбросном способе внесения удобрения. Данное сочетание воздействий обеспечило формирование максимального урожая зерна (63,0 ц/га). При ленточном размещении удобрения прибавка урожая зерна от хлорхолинхлорида оказалась в четыре раза ниже. Наиболее вероятным объяснением своеобразной ответной реакции растений на применение ретарданта может быть следующее. Во-первых, полегание растений на фоне ленточного внесения удобрения не в столь большой степени, как при других уровнях питания, подавляло процесс фотосинтеза. Во-вторых, в меньшей мере тормозился транспорт новообразованных ассимилятов и продуктов гидролиза из вегетативных органов в зерновки в период их налива. Ранее нами было показано, что локальное питание обеспечивает в системе целого растения более жестко детерминированные донорно-акцепторные взаимодействия между вегетативными органами и зерновками в период отложения запасных веществ в пользу последних [Трапезников, 1983; Трапезников и др., 1989]. По-видимому, дополнительное воздействие веществами с высокой биологической активностью приводит к нарушению сложившихся в системе целого растения оптимальных взаимодействий между органами и ключевыми физиологическими функциями, что и находит отражение в продуктивности растений.

Анализ блока данных по признаку величины урожая, полученных на ряде сортов яровой пшеницы, показывает, что на фоне ленточного внесения основного минерального удобрения вероятность получения достоверных изменений в урожае зерна от дополнительных воздействий в онтогенезе растений в два раза ниже, чем при разбросном способе, в том числе изменений со знаком “минус” – более чем в два раза (табл. 74). Сходные результаты были получены и по такому признаку,

Таблица 74

Доля случаев достоверного влияния дополнительных воздействий (подкормки азотом, фосфором, применение физиологически активных веществ, закалка семян) на урожай и массу зерновок яровой пшеницы, %

Эффект

Фон питания

без удобрения

NPK вразброс

NPK локально

 

 

 

 

Урожай зерна

 

 

 

Всего по 5 сортам

21

32

16

с + эффектом

12

12

7

с  – эффектом

9

20

9

 

 

 

 

Масса 1000 зерен

 

 

 

Всего по 5 сортам

52

41

23

с + эффектом

20

9

7

с  – эффектом

32

32

16

Примечание. Объем выборки по каждому фону питания для урожая зерна – 82, для массы 1000 зерен – 44 опыта.

как масса 1000 зерновок. Анализ силы влияния дополнительных воздействий по более широкому набору признаков, включая рост растений, показатели качества урожая и т.д. также свидетельствуют о стабилизирующем действии локального питания. Доля достоверных изменений всех учитывавшихся показателей на семи сортах яровой пшеницы составила по фону без удобрения 31,7%, разбросном внесении NPK – 36,9% и локальном – 28,1% при объеме выборки по каждому уровню питания от 207 до 217.

Экспериментами на выщелоченном черноземе показано, что способ внесения основного минерального удобрения в некоторой степени определяет эффективность инокуляции соевых бобов ризоторфином (штамм 634б). В варианте с ленточным внесением удобрения формировался урожай на 2,1 ц/га выше, чем при разбросном способе, с несколько повышенным содержанием в бобах протеина и жира. На всех фонах питания инокуляция оказывала положительное влияние на урожай бобов, содержание в них протеина и несколько снижала количество жира. Однако степень этого влияния была различной (табл. 75). Относительная прибавка урожая бобов, сбора протеина и жира с единицы площади при локальном внесении удобрения были менее значимыми, чем при других уровнях минерального питания растений.

Таблица 75

Относительная эффективность инокуляции бобов сои СибНИИк 315 ризоторфином при различных уровнях минерального питания растений, %

Фон питания

Урожай

Сбор

протеина

жира

 

 

 

 

Без удобрения

113

126

104

N30P60K30 вразброс

115

125

112

N30P60K30 локально

108

117

102

Примечание. За 100% приняты результаты по фонам питания без инокуляции.

Представляется, что при совершенствовании технологий возделывания полевых культур, испытании и применении дополнительных воздействий на растения, включая некорневые подкормки и биологически активные вещества стимулирующего и ингибирующего типа действия, необходимо учитывать силу и полифункциональность влияния локального питания на продукционный процесс и его стабилизацию при неблагоприятных условиях произрастания. Дифференцированный подход к поиску наиболее оптимальных сочетаний воздействий в онтогенезе растений необходим при решении вопросов энерго- и ресурсосбережения и экологической безопасности. При гетерогенном распределении элементов питания в почве необходима коррекция доз или сроков применения дополнительных воздействий, а возможно, и отказ от их использования вообще.

В Оглавление