сотрудник с 01.01.2017 по настоящее время
Пермский край, Россия
УДК 631.41 Химические и физико-химические свойства почвы
УДК 633.14 Рожь. Secale cereale L.
В работе изложены результаты исследований по оценке влияния минеральных удобрений на основные агрохимические показатели дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы по фазам развития озимой ржи. Исследования проведены в Пермском районе Пермского края в 2019 и 2021 годах в длительном стационарном опыте. Выборка из полной схемы опыта представляла собой варианты с возрастающими дозами азотных удобрений на трёх фосфорно-калийных фонах. Почва опыта перед посевом озимой ржи обладала среднекислой и слабокислой степенью кислотности, высокой и очень высокой обеспеченностью подвижным фосфором, повышенным и высоким содержанием обменного калия. К фазе колошения озимой ржи произошло достоверное снижение рНKCl в среднем по всем изучаемым вариантам на 0,2 ед рН (НСР05=0,1). Наибольшее снижение установлено при применении N120P30K30 и N150P60K60 и составило 0,3 ед. рН (НСР05=0,2). Установлена тенденция снижения содержания подвижного фосфора между фазами в контрольном варианте и при применении N90 на 13 и 32 мг/кг. Содержание подвижного калия увеличилось к фазе колошения, в первую очередь за счёт изменения показателя в вариантах с применением N60P60K60 и N150P60K60 на 39 и 38 мг/кг соответственно (НСР05=27 мг/кг). Содержание аммонийного азота достоверно увеличивалось на 7,3 мг/кг к фазе колошения (НСР05=5,9 мг/кг). Содержание нитратного азота имело тенденцию к снижению на 8,6 мг/кг. Урожайность зерна достоверно, умеренно коррелирует с содержанием подвижного фосфора в обеих изучаемых фазах (r=0,42 для обеих фаз) и содержанием аммонийного азота в фазу колошения (r=0,45).
дерново-подзолистая почва, подвижный фосфор, обменный калий, минеральный азот, фазы развития, озимая рожь (Secale cereale)
Введение. Озимая рожь – ценная сельскохозяйственная культура, которая занимает важное место в обеспечении продовольственной безопасности Российской Федерации и в особенности её Нечернозёмной зоны [1, 2]. В условиях дерново-подзолистых почв большое влияние на её продуктивность оказывают минеральные удобрения, в основном азотные [3, 4]. Ухудшение доступности элементов минерального питания, в свою очередь, приводит к недополучению урожая, снижению качества и увеличению заболеваемости растений [1, 4, 5].
В течение вегетации сельскохозяйственных культур агрохимические показатели почвы могут существенно изменяться от фазы к фазе в зависимости от различных агротехнологических приёмов, в том числе при применении удобрений [3, 6, 7]. Влияние агрохимических показателей на урожайность сельскохозяйственных культур может различаться в зависимости от условий проведения исследований (в первую очередь погодных) и фазы развития. Так, в исследованиях [8] указано, что в условиях 2015 года между содержанием подвижного фосфора и нитратного азота в фазу выхода в трубку установлена тесная корреляционная связь с урожайностью яровой пшеницы, в то время как в условиях 2014 года такая связь не выявлена. Особенно важно контролировать поступление элементов питания в растения в фазы их наибольшего потребления, к которым относятся выход в трубку и колошение [9, 10, 11].
На изменение агрохимических показателей в течение вегетации могут оказывать влияние удобрения, погодные условия или взаимодействие с почвой непосредственно самих растений [12, 13, 14]. Среди важнейших показателей, которые в первую очередь влияют на поступление элементов питания в растения выделяют обменную кислотность (рНKCl), содержание подвижных форм фосфора и калия, минерального (аммонийный и нитратный) азота [7, 10, 15].
В связи с этим, цель исследования заключалась в оценке изменения агрохимических показателей почвы по фазам развития растений озимой ржи в зависимости от применения минеральных удобрений.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в длительном стационарном опыте, заложенном в 1978 и 1980 гг. на базе «Пермского НИИСХ» – филиала ПФИЦ УрО РАН. Опыт заложен по сокращённой схеме 1/9 полного факториального эксперимента (6 х 6 х 6). Схема включала шесть градаций доз азотных, фосфорных и калийных удобрений и их комбинации – всего 24 варианта. Для анализа из полной схемы были выбраны 6 вариантов: контроль (без удобрений) и пять вариантов с возрастающей дозой азота (от N30 до N150) на разных уровнях фосфорно-калийного фона (P30K30 и P60K60).
Исследования проведены в шестой ротации севооборота на озимой ржи сорта Фалёнская 4, которая выращивалась в 2018-2019 и 2020-2021 гг. Под озимую рожь половинную дозу азотных удобрений вносили перед посевом под предпосевную культивацию, вторую половину в ранневесеннюю подкормку. Фосфор и калий в полных дозах вносили под предпосевную культивацию. Все удобрения вносили вручную, в годы исследований использовали карбамид, суперфосфат простой и калий хлористый. Норма высева составила 6 млн. всхожих семян на гектар. Учёт урожайности производили сплошным методом с помощью комбайна САМПО-2.
Почва опыта перед посевом озимой ржи обладала среднекислой и слабокислой степенью кислотности, высокой и очень высокой обеспеченностью подвижным фосфором, повышенным и высоким содержанием обменного калия.
Повторность вариантов в опыте двукратная, учётная площадь делянки 72 м2. В течение вегетации озимой ржи отбирали почвенные образцы в фазы выхода в трубку и колошения.
Лабораторные исследования проводили по общепринятым методикам и ГОСТам: рНKCl по ГОСТ 26483-85, содержания подвижных форм фосфора и калия по Кирсанову (ГОСТ 54650-2011), обменного аммония по ГОСТ 26489-85, нитратов по ГОСТ 26951-86.
Агротехника в опыте – общепринятая для Центральной зоны Предуралья. Математическую обработку проводили по Б.А. Доспехову [16] с помощью программ Microsoft Excel. Для учёта различий по фазам развития растений данные были обработаны методом дисперсионного анализа для двухфакторного опыта, где фактор А – фаза развития, фактор В – дозы минеральных удобрений.
Главная особенность вегетационного периода 2018–2019 гг. – обилие осадков с конца июня до уборки, вследствие чего на многих делянках произошло полегание растений. Напротив, в 2020-2021 гг. в фазу выхода в трубку (первая половина мая) стояли крайне засушливые условия, да и в целом лето было сухим. В то же время во второй половине вегетации отмечались отдельные периоды с обильными ливневыми осадками.
Результаты и обсуждение. Величина обменной кислотности по вариантам опыта изменялась в широком диапазоне от 4,6 до 5,2 в фазу выхода в трубку и от 4,4 до 4,9 в фазу колошения (табл. 1). Подкисление было характерно как для вариантов с применением удобрений, так и для контроля, что предполагает влияние на данный показатель дыхательной активности корней, которая к фазе колошения усиливается [13]. Среди доз минеральных удобрений достоверное снижение обменной кислотности отмечено в вариантах с применением повышенных доз азотных удобрений на фоне фосфорно-калийных (N120P30K30 и N150P60K60) на 0,3 ед. рН в обе изучаемые фазы (НСР05=0,2). Данная закономерность может быть связана с тем, что в предыдущие годы исследований вносили физиологически кислую аммонийную селитру.
Таблица 1 – Величина рНKCl по фазам развития растений озимой ржи,
2019 и 2021 гг.
|
Фактор В |
Фактор А |
Среднее по фактору В |
отклонения |
|
|
Выход в трубку |
Колошение |
|||
|
Без удобрений |
5,0 |
4,8 |
4,9 |
– |
|
N90 |
4,9 |
4,7 |
4,8 |
-0,1 |
|
N30P30K30 |
5,2 |
4,9 |
5,1 |
0,2 |
|
N120P30K30 |
4,7 |
4,5 |
4,6 |
-0,3 |
|
N60P60K60 |
4,9 |
4,7 |
4,8 |
-0,1 |
|
N150P60K60 |
4,6 |
4,4 |
4,5 |
-0,4 |
|
Среднее по фактору А |
4,9 |
4,7 |
4,8 |
– |
|
отклонения |
– |
-0,2 |
– |
|
|
НСР05 |
||||
|
главных эффектов |
фактора А |
0,1 |
||
|
фактора В и взаимодействия АВ |
0,1 |
|||
|
частных различий |
I порядка |
0,3 |
||
|
II порядка |
0,2 |
|||
В среднем по всем изучаемым вариантам отмечена тенденция к снижению содержания подвижного фосфора в почве от фазы выхода в трубку к фазе колошения (табл. 2). Наибольшее уменьшение содержания Р2О5 отмечено при внесении только азота (на 32 мг/кг) и в варианте без применения удобрений (на 13 мг/кг). Достоверное увеличение содержания фосфора относительно контроля получено в вариантах N30P30K30 и N150P60K60 в фазу выхода в трубку на 53 и 76 мг/кг соответственно (НСР05=42 мг/кг). В фазу колошения достоверное увеличение получено по всем вариантам с применением фосфорных удобрений.
Таблица 2 – Изменение содержания подвижного фосфора в почве по фазам развития растений озимой ржи, 2019 и 2021 гг., мг/кг
|
Фактор В |
Фактор А |
Среднее по фактору В |
отклонения |
|
|
Выход в трубку |
Колошение |
|||
|
Без удобрений |
183 |
170 |
176 |
– |
|
N90 |
217 |
185 |
201 |
25 |
|
N30P30K30 |
236 |
228 |
232 |
56 |
|
N120P30K30 |
221 |
217 |
219 |
43 |
|
N60P60K60 |
224 |
224 |
224 |
48 |
|
N150P60K60 |
259 |
264 |
261 |
85 |
|
Среднее по фактору А |
223 |
215 |
219 |
– |
|
отклонения |
– |
-9 |
– |
|
|
НСР05 |
||||
|
главных эффектов |
фактора А |
Fф<F05 |
||
|
фактора В и взаимодействия АВ |
30 |
|||
|
частных различий |
I порядка |
– |
||
|
II порядка |
42 |
|||
Содержание обменного калия достоверно увеличилось к фазе колошения в среднем по всем вариантам на 15 мг/кг при НСР05=11 мг/кг (табл. 3). Среди изучаемых величина показателя достоверно увеличилась при внесении N60P60K60 и N150P60K60 – на 39 и 38 мг/кг соответственно (НСР05=27 мг/кг). Относительно контроля содержание калия достоверно возросло в вариантах с применением N120P30K30, N60P60K60 и N150P60K60, как в среднем по обоим фазам развития, так и по каждой фазе в отдельности.
Таблица 3 – Изменение содержания обменного калия в почве по фазам развития растений озимой ржи, 2019 и 2021 гг., мг/кг
|
Фактор В |
Фактор А |
Среднее по фактору В |
отклонения |
|
|
Выход в трубку |
Колошение |
|||
|
Без удобрений |
160 |
167 |
163 |
– |
|
N90 |
163 |
172 |
168 |
5 |
|
N30P30K30 |
172 |
179 |
175 |
12 |
|
N120P30K30 |
204 |
205 |
204 |
41 |
|
N60P60K60 |
214 |
243 |
229 |
66 |
|
N150P60K60 |
204 |
242 |
223 |
60 |
|
Среднее по фактору А |
186 |
201 |
194 |
– |
|
отклонения |
– |
15 |
– |
|
|
НСР05 |
||||
|
главных эффектов |
фактора А |
11 |
||
|
фактора В и взаимодействия АВ |
16 |
|||
|
частных различий |
I порядка |
27 |
||
|
II порядка |
23 |
|||
В среднем по всем изучаемым дозам минеральных удобрений содержание аммонийного азота увеличилось в фазе колошения относительно фазы выхода в трубку на 7,3 мг/кг при НСР05=5,9 мг/кг (табл. 4). Отдельно по изучаемым вариантам отмечена только тенденция к увеличению показателя. Относительно варианта без применения удобрений достоверное снижение показателя в среднем по обеим фазам получено в варианте N30P30K30, увеличение – в варианте N150P60K60. Снижение содержания аммонийного азота, а также его фиксация на уровне контроля при применении минеральных удобрений может быть объяснена фиксацией его в необменной форме в почве [17].
Таблица 4 – Изменение содержания аммонийного азота в почве по фазам развития растений озимой ржи, 2019 и 2021 гг., мг/кг
|
Фактор В |
Фактор А |
Среднее по фактору В |
отклонения |
|
|
Выход в трубку |
Колошение |
|||
|
Без удобрений |
11,6 |
19,1 |
15,3 |
– |
|
N90 |
12,6 |
21,8 |
17,2 |
1,9 |
|
N30P30K30 |
9,6 |
13,1 |
11,4 |
-4,1 |
|
N120P30K30 |
11,4 |
21,1 |
16,3 |
1,0 |
|
N60P60K60 |
14,0 |
16,3 |
15,2 |
-0,1 |
|
N150P60K60 |
12,6 |
24,3 |
18,4 |
3,1 |
|
Среднее по фактору А |
12,0 |
19,3 |
15,6 |
– |
|
отклонения |
– |
7,3 |
– |
|
|
НСР05 |
||||
|
главных эффектов |
фактора А |
5,9 |
||
|
фактора В и взаимодействия АВ |
2,7 |
|||
|
частных различий |
I порядка |
14,5 |
||
|
II порядка |
3,8 |
|||
Содержание нитратного азота имело тенденцию к снижению от фазы выхода в трубку к фазе колошения (табл. 5). Наибольшая величина показателя в фазу выхода в трубку получена в варианте с применением N150P60K60. В фазу колошения в контрольном варианте отмечено наименьшее содержание нитратного азота. В варианте с применением наибольшей в опыте дозы азотного удобрения, аналогично предыдущей фазе, получена наибольшая величина показателя в опыте, достоверное увеличение относительно контроля составило 19,5 мг/кг (НСР05=7,3 мг/кг). Отсутствие достоверных различий между содержанием нитратного азота в контрольном варианте и в остальных исследуемых вариантах с внесением удобрений (а в некоторых случаях его большего накопления относительно вариантов с внесением азота) может быть объяснено увеличением выноса данной формы азота растениями, а также не сбалансированностью применяемых доз удобрений в условиях высокой обеспеченности почвы подвижными формами фосфора и калия [17]. При расчёте коэффициента корреляции установлена прямая сильная связь между содержанием нитратного азота в фазу выхода в трубку и содержанием аммонийного азота в фазу колошения (r = 0,79).
Таблица 5 – Изменение содержания нитратного азота в почве по фазам развития растений озимой ржи, 2019 и 2021 гг., мг/кг
|
Фактор В |
Фактор А |
Среднее по фактору В |
отклонения |
|
|
Выход в трубку |
Колошение |
|||
|
Без удобрений |
24,7 |
7,3 |
16,0 |
– |
|
N90 |
23,3 |
11,8 |
17,6 |
1,6 |
|
N30P30K30 |
21,1 |
10,6 |
15,8 |
-0,2 |
|
N120P30K30 |
15,4 |
10,1 |
12,8 |
-3,2 |
|
N60P60K60 |
15,3 |
12,8 |
14,0 |
-2,0 |
|
N150P60K60 |
30,9 |
26,8 |
28,8 |
12,0 |
|
Среднее по фактору А |
21,8 |
13,2 |
17,5 |
– |
|
отклонения |
– |
-8,6 |
– |
|
|
НСР05 |
||||
|
главных эффектов |
фактора А |
Fф<F05 |
||
|
фактора В и взаимодействия АВ |
5,1 |
|||
|
частных различий |
I порядка |
– |
||
|
II порядка |
7,3 |
|||
Для оценки связи между уровнем агрохимических показателей по фазам развития и урожайностью зерна, представленной ранее в [18], были рассчитаны коэффициенты линейной корреляции (табл. 6). По результатам корреляционного анализа связь умеренной силы (по шкале Чеддока) с урожайностью получена для содержания подвижного фосфора в обе изучаемые фазы и содержания аммонийного азота в фазу колошения. Относительно невысокая теснота связи может быть объяснена тем, что сильное влияние на урожайность оказали погодные условия в период созревания зерна [18], а также сильным варьированием величины показателей по делянкам опыта и высокой обеспеченностью данными элементами питания как почвы, так и растений [19, 20].
Таблица 6 – Коэффициенты линейной корреляции между урожайностью зерна озимой ржи и изучаемыми показателями
|
Показатели |
рНКCl |
P2O5 |
K2O |
N-NH4 |
N-NO3 |
N |
P |
K |
|
Урожайность зерна |
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: в числителе – выход в трубку, в знаменателе – колошение; 0,42* - достоверный коэффициент корреляции при n=24 и p<0,05
Выводы. 1. От фазы выхода в трубку до фазы колошения озимой ржи pH достоверно снизился в среднем по всем изучаемым вариантам на 0,2 ед. Относительно контроля наибольшее снижение показателя в обе изучаемые фазы отмечено при применении N120P30K30 и N150P60K60 и составило 0,3 ед. рН.
2. Статистически значимых изменений содержания подвижного фосфора в почве между фазами не выявлено, тенденция к снижению отмечена на контроле и в варианте с применением N90 на 13 и 32 мг/кг соответственно. Относительно контроля в среднем по обеим фазам величина показателя достоверно увеличивалась в вариантах с применением фосфорных удобрений на 43-85 мг/кг. Содержание подвижного калия увеличилось к фазе колошения, наибольшее увеличение произошло в вариантах с применением N60P60K60 и N150P60K60 – на 39 и 38 мг/кг соответственно.
3. Содержание аммонийного азота достоверно увеличивалось, а содержание нитратного азота имело тенденцию к снижению от фазы выхода в трубку к фазе колошения. Наибольшее содержание обеих форм азота было установлено в варианте с применением максимальной изучаемой дозы азотного удобрения.
4. Урожайность зерна имела достоверную корреляционную связь умеренной силы с содержанием подвижного фосфора в обе изучаемые фазы (r=0,42 для обеих фаз) и содержанием аммонийного азота в фазу колошения (r=0,45).
1. Новоселов С. И., Кузьминых А. Н. Влияние паровых предшественников и минеральных удобрений на урожайность озимой ржи // Вестник Чувашской государственной сельскохозяйственной академии. 2021. № 3(18). С. 33-38.
2. Шмелева М. С. Влияние удобрений, срока посева на фенологические фазы и формирование урожая озимой ржи в условиях Зауралья // Зерновое хозяйство России. 2025. Т. 17, № 2. С. 73-79. doi:https://doi.org/10.31367/2079-8725-2025-97-2-73-79.
3. Динамика агрохимических показателей почвы в зависимости от применения азотсодержащих минеральных удобрений при возделывании озимых зерновых культур в условиях Северо-Запада РФ / А. Н. Волосевич, М. Д. Трубняков, А. О. Рыбаков, А. В. Силараупс // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. 2019. № 1. С. 13-26.
4. Шайкова Т. В., Дятлова М. В., Волкова Е. С. Потребление и вынос основных элементов минерального питания озимой рожью при внесении комплексных удобрений // Плодородие. 2022. № 6(129). С. 3-7. doi:https://doi.org/10.25680/S19948603.2022.129.01.
5. Золотарева Р. И., Максимов В. А. Оценка устойчивости изучаемых сортов озимой ржи к основным болезням // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. 2019. № 21. С. 94-96.
6. Матюк Н. С., Николаев В. А., Щигрова Л. И. Изменение плодородия при разных технологиях обработки почвы // Агрохимический вестник. 2019. № 2. С. 13-16. doi:https://doi.org/10.24411/0235-2516-2019-10020.
7. Окорков В. В., Щукин Н. Н. Действие и последействие помета кур на плодородие дерново-подзолистой почвы и урожайность яровой пшеницы в условиях Верхневолжья // Владимирский земледелец. 2023. № 2(104). С. 34-41. doi:https://doi.org/10.24412/2225-2584-2023-2104-34-41.
8. Сорокина О. А. Эффективность действия и последействия фосфоритной муки на черноземе выщелоченном // Вестник КрасГАУ. 2020. № 6(159). С. 3-10. doi:https://doi.org/10.36718/1819-4036-2020-6-3-10.
9. Малкандуев Х. А., Шамурзаев Р. И., Малкандуева А. Х. Потребление основных элементов питания сортами озимой пшеницы // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2022. № 2(106). С. 107-117. doi:https://doi.org/10.35330/1991-6639-2022-2-106-107-117.
10. Osvalde A. Optimization of plant mineral nutrition revisited: the roles of plant requirements, nutrient interactions, and soil properties in fertilization management // Environmental and Experimental Biology. 2011. V. 9. №. 3. P. 1-8. URL: https://www.researchgate.net/publication/266608056_Optimization_of_plant_mineral_nutrition_revisited_The_roles_of_plant_requirements_nutrient_interactions_and_soil_properties_in_fertilization_management (дата обращения: 10.16.2024)
11. Variations of forage yield and nutritive value in winter rye germplasm / K. S. Kim, J. D. Anderson, M. A.Newell, T. J. Butler // Crop Science. 2016. Vol. 56(3). P. 1018-1024. doi:https://doi.org/10.2135/cropsci2015.08.0487.
12. Завьялова Н. Е., Васбиева М. Т., Шишков Д. Г. Влияние минеральных удобрений на плодородие дерново-подзолистой почвы, содержание основных элементов питания и тяжелых металлов в озимой ржи // Агрохимия. 2021. № 4. С. 49-56. doi:https://doi.org/10.31857/S0002188121040153.
13. Ларикова Ю. С., Волобуева О. Г. Современные представления об эколого-физиологической роли корневых экссудатов растений (обзорная статья // Зернобобовые и крупяные культуры. 2021. № 4(40). С. 93-101. doi:https://doi.org/10.24412/2309-348X-2021-4-93-101.
14. Минеральное питание в посевах ярового ячменя на юге России / Н. Ю. Петров, В. И. Филин, Г. С. Егорова и др. // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2023. № 4(72). С. 58-65. doi:https://doi.org/10.32786/2071-9485-2023-04-05.
15. Vasbieva M. T. Effect of Long-Term Application of Organic and Mineral Fertilizers on the Organic Carbon Content and Nitrogen Regime of Soddy-Podzolic Soil // Eurasian Soil Science. 2019. Vol. 52, №. 11. P. 1422-1428. doi:https://doi.org/10.1134/S1064229319110139.
16. Доспехов Б.А., Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований): учебник для студ. высш. с.-х. учеб. заведений по агроном. спец. / Б.А. Доспехов, 2011. 392с.
17. Дзюин Г. П., Дзюин А. Г. Изменения минеральных форм азота в севообороте с длительным использованием удобрений // Владимирский земледелец. 2015. № 3-4(73-74). С. 11-13.
18. Шишков Д. Г., Олехов В. Р., Васбиева М. Т. Влияние различных доз и соотношений минеральных удобрений на урожайность озимой ржи в Среднем Предуралье // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2023. Т. 24, № 3. С. 399-408. doi:https://doi.org/10.30766/2072-9081.2023.24.3.399-408.
19. Давлятшин И. Д., Лукманов А. А., Гайров Р. Р. Пространственная связь между агрохимическими свойствами и урожайностью озимой пшеницы на светло-серых лесных почвах Среднего Поволжья // Почвоведение и агрохимия. 2016. № 4. С. 38-47.
20. Шишков Д. Г. Олехов В. Р. Накопление основных элементов питания в надземной массе озимой ржи сорта Фалёнская 4 в условиях длительного стационарного опыта // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2024. № 7. С. 49-55.
