Moskovskiy gosudarstvennyy universitet im. M.V. Lomonosova
Ryazan', Orel, Russian Federation
employee
employee
graduate student
UDK 633.11 Пшеница. Triticum ssp.
UDK 633.16 Ячмень. Hordeum sativum Jessen
The aim of the study is to establish the effectiveness of the influence of microbiological preparations Azotovit and Phosphatovit used for pre-sowing seed treatment on the consumption of nutrients by spring wheat and spring barley plants from the soil and mineral fertilizers in the conditions of dark gray forest heavy loamy soils of the Ryazan Region. Field trials to study the effect of mineral fertilizers on spring wheat and spring barley crops in 2022–2023 were carried out at the Experimental Agrotechnological Station of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education Ryazan State Agricultural University. The object of the study was spring wheat variety Granni, spring barley variety Vladimir. Two field experiments with spring wheat and barley were laid out using a two-factor system: with seed treatment with microbiological fertilizers Azotovit + Phosphatovit (2 + 2 l/t) and control (without pre-sowing seed treatment) (factor A). In the experiment, mineral fertilizers (factor B) were used according to the following scheme: control (without fertilizers); N35 – ammonium nitrate = 1.0 c/ha; N35 – ammonium nitrate = 1.4 c/ha; N35 – ammonium nitrate = 1.9 c/ha; N35P35K35 – azophoska (16:16:16) = 2.1 c/ha. Under the influence of the preparations Azotovit and Phosphatovit against the background of complete fertilization at a dose of 2.1 c/ha, by the end of the crop vegetation period, a minimal decrease in the humus content in the soil to 0.17 % was observed compared to 0.3 % in the variant without fertilizer application. Microbiological preparations Azotovit and Phosphatovit contributed to an increase in the content of mobile forms of phosphorus and potassium in critical periods of crop development, which had a positive effect on the further development of grain crops. The maximum productivity of grain crop plants was formed in the variants using Azotovit + Phosphatovit (2 + 2 l/t) – 53.3 c/ha (NPK – 2.1 c/ha), 47.7 c/ha (N – 1.9 c/ha), which is 57.2 and 40.7 % higher than the yield of the variant without fertilizer application, respectively.
mineral fertilizers, microbiological preparations, spring wheat, spring barley, plant nutrition, spring wheat yield, spring barley yield
Введение. В земледелии южной части Нечерноземной зоны, куда входит Рязанская область, яровым зерновым культурам, к числу которых относятся яровая пшеница и ячмень, принадлежит существенный вклад в накоплении зерновых ресурсов, реализации продукции растениеводства на рынке, финансовой выручке и укреплении экономики зернопроизводящих хозяйств. Посевные площади, занятые под этими культурами в Рязанской области, остаются ежегодно стабильными и составляют около 65 тыс. га.
В то же время урожайность (от 25 до 50 ц/га) и валовые сборы яровой пшеницы и ячменя в Рязанской области неустойчивы по годам. Большие партии зерна не соответствуют высоким требованиям качества. Возникает необходимость изучения и подбора элементов технологии на основе биологизации, регулирования микробиологических удобрений на фоне минерального питания, оптимизации фитосанитарного состояния агроэкосистем. При стабильности размеров посевных площадей основной путь роста валовых сборов зерна состоит в дальнейшем повышении урожайности и качества продукции. Одним из таких приемов является использование микробиологических препаратов в сочетании с минеральными удобрениями [1–3].
Таким образом, необходимость разработки актуальных параметров микробиологических составляющих современной научно обоснованной агротехнологии производства зерна яровой пшеницы на фоне различных уровней минерального питания и определила направление наших исследований.
Цель исследования – установление эффективности влияния микробиологических препаратов «Азотовит» и «Фосфатовит», используемых для предпосевной обработки семян, на потребление элементов питания растениями яровой пшеницы и ярового ячменя из почвы и минеральных удобрений в условиях темно-серых лесных тяжелосуглинистых почв Рязанской области.
Задачи: определение влияния исследуемых микробиологических препаратов на динамику потребления растениями яровой пшеницы и ярового ячменя основных элементов питания из почвы и удобрений, баланс гумуса и агрофизические свойства почвы.
Объекты и методы. Полевые испытания по изучению действия минеральных удобрений на посевах яровой пшеницы и ярового ячменя в 2022–2023 гг. проводились на базе Опытной агротехнологической станции ФГБОУ ВО РГАТУ.
Погодные условия вегетационных периодов яровых зерновых во время проведения исследований характеризовались резкими перепадами температур и неустойчивым режимом увлажнения (рис. 1). Так, ГТК вегетационного периода 2022 г. характеризовался как засушливый (0,84), в то время как в период 2023 г. наблюдалось достаточное увлажнение, его значения достигли 1,18.
Рис. 1. Гидротермические коэффициенты за вегетационные периоды
яровых зерновых культур (2022, 2023 гг.)
Hydrothermal coefficients for the growing season of spring grain crops (2022, 2023)
В целом погодные условия вегетационных периодов 2022 и 2023 гг. были удовлетворительными для роста и развития яровых зерновых культур.
Обеспеченность данных почв подвижными соединениями фосфора (Р2О5) и калия (К2О) в пахотном горизонте повышенная, так как содержание Р2О5 изменяется по слоям почвы в пределах от 10,5 до 14,6 мг/100 г почвы, а К2О – 14,1 до 15,6 мг/100 г почвы. Реакция почвенной среды слабокислая.
Основные агрофизические показатели темно-серых лесных тяжелосуглинистых почв опытного участка в слое 0–30 см изменялись с глубиной в сторону увеличения. Количество водопрочных агрегатов изменялось в пределах 19,3–35,6 %, максимальная гигроскопичность – 2,98–3,55 %, равновесная плотность – 1,46–1,84 г/см3. Оптимальная плотность находилась в пределах 1,2–1,3 г/см3. Отметим, что агрофизические показатели плодородия опытного участка находятся на уровне допустимых значений для данного типа почв.
Было заложено два полевых опыта с яровыми пшеницей и ячменем по двухфакторной системе: с обработкой семян микробиологическими удобрениями «Азотовит» + «Фосфатовит» (2+2 л/т) и контроль (без предпосевной обработки семян) (фактор А).
В опыте применяли минеральные удобрения (фактор Б) по схеме: контроль (без удобрений); N35 – аммиачная селитра = 1,0 ц/га; N35 – аммиачная селитра = 1,4 ц/га; N35 – аммиачная селитра = 1,9 ц/га; N35P35K.35 – азофоска (16:16:16) = 2,1 ц/га
Площадь делянок в опыте – 100 м2, площадь учетных делянок – 50 м2. Повторность – трехкратная.
Объект исследований – яровая пшеница – сорт Гранни, яровой ячмень – сорт Владимир. Для посева использовались семена 1-го класса посевного стандарта.
Полевые работы на опытном участке проводились с учетом погодных условий региона и требованиями яровых зерновых культур.
Предшественник – озимая пшеница. Осенью – дискование МТЗ 1221 + БДТ-7 во II декаде августа, зяблевая вспашка МТЗ 1221+ ПЛН 5-35 – 28 августа. Далее – ранневесеннее боронование БЗТС-1,0, культивация МТЗ 1221+КПЭ-3,8.
Внесение минеральных удобрений в опыте проводили разбросным методом агрегатом МТЗ 1221 + РУН-1 под культивацию почвы в соответствии со схемой исследований.
Перед посевом семена протравливали препаратом «Шансил Трио, КС» (40+60+60) в дозе 0,4 л/т. Затем проводили обработку части семян биологическими препаратами «Азотовит» и «Фосфатовит» в дозе 2 + 2 л/т. Приготовление рабочего раствора и обработку семян производили в соответствии с рекомендациями производителя препаратов непосредственно перед посевом с помощью ручного опрыскивателя ОП-2PALISAD.
Посев яровой пшеницы и ярового ячменя проводился на глубину 3,5–4,5 см сплошным рядовым способом сеялкой СЗ-5,4. Срок посева – I декада мая. Норма высева – 5,1 млн шт/га для яровой пшеницы, 5,5 млн шт/га – для ярового ячменя. После посева на всех вариантах проводилось прикатывание 3ККШ-6. Все агротехнические приемы проводились в оптимальные сроки.
Уборка зерновых культур осуществлялась сплошным методом селекционным комбайном TERRION-SAMPO SR2010.
Результаты и их обсуждение. Яровая пшеница и ячмень предъявляют высокие требования к уровню минерального питания. Высокие урожаи этих зерновых культур можно получать только на хорошо окультуренных суглинистых почвах [4, 5].
В данной работе проведен анализ агрохимических показателей почвенных проб, в том числе на уровень pH почвенного раствора (солевой) и содержания гумуса в почве (рис. 2–4).
Уровень кислотности pH 5,5–7 соответствует наиболее агрономически благоприятной структуре почвы, высокому качеству гумуса и оптимальному водному режиму. В условиях данного исследования почва опытного участка характеризовалась как среднекислая (рНсол 4,6–5,0).
Рис. 2. Содержание pH почвенного раствора (солевой) в опытной темно-серой лесной почве
до посева и после уборки зерновых (средние по опытам)
The pH of the soil solution (saline) in the experimental dark gray forest soil before sowing
and after harvesting grain (average according to experiments)
При анализе данных существенного изменения кислотности почв (pH 4,63–4,73) до и после вегетационного периода яровой пшеницы и ячменя не выявлено. Тем не менее зафиксировано повышение кислотности почвы с увеличением вносимых доз минеральных удобрений, где минимальные значения находились на вариантах N – 1,9 ц/га (pH 4,63) и NPK – 2,1 ц/га (pH 4,63–4,66).
По результатам анализов проб, выявлено варьирование содержания гумуса в почве до посева от 4,00 до 4,43 %, и после посева – от 3,86 до 4,23 %. Отмечено снижение содержания гумуса по всем вариантам использования удобрений к уборке яровой пшеницы и на контроле. Максимальное снижение гумуса в течение вегетационного периода пшеницы выявлено на контрольном варианте без внесения удобрений (на 0,30 %). Варианты с внесением NPK – 2,1 ц/га и N – 1,9 ц/га характеризовались наиболее низким снижением показателя гумуса за вегетационный период яровой пшеницы (от –0,10 до –0,17 %).
Отметим, что тенденция по динамике содержания гумуса в почве, сформировавшаяся в опыте с яровой пшеницей, была очень близкой и в опыте с яровым ячменем.
Рис. 3. Содержание гумуса в опытной темно-серой лесной почве
до посева и после уборки пшеницы, %
Humus content in the experimental dark gray forest soil
before sowing and after harvesting wheat, %
Рис. 4. Содержание гумуса в опытной темно-серой лесной почве
до посева и после уборки ячменя, %
Humus content in the experimental dark grey forest soil before sowing
and after harvesting of barley, %
Проанализировав динамику содержания нитратного и аммонийного азота в почве, констатируем их снижение ко времени уборки по сравнению с первой половиной вегетации яровой пшеницы. Так, максимальное содержание в почве N-NO3 выявлено после внесения минеральных удобрений по вариантам, которые увеличивали содержание в почве азота на 1,0–9,8 мг/кг по сравнению с контрольным вариантом (табл. 1).
Таблица 1
Агрохимические показатели почвы по вариантам опыта в динамике
(на примере яровой пшеницы)
Agrochemical indicators of the soil according to the experience options in dynamics
(using the example of spring wheat)
|
семян |
Без обработки микробиологическими удобрениями Азотовит + Фосфатовит (2+2 л/т) |
|||||
|
Вариант уровня минерального питания |
||||||
|
Контроль (без удобрений) |
N 1,0 ц/га |
N 1,4 ц/га |
N 1,9 ц/га |
NPK 2,1 ц/га |
||
|
N-NO3, мг/кг |
11,3 11,8 |
13,2 13,0 |
14,4 13,4 |
16,7 16,3 |
16,5 21,0 |
|
|
8,9 8,4 |
10,0 8,0 |
11,3 8,9 |
14,9 10,4 |
10,7 11,4 |
||
|
6,4 6,5 |
7,4 6,9 |
9,3 6,9 |
10,0 7,2 |
7,4 7,3 |
||
|
3,0 3,6 |
3,9 2,8 |
3,7 3,1 |
4,3 3,1 |
3,6 3,0 |
||
|
N-NH4, мг/кг |
4,5 4,2 |
9,9 9,8 |
10,1 10,2 |
11,5 11,6 |
12,0 11,4 |
|
|
6,8 5,8 |
14,3 14,6 |
15,7 14,1 |
16,8 15,2 |
13,8 13,3 |
||
|
4,9 5,3 |
12,4 18,7 |
13,9 19,0 |
13,7 18,9 |
12,1 14,2 |
||
|
3,6 4,6 |
7,1 9,4 |
7,4 12,2 |
9,5 15,5 |
7,6 12,1 |
||
|
мг/кг |
202 208 |
201 193 |
209 189 |
183 188 |
274 272 |
|
|
197 205 |
197 208 |
182 233 |
173 229 |
314 334 |
||
|
174 184 |
168 171 |
177 183 |
164 175 |
237 254 |
||
|
165 170 |
174 171 |
162 168 |
168 165 |
247 221 |
||
|
Содержание в почве K2O, мг/кг |
166 170 |
171 176 |
170 164 |
186 168 |
198 210 |
|
|
138 133 |
130 134 |
132 136 |
140 135 |
174 184 |
||
|
153 143 |
150 156 |
154 146 |
144 146 |
181 183 |
||
|
152 140 |
150 151 |
144 149 |
148 142 |
186 178 |
||
В опыте нитраты обладали высокой подвижностью и, как следствие, вымывались из почвы, особенно в первую половину вегетации пшеницы, когда отмечалось высокое количество выпавших осадков. Содержание в почве N-NO3 неизменно снижалось к концу вегетации культуры, после ее уборки содержание N-NO3 без обработки микробиологическими удобрениями составляло от 3,0 (контроль) до 4,3 мг/кг (N – 1,9); на фоне обработки семян Азотовит, 2 л/т + Фосфатовит, 2 л/т – от 3,6 (без внесения удобрений) до 3,0 мг/кг N-NO3.
Выявлена тенденция снижения нитратного азота по фазам кущения, цветения и после уборки на фоне обработки семян микробиологическими удобрениями по сравнению с теми же вариантами без обработки. Таким образом, предположим, что работа микробиологических удобрений в почве способствовала более интенсивному потреблению минерального азота в почве растениями пшеницы.
С учетом среднекислой реакции почвенного раствора опытного участка (рНсол 4,6–5,0) процесс нитрификации был замедлен. Отметим, что по результатам анализов максимальное содержание в почве N-NH4 выявлено в фазу кущения – на фоне без обработки микробиологическими удобрениями и в то же время в фазу цветения – на фоне применения микробиологических удобрений в качестве обработки семян пшеницы. Максимальный показатель N-NH4 отмечен в период фазы кущения на варианте N – 1,9 (16,8; +10,0 мг/кг к контролю) на фоне без обработки микробиологическими удобрениями и в фазу цветения на вариантах N – 1,4 (19,0; +12,2 мг/кг к контролю), N – 1,9 (18,9; +12,1 мг/кг к контролю) на фоне обработки семян микробиологическими удобрениями.
На основании данных таблицы 1 по показателям содержания подвижных форм фосфора и калия на вариантах опыта, можно сказать, что на период перед посевом обеспеченность почвы данными элементами находилась на уровне оптимальных для яровой пшеницы значений. Так, содержание фосфора по вариантам опыта колебалось в пределах 183–274 мг/кг почвы, а калия – 164–210 мг/кг почвы, при этом максимальные показатели, по понятным причинам, были получены на вариантах с внесением NPK-удобрения.
С течением вегетации происходило изменение содержания данных элементов питания в почве по вариантам опыта в сторону уменьшения. Так, наибольшее снижение содержания в почве подвижного фосфора было отмечено к моменту вступления яровой пшеницы в фазу цветения, содержание калия же максимально уменьшалось в фазу кущения культуры. Это соответствует максимальному потреблению данных элементов растениями яровой пшеницы.
При сравнении уровня содержания подвижных фосфора и калия на вариантах опыта видно, что микробиологические препараты способствовали повышению содержания подвижных форм фосфора и калия в критические периоды развития культуры, что положительно отразилось на дальнейшем ее развитии.
К плодородию почвы относят не только уровень содержания в ней питательных элементов, но также и ее агрофизические свойства [3, 6]. Агрофизические параметры пахотного слоя почвы в течение вегетационного периода претерпевают постоянные изменения (табл. 2).
Таблица 2
Урожайность яровых зерновых культур при использовании микробиологических удобрений на фоне минеральных удобрений, ц/га
Yield of spring grain crops when using microbiological fertilizers against the background
of mineral fertilizers, c/ha
|
Культура |
Обработка семян |
Вариант уровня минерального питания |
|||||||||
|
без удобрений |
N, 1,0 ц/га |
N, 1,4 ц/га |
N, 1,9 ц/га |
NPK, 2,1 ц/га |
|||||||
|
2022 2023 |
|
2022 2023 |
|
2022 2023 |
|
2022 2023 |
|
2022 2023 |
|
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
Яровая пшеница |
Без обработки |
29,1 31,6 |
30,4 |
36,8 38,1 |
37,5 |
42,3 43,8 |
43,1 |
45,9 46,3 |
46,1 |
50,9 52,6 |
51,8 |
|
Азотовит + Фосфатовит (2+2 л/т) |
33,9 34,1 |
34,0 |
42,6 43,5 |
43,1 |
44,1 45,7 |
44,9 |
47,0 48,4 |
47,7 |
52,4 54,2 |
53,3 |
|
Окончание табл. 2
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
Яровой ячмень |
Без обработки |
31,6 32,8 |
32,2 |
36,0 39,5 |
37,8 |
38,6 43,4 |
41,0 |
44,2 48,5 |
46,4 |
44,8 49,7 |
47,3 |
|
Азотовит + Фосфатовит (2+2 л/т) |
32,5 33,4 |
33,0 |
38,1 42,4 |
40,3 |
40,4 45,8 |
42,2 |
46,7 49,0 |
47,9 |
48,3 52,3 |
50,5 |
Заключение. Максимальная продуктивность растений зерновых культур была сформирована на вариантах с применением «Азотовит» + «Фосфатовит» (2 + 2 л/т). В опыте с яровой пшеницей урожайность составила 53,3 ц/га (NPK – 2,1 ц/га), 47,7 ц/га (N – 1,9 ц/га), что на 57,2 и 40,7 % соответственно больше показателя урожайности варианта без внесения удобрений. В опыте с яровым ячменем наблюдались похожие результаты: 50,5 ц/га (NPK – 2,1 ц/га), 47,9 ц/га (N – 1,9 ц/га).
1. Vinogradov DV, Sokolov AA, Cherkasov OV, et al. The phytosanitary condition of grain crops in the conditions of Ryazan region. Mezhdunarodnyj tekhniko-ekonomicheskij zhurnal. 2016;5:57-63. (In Russ). EDN: https://elibrary.ru/XBDVWJ.
2. Sokolov AA, Vinogradov DV. Efficiency of humic preparation Gumi 80 in productivity increase and stability of plants of barley to root gnilyam. Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotehnologicheskogo universiteta im. P.A. Kostycheva. 2016;3:103-106. (In Russ). EDN: https://elibrary.ru/WYJOFZ.
3. Ushakov RN, Levina VI, Ruchkina AV, et al. Some parametres of stability of agrogray soil. Agrohimiya. 2019;4:11-22. (In Russ). https://doi.org/10.1134/S0002188119040124. EDN: https://elibrary.ru/ZBGQMX.
4. Nikitina VI, Kolichenko AA, Khalipsky AN. Yield of early maturing spring wheat varieties in different natural and climatic zones of the Krasnoyarsk Region. Bulliten KrasSAU. 2023;6:3-11. (In Russ.). https://doi.org/10.36718/1819-4036-2023-6-3-11. EDN: https://elibrary.ru/OKVMNE.
5. Ushakov RN. The activity of soil microorganisms is an indicator of the sustainability of agriculture. Zemledelie. 2006;1:14-15. EDN: https://elibrary.ru/HTOXJR.
6. Khalipsky AN, Churakov AA, Popova HM. Results of competitive testing of potato varieties in the environmental conditions of the Krasnoyarsk forest-steppe. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022;981(2):022034.
