Урожайность сельскохозяйственных культур часто ограничивается недостатком питательных веществ, необходимых им в силу биологических потребностей. В ряде исследований, проведенных в зоне светло-каштановых почв, доказано, что при регулярном орошении главным фактором, лимитирующим продуктивность посевов сельскохозяйственных культур, является именно недостаток элементов питания в почве в доступной для растений форме.
В результате проведенных исследований нами обоснованы и экспериментально определены приемы оптимизации формирования запланированных урожаев столовой свеклы на светло-каштановых почвах Волго-Донского междуречья в трехфакторном полевом опыте путем дифференциации по фазам роста и развития растений, предполивных порогов влажности почвы и глубины увлажняемого слоя с последовательным чередованием больших и малых поливных норм и внесения расчетных доз минеральных удобрений. Фактор А – режим орошения. Назначение вегетационных поливов при дифференциации предела снижения влажности почвы по фазам роста и развития столовой свеклы по схеме: всходы – начало формирования корнеплода, начало формирования корнеплода – техническая спелость, техническая спелость – уборка урожая: 80–80–70 % НВ (А1); 80–70–70 % НВ (А2); 80–70–60 % НВ (А3). Фактор В – глубина расчетного слоя увлажнения. Обеспечение заданных порогов влажности в слое почвы: 0,3 м (В1); 0,3 и 0,6 м (В2); 0,6 м (В3). Фактор С – дозы удобрений, рассчитанные на получение запланированного урожая (табл. 1): вариант С1 – без удобрений (контроль); вариант С2 – N128 Р70 К58 – 40 т/га; вариант С3 – N192 Р105 К87 – 60 т/га; вариант С4 – N256 Р140 К116 – 80 т/га; вариант С5 – N320 Р175 К145 – 100 т/га. В комплексной взаимозависимости установлены параметры формирования урожая при различном сочетании урожаеобразующих факторов [1, 2, 3].
Подзона светло-каштановых почв Волго-Донского междуречья, полностью входит в состав Волгоградской области. Занимает она территорию северо-западного правобережья Волги. Южная граница природно-мелиоративной области проходит по трассе Волго-Донского судоходного канала им. В.И. Ленина и Цимлянскому водохранилищу.
Почвообразующие породы подзоны разнообразны как по возрасту, так и по минеральному составу. Рельеф региона не однороден. Светло-каштановые почвы Волго-Донского междуречья средне- и тяжелосуглинистые, слабосолонцеватые, сформированы в основном на лесовидных суглинках, которые иногда сменяются песками и супесями. Несолонцеватые почвы, составляющие небольшой процент, сформированы на породах более легкого механического состава или тяжелых суглинках, подстилаемых песком, супесями. Климат, где проводились исследования, характеризуется континентальностью, засушливостью и изменчивостью.
Согласно рекомендациям опытной станции программирования урожаев Волгоградской ГСХА коэффициент возмещения выноса азота с учетом слабой окультуренности почв принимали – 1,0. В зависимости от степени обеспеченности почв Р2О5 и К2О коэффициенты возмещения выноса питательных веществ растениями столовой свеклы были приняты следующие – 1,25 по фосфору и 0,25 по калию. На основании анализа предшествующих исследований в опыте был принят следующий вынос основных питательных веществ одной тонной продукции с учетом побочной по N – 4,5; Р2О5 – 1,6; К2О – 7,0 кг.
Активная реакция почвенного раствора нейтральная или слабощелочная (рН 7,29–7,85). Подвижным фосфором почвы обеспечены средне (70,0 до 84,0 мг на 1 кг почвы), а обменным калием – высоко (311–346 мг на 1 кг почвы), запасы азота в почве – низкие. Содержание гумуса колеблется в пределах 0,70–2,21 % с заметным убыванием вниз по профилю.
При расчете доз минеральных удобрений учитывали уровень планируемой урожайности, осредненный для почвенно-климатических условий Волго-Донского междуречья, вынос основных питательных веществ, коэффициенты возмещения выноса согласно методике профессора В.И. Филина (таблица).
Рис. 1. Изменение содержания гумуса в 1,5-м слое почвы
Дозы внесения минеральных удобрений (NРК кг д. в./га) и системы их применения в полевых опытах в посевах столовой свеклы сорта Болтарди
|
Доза минеральных удобрений (NРК кг д. в./га) |
Планируемая урожайность, т/га |
Система применения удобрений |
||
|
под основную обработку |
под предпосевную культивацию |
подкормка в фазу 7 настоящего листа |
||
|
Без удобрений |
контроль |
– |
– |
– |
|
N128 Р70 К58 |
40 |
Р70 К58 |
N64 |
N64 |
|
N192 Р105 К87 |
60 |
Р105 К87 |
N96 |
N96 |
|
N256 Р140 К116 |
80 |
Р140 К116 |
N128 |
N128 |
|
N320 Р175 К145 |
100 |
Р175 К145 |
N160 |
N160 |
Для оценки питательного режима светло-каштановой почвы Городищенского района ежегодно на каждом варианте полевых опытов отбирались образцы пахотного (0,0–0,30 м) и подпахотного (0,30–0,60 м) слоев почвы перед посевом и после уборки последнего урожая корнеплодов (рис. 2). Все образцы почвы были проанализированы на содержание аммонийного 
и нитратного 
азота. Наличие запасов минерального азота (N) в корнеобитаемом слое почвы равно сумме аммонийного и нитратного азота 
. В этих же образцах почвы было определено содержание подвижного фосфора (Р2О5) и калия (К2О).
а
б
Рис. 2. Содержание питательных веществ в светло-каштановой почве (80–80–70 % НВ): а – перед посевом; б – после уборки урожая
К началу июня на светло-каштановых почвах Волго-Донского междуречья, благодаря своевременно разделанной, хорошо аэрируемой рыхлой почве, проведению предпосевного и провокационного поливов, на поле нет сорной растительности, интенсивно протекают процессы аммонификации и нитрификации. В почве накапливалось большое количество минерального N. Мы изучали три варианта режима орошения почвы: 80–80–70 % НВ, 80–70–70 % НВ, 80–70–60 % НВ.
По данным многих исследователей, установлено, что эффективность повышенных доз удобрений резко возрастает при оптимальном поливном режиме. Н.К. Балябо, С.Г. Васильева и А.И. Зверева (1969) отмечали тесную связь между эффективностью повышенных доз удобрений и поливным режимом. Авторы сделали вывод, что при взаимодействии удобрений и поливов проявляется общая закономерность, в силу которой для получения полного эффекта от повышенных доз удобрений необходимо поддерживать и более высокий уровень влажности [4, 5, 6].
В изучаемых нами вариантах фосфорные и калийные удобрения вносили под основную обработку, 1 подкормку аммиачной селитрой (1/2) проводили при посеве, с семенами, это давало эффективное распределение удобрений в пахотном слое и обеспечивало питание свекловичных растений, так как при отсутствии развитой корневой системы использование основного удобрения ограничено, 2 подкормку проводили (1/2) с поливной водой в фазу 7 настоящего листа. Фосфорные и калийные удобрения вносили под основную обработку, вследствие слабой подвижности фосфора в почве и ограниченном передвижении калия в почве.
При поддержании предполивной влажности почвы на уровне 80–80–70 % НВ содержание минерального азота перед посевом в варианте без использования удобрений за годы исследований было значительно ниже, по сравнению с вариантами N128P70K58, N192P105K87, N256P140K116, N320P175K145, и составляло 18,2 мг/кг в пахотном слое почвы и 17,6 мг/кг в подпахотном. К концу вегетации столовой свеклы запасы минерального азота на светло-каштановой почве резко уменьшались на всех изучаемых вариантах в 2,2 раза на контроле до 4 раз при внесении N320P175K145 в пахотном слое почвы, а в подпахотном в 1,5–3,5 раза.
Анализируя полученные данные, наилучшие условия азотного питания растений в начальный период вегетации (после посева) в изучаемых вариантах опыта в годы исследований удалось создать при внесении N192, N256, N320 в пахотном слое почвы – от 32,6 до 37,3 мг/кг (более 30 мг N/кг почвы).
Внесение фосфорных удобрений от 70 до 175 кг/га в составе полного минерального удобрения (Р70, Р105, Р140, Р175) способствовало увеличению концентрации подвижных фосфатов в пахотном слое почвы от 26,8 до 41,8 мг/кг. Потребление фосфора растениями столовой свеклы в процессе формирования корнеплода приводило к уменьшению концентрации подвижных форм фосфора преимущественно в пахотном слое почвы. Так, на контроле перед посевом содержание подвижного фосфора в пахотном слое составляло 20,3 мг/кг, в подпахотном 14,4 мг/кг, а после уборки урожая от 16,1 мг/кг в пахотном слое до 10,2 мг/кг в подпахотном. В варианте при повышенной дозе внесения фосфора (Р175) перед посевом содержание подвижного фосфора в пахотном слое почвы было 41,3 мг/кг, в подпахотном 19,2 мг/кг, а к уборке 32,3 мг/кг (0,0–0,3 м) и 17,6 мг/кг (0,3–0,6 м). Потребление подвижного фосфора в остальных вариантах (Р70, Р105, Р140) принимало промежуточное значение между контролем и Р175.
В результате исследований (2005–2007 гг.) по полученным данным наилучшие условия фосфорного питания в первый период вегетации (после посева) в пахотном слое на светло-каштановых почвах были созданы в вариантах при внесении Р105, Р140, Р175 (более 30 мг/кг Р2О5/кг почвы).
Концентрация подвижного калия на светло-каштановой почве опытного поля высокая. Так, на контроле концентрация подвижного калия в пахотном слое почвы составляла 334–336 мг/кг, а в подпахотном 303–307 мг/кг. В результате проведенных исследований можно сделать вывод, что на всех изучаемых вариантах перед посевом столовой свеклы обеспеченность калием была вполне достаточной, для формирования высоких урожаев корнеплодов столовой свеклы – от 356–358 мг/кг в пахотном слое почвы при внесении К58 до 414–419 мг/кг при К175. После уборки урожая содержание подвижного калия незначительно уменьшалось на изучаемых вариантах до 302–315 мг/кг в пахотном слое почвы на контроле, и до 384–399 мг/кг при внесении К175 (в слое 0,0–0,3 м).
При снижении предполивной влажности почвы до 80–70–70 % НВ и 80–70–60 % НВ содержание подвижных форм азота, фосфора и калия было большим на изучаемых вариантах по сравнению с уровнем 80–80–70 % НВ. После уборки урожая корнеплодов столовой свеклы в пахотном слое содержание питательных веществ увеличилось по азоту (N) – на 1,2–1,5 мг/кг, по подвижному фосфору (Р2О5) – на 1,1–2,1 мг/кг, по (К2О) – на 8–15 мг/кг.
Увеличение содержания подвижных форм минеральных удобрений наблюдалось при уменьшении предполивной влажности почвы (70–60 % НВ), так как при недостатке оросительной воды уменьшалась растворяемость удобрений и поглощение растворяемых питательных веществ корневой системой. При недостатке оросительной воды азот накапливается в пахотном слое почвы и оказывает негативное влияние на рост и развитие растений столовой свеклы. Медленнее происходит переход фосфора в усвояемые формы для растений при недостатке воды, в результате фосфор накапливается в почве в наименее доступной для растений форме. При переменном увлажнении и подсушивании почвы калий накапливается в почве в необменной форме.
Таким образом, для рационального применения повышенных доз удобрений, при получении планируемых урожаев столовой свеклы на светло-каштановых почвах, необходимо поддерживать влажность почвы на уровне 80–80–70 % НВ, так как при этом увеличивается усвояемость питательных веществ растениями и это способствует лучшему развитию корневой системы.