Влияние минеральных удобрений на питательный режим почвы, урожайность и качество корнеплодов сахарной свеклы

В странах с умеренным климатом, где возделывание тропической культуры сахарного тростника невозможно, сахарная свекла остается единственным источником сырья для крупнотоннажного производства сахара. Поэтому и в мировых масштабах в целом, и, особенно, в масштабах нашей страны свекловичный сахар остается перманентной и значительной составляющей пищевого баланса (Шпаар Д., 2004) [6].

Сахарная свекла предъявляет высокие требования к условиям произрастания, в том числе, и к плодородию почвы. В повышении урожая и улучшения качества сахарной свеклы значительная роль принадлежит правильной системе удобрения. Поэтому в задачу исследований входило изучение влияния различных норм и сочетаний минеральных удобрений на урожайность и качество этой культуры.

Методика исследований. Почва опытного участка — чернозем выщелоченный слабогумусный сверхмощный тяжелосуглинистый. Содержание гумуса 2,7−2,9%, активная кислотность -6,4−6,7, обменная- 5,1−5,4, гидролитическая кислотность 1,9−2,8 мг-экв/100 г почвы, сумма поглощенных оснований 28,8−32,4, емкость катионного обмена 31,6−34,3 мг-экв/100 г почвы, степень поглощенных оснований 91,2−94,4%. Содержание минерального азота в почве (N-NO₃+N-NH₄) составило 20−40 мг/кг, подвижного фосфора и обменного калия по Чирикову, соответственно Р₂О₅ — 60−130, К₂О — 200−330 мг/кг [4]. Схема опыта представляет ¼ выборки трехфакторного опыта, в котором изучалось сочетание доз и видов минеральных удобрений (азотные, фосфорные и калийные). За единичную норму удобрений принято: N₄₀Р₄₀К₄₀.

Таблица 1.

Схема опыта.

Минеральные удобрения вносили под основную обработку почвы вручную. В качестве азотного удобрения был использован сульфат аммония, фосфорного — суперфосфат двойной и аммофос, калийного — хлористый калий. Погодные условия 2012; 2014 годов были благоприятными для формирования продуктивного агроценоза сельскохозяйственных культур, поэтому урожайность сахарной свеклы была достаточно высокой и колебалась в среднем за три года от 448,9 до 633,5 ц/га.

Во время вегетации растений проводились биометрические наблюдения, прослеживалась динамика содержания азота, фосфора и калия в почве и растениях, проводился учет урожая корнеплодов и его качество.

Результаты исследований. При разработке оптимальных условий питания для сахарной свеклы необходимо учитывать, что эффективность каждого вида удобрений зависит от обеспеченности почвы питательными веществами. В этой связи необходимо было определить содержание минерального азота, подвижного фосфора и обменного калия в черноземе выщелоченном в зависимости от вносимых минеральных удобрений [1].

Максимальное содержание азота, фосфора и калия в почве под сахарной свеклой — в начале вегетации растений. К середине вегетации происходит значительное уменьшение их содержание, а к уборке — их минимальное количество, что, несомненно, связано с интенсивным поглощением растениями сахарной свеклы элементов минерального питания для формирования вегетативных и репродуктивных органов.

Как показали исследования А. А. Шмука (1950), А. И. Симакина (1983) и А. Х. Шеуджена (2015) в черноземе выщелоченном азот находится в первом минимуме, поэтому сельскохозяйственные растения наиболее отзывчивы на внесение азотных удобрений [2,5]. Доступными формами азота в почве для растений является его нитратная и аммонийная формы. Нитраты, находясь в почвенном растворе, не поглощаются коллоидами, поэтому быстро мигрируют по профилю почвы. Возможно, с этим, а также с процессами денитрификации и иммобилизации и связано низкое содержание нитратного азота в почве [3].

В среднем за три года исследований количество нитратной формы азота в 0−20 см слое почвы при внесении полного удобрения в двойных (222) и тройных дозах (333) значительно выше, чем на контроле. Так, в этих вариантах в начале вегетации содержание нитратов превышало контроль на 4,6и 4,9 мг/кг соответственно.

На содержание нитратного азота в почве в условиях севооборота значительное влияние оказали азотные удобрения, в этом варианте содержание нитратов было на 3,7 мг/кг выше неудобренного фона.

Фосфорные, калийные и одинарные нормы полного удобрений его содержание повышали несущественно, незначительное его количество в почве в вариантах 000, 020, 002 и 111, по-видимому, связано с поглощением растениями этой формы азота, где невысокие дозы удобрения существенно не пополняли его запасы. К концу вегетации сахарной свеклы количество нитратов в почве было минимальным и составляло в среднем по опыту 6,8 мг/кг почвы.

Наблюдение за динамикой содержания аммонийного азота в почве показало, что его количество в большей степени зависит от вносимых норм азотных удобрений (таблица 2).

Так, полное удобрение в двойной дозе увеличивает содержание N-NH₄ в фазу всходов на 7,5 мг/кг, в фазу смыкания рядков _ 5,1 мг/кг почвы и на 4,1 мг/кг _ в фазу полной спелости. При внесении тройной дозы соответственно на 6,3; 7,8 и 4,1 мг/кг почвы.

Таблица 2.

Динамика содержания аммонийного азота (N-NH₄₎ в почве под сахарной свеклой, мг/кг сухой почвы.

Следует отметить, что в середине вегетации по сравнению с началом содержание аммонийного азота несколько возросло, что вероятно связано с процессами аммонификации и нитрификации, проходящими под воздействием высоких температур и выпавших осадков. Значительное влияние на содержание аммонийного азота также оказали азотные удобрения, в этом варианте содержание аммония было на 3,2 мг/кг почвы выше неудобренного фона. Таким образом, в сравнении с контролем внесение удобрений увеличивало содержание минерального азота в пахотном слое почвы и обеспечивало сахарную свеклу лучшим питанием во все фазы роста и развития. Наибольшее количество подвижного фосфора отмечалось в начале вегетации сахарной свеклы и варьировало от 96,1 до 158,0 мг/кг почвы. Наименьшим оно было на контрольном варианте (таблица 3).

Таблица 4.

Динамика содержания подвижного фосфора (P₂O₅) в почве под сахарной свеклой, мг/кг сухой почвы.

Анализ данных показал, что содержание подвижного фосфора в почве увеличивалось в зависимости от вносимых удобрений и наибольшее его количество было в вариантах P₈₀, N₈₀P₈₀K₈₀ и N₁₂₀P₁₂₀K₁₂₀. Если на контроле содержание подвижного фосфора составляло в 0−20 см слое почвы 96,1 мг/кг, то в вышеперечисленных вариантах этот показатель достоверно повысился на 55,1 мг/кг, 52,3 и 61,9 мг/кг почвы соответственно. Действие единичной (111) дозы полного удобрения, азотных и калийных удобрений в двойной дозе практически не повлияло на содержание подвижного фосфора в пахотном 0−20 см слое почвы. В дальнейшем отмечена общая тенденция постепенного снижения количества подвижного фосфора в почве. В конце вегетации содержание этого элемента снизилось в среднем до37,8−79,4 мгкг почвы. Таким образом, в период выращивания сахарной свеклы содержание подвижного фосфора в пахотном слое почвы, как и азота, в значительной степени зависело от количества применяемых удобрений.

Содержание обменного калия в почве при выращивании сахарной свеклы так же изменялось под действием применяемых удобрений (таблица 4).

Таблица 4.

Динамика содержания обменного калия (К₂О) в почве под сахарной свеклой, мг/кг сухой почвы.

Максимальное количество калия в почве было в начале вегетации сахарной свеклы и составляло 229,0−307,6 мг/кг почвы. В этот период обеспеченность почвы калием была наиболее высокой в варианте с внесением двойной дозы калийного удобрения (002), а так же полного удобрения в двойной (222) и тройной дозах (333). Количество калия в этих вариантах по сравнению с контролем возрастало на 69,6; 60,8 и 78 мгкг почвы. Что же касается вариантов с односторонним внесением азотных (200), фосфорных (020) удобрений, а также полного удобрения в единичной дозе (111), то, очевидно, что действие этих удобрений не оказало существенного влияния на содержание обменного калия в почве. Такая закономерность сохранялась до самой уборки. Уровень содержания обменного калия в почве различалось и в период вегетации растений. Так в середине вегетации, с ростом и развитием растений сахарной свеклы, содержание обменного калия в почве в среднем по опыту уменьшилось на 45 — 46%, по сравнению с фазой всходов, то в конце вегетации количество калия уменьшалось в среднем на 15,5−16% по сравнению с предыдущим периодом. Следовательно, количество обменного калия в почве зависит в значительной степени от применяемых удобрений при возделывании сахарной свеклы. Наибольшее его количество содержится в почве при внесении полного удобрения в двойной и тройной дозах, а также калия в двойной дозе в течение всего вегетационного периода культуры. минеральный удобрение сахарный свекла Таким образом, на чернозёме выщелоченном применение двойных доз азотных, фосфорных и калийных удобрений, а также полного удобрения в двойной и тройной дозах, оказывает существенное положительное влияние на содержание одноименных элементов минерального питания, обеспечивающие благоприятный пищевой режим в период роста и развития культуры.

Удобрения способствовали более интенсивному поступлению азота, фосфор и калия в растения сахарной свеклы.

В удобренных вариантах содержание азота в растениях сахарной свеклы по фазам вегетации, относительно неудобренного фона в среднем возросло на 1,7−2,5% (рисунок 1). Наибольшее содержание этого элемента в растениях сахарной свеклы наблюдалось в фазу смыкания рядков, а затем происходит перераспределение азота в генеративные органы. Максимальное значение содержания азота получены при внесении полного удобрения в двойной и тройной дозах. В этих вариантах содержание азота в растениях возросло на 0,16 и 0,19% соответственно.

Рисунок 1- Динамика содержания азота в растениях сахарной свеклы, % сухой массы Вносимые минеральные удобрения отражались на поглощении и содержании в растениях сахарной свеклы фосфора (рисунок 2). Так относительно неудобренного фона содержание этого элемента под влиянием удобрений в среднем возросло на 1,7−2,5%.

Лучшие результаты получены при внесении N₈₀P₈₀K₈₀ и N₁₂₀P₁₂₀K₁₂₀. Содержание фосфора в корнеплодах свеклы в этих вариантах повысилось на 0,19−0,18% соответственно по сравнению с неудобренным фоном.

Рисунок 2 — Динамика содержания фосфора в растениях сахарной свеклы, % сухой массы Содержание калия в растениях сахарной свеклы и корнеплодах на всех вариантах опыта по сравнению с азотом, а особенно с фосфором, было более высоким (рисунок 3). При внесении полного удобрения содержание его в растении сахарной свеклы увеличился на 1,5−1,7% на сухое вещество, по сравнению с контролем. Наибольшее увеличение количество этого элемента было отмечено в вариантах с внесением N₈₀P₈₀K₈₀ и N₁₂₀P₁₂₀K_120. В этих вариантах содержание калия в корнях превысило контроль на 0,7−0,8% на сухое вещество соответственно.

Рисунок 3 — Динамика содержания калия в растениях сахарной свеклы, % сухой массы В среднем за три года исследований был получен достаточно высокий урожай корнеплодов сахарной свеклы (таблица 5). Средняя урожайность составляла около 550 цга (прибавка составляет от14,3% до 41,1%).

Таблица 5.

Урожайность и качество корнеплодов сахарной свеклы в зависимости от видов и доз минеральных удобрений (2012;2014 гг.).

Анализируя полученные данные можно заключить, что внесение отдельно азотных, фосфорных и калийных удобрений способствовало увеличению урожайности сахарной свеклы на 64,1, 77,9, и 105,5 ц/га соответственно, т. е. фосфорные и калийные удобрения оказали наибольшее влияние на урожайность сахарной свеклы, нежели азотные.

Внесение минеральных удобрений в различных нормах значительно повысило урожайность этой культуры. Наименьшее влияние на этот показатель получен в варианте с единичными дозами удобрений. Здесь урожайность составила 556,9 ц/га, что на 24,1% выше, чем на контроле.

Максимальная урожайность корнеплодов получена при внесении азотных, фосфорных и калийных удобрений в равных сочетаниях в двойных и тройных дозах и составила 620,3 и 633,3 ц/га. В этих вариантах прибавка урожайности составляет 171,4 и 184,6 ц/га, по сравнению с неудобренным фоном.

Внесение минеральных удобрений оказало влияние и на содержание сахара в корнеплодах сахарной свеклы (таблица 5). Наши исследования показали, что сахаристость корнеплодов по вариантам опыта колебалась от 14,0 до 18,7%.

Фосфорные и калийные удобрения повышают сахаристость корнеплодов по сравнению с неудобренным фоном во все года исследований. Исключение фосфора и калия из питательной смеси приводит к снижению сахаристости корнеплодов.

В среднем за три года исследований сахаристость корнеплодов по вариантам опыта колебалась от 14,0 до 18,7%. Минимальная сахаристость была при внесении повышенных доз азота (200) и составила 15,3%, что на 1,3% выше, чем на контроле. Внесение единичной дозы N₄₀P₄₀K₄₀ привело к увеличению качества сахарной свеклы, в этом варианте содержание сахара составило 17,1%, что на 3,1% выше неудобренного фона.

Наилучшие результаты получены в вариантах с внесением двойных (222) доз NPK в равных сочетаниях в этих вариантах сахаристость в среднем за три года исследований составила 18,7.

Сбор сахара варьировал в среднем за три года от 62,8 до 116,0 ц/га и наименьшим был на контрольном варианте. Максимальным он был получен при внесении двойных доз NPK в равных сочетаниях и составил 116,0 ц/га, что на 53,2 ц/га больше, чем на контроле.

Таким образом, удобрения оказывали значительное влияние на сахаристость корнеплодов и сбор сахара с единицы площади. При этом внесение минеральных удобрений в двойных дозах позволило увеличить сбор сахара по сравнению с другими вариантами.