Фитометрические параметры посевов и урожайность пайзы в зависимости от условий минерального питания и гидротермических ресурсов вегетационного периода

Фитометрические параметры посевов и урожайность пайзы в зависимости от условий минерального питания и гидротермических ресурсов вегетационного периода

Основой адаптивного сельскохозяйственного производства является рациональное использование минеральных и органических удобрений. Особое значение имеет вопрос оптимизации минерального питания растений пайзы, поскольку в условиях Республики Беларусь возделывание данной просовидной кормовой культуры, обладающей коротким периодом вегетации и ценными морфологическими свойствами, перспективно. Поэтому изучение зависимости показателей продукционного процесса и урожайности пайзы от условий минерального питания и гидротермического коэффициента вегетационного периода представляет научный интерес и является целью соответствующих исследований.

Анализ источников

В различных почвенно-климатических условиях изучали нормы вносимых минеральных удобрений, обеспечивающие получение стабильной урожайности зерна пайзы. Б. И. Зыков и Т. Е. Анохин (1980 г.) при возделывании пайзы на зерно отмечают целесообразность внесения удобрений в повышенных нормах N₁₂₀Р₆₀К₃₀. В опытах ДальНИИСХ в Приамурье урожайность семян пайзы на данном фоне возрастала на 14,5% и достигала 12,2 ц с 1 га. Необходимость внесения под пайзу умеренных норм азотных удобрений N₆₀₋₉₀ подчеркивают в своих исследованиях В. К. Рыженко (1999 г.) и Т. А. Анохина, Р. М. Кадыров и др. (2007 г.). На таком азотном фоне в Приморском крае, по данным Дальневосточного НИИСХ, возможно получение не менее 15 ц/га семян пайзы со всхожестью 86% [10].

В совместных исследованиях ученых РУП «НПЦ НАНБ по земледелию» и Гомельской ОСХОС НАН Беларуси в 2004;2005 гг. повышение урожайности зерна пайзы в 1,2−1,6 раза при внесении оптимальных норм азотных удобрений под предпосевную культивацию происходило в основном благодаря увеличению по сравнению с фосфорно-калийным фоном количества генеративных побегов на 14,5−42,7% [5, с. 4−7]. Вместе с тем, по мнению В. Х. Рыженко (1999 г.), избыток азотных удобрений приводил к образованию на стебле боковых метелок с невызревшими семенами. По другим данным, внесение N₆₀Р₆₀К₉₀ способствовало увеличению урожайности зерна пайзы с 11,5−18,0 до 16,7−23,0 ц/га. Окупаемость 1 кг д.в. удобрений составила 7,9−10,9 кг зерна пайзы [6, с. 99−103]. пайза удобрение минеральный вегетационный В исследованиях В. В. Лапа, М. М. Ломонос (2009 г.) на дерново-подзолистой супесчаной почве применение минеральных удобрений положительно влияло на фотосинтетическую деятельность растений проса. Оптимальная площадь листовой поверхности в фазу выметывания метелки 57,19 тыс. м²/га была сформирована при внесении N₉₀Р₄₀К₉₀, которая обеспечила урожайность зерна 42,3 ц/га. При этом значение фотосинтетического потенциала в данном варианте в межфазный период «выметывание метелки — полная спелость» составил 1,04 млн. м²/га в сутки.

Наибольшую потребность в азоте яровые зерновые культуры испытывают в период от начала кущения до выхода в трубку: за это время они поглощают около 40% азота, потребляемого за вегетационный период [8, с. 148]. Установлено, что дробное внесение азота в норме N₉₀ под предпосевную культивацию и N₃₀₋₆₀ в некорневую подкормку в фазу кущения не имеет преимущества по сравнению с таким же количеством азота, внесенным под предпосевную культивацию однократно [5, с. 4−7].

В южных регионах республики возможно получение при соответствующей технологии возделывания до 30−35 ц/га зерна пайзы. В условиях Гомельской области сорт пайзы Удалая 2 в зависимости от условий вегетационного периода и нормы азотных удобрений обеспечивает урожайность зерна от 19,7 до 37,9 ц/га. Опыт получения такой урожайности есть в хозяйствах не только Гомельской, но и Минской областей [7, с. 58−59].

В почвенно-климатических условиях Гродненской области соответствующие исследования по изучению влияния фона минерального питания на показатели продукционного процесса растений и урожайность пайзы в различных агрометеорологических условиях вегетационного периода не проводили, чем и продиктована необходимость их проведения.

Методы исследований

Полевые опыты закладывали в 2008;2011 гг. в СХКП «Путришки» на опытном поле УО ГГАУ и в филиале «Поречанка» ОАО «Гродненский мясокомбинат» Гродненского района на дерново-подзолистой супесчаной почве, подстилаемой с глубины 0,7 м моренным суглинком с рН 5,9−6,7, содержанием гумуса — 1,80−1,95%, Р₂О₅ — 215−235 и К₂О — 195−220 мг/кг почвы.

Предшественник — яровой ячмень. Способ посева сплошной рядовой с нормой высева 3 млн. всхожих семян на 1 га. Срок посева — третья декада мая. В фазе кущения вносили гербицид приму (0,5 л/га).

Повторность опыта четырехкратная, учетная площадь делянки 57 м². Схема опыта предусматривала различное сочетание доз минеральных удобрений (мочевины, двойного суперфосфата и хлорида калия), вносимых согласно схеме опыта под предпосевную обработку почвы. Сорт пайзы Удалая 2.

Методики проведения наблюдений и учетов общепринятые для зерновых злаковых культур. Для оценки продукционного процесса растений использовали следующие показатели: полевую всхожесть, выживаемость взошедших растений, коэффициент продуктивного кущения, высоту растений, площадь листьев и фотосинтетический потенциал. Для определения площади листьев и расчета фотосинтетического потенциала растительные образцы отбирали в фазе выхода в трубку, начале и конце фазы выметывания метелки. Учет урожайности зеленой массы проводили путем ее взвешивания с 1 м² посева в 4-кратной повторности в конце фазы выметывания метелки растений, зерна — в фазе полной спелости зерна.

Статистическую обработку результатов исследований проводили с использованием методик дисперсионного анализа и корреляционно-регрессионного анализа по Б. А. Доспехову (1985 г.). Коэффициенты при факторах в уравнениях регрессии означают повышение или снижение значения показателя при изменении фактора на единицу измерения.

Для характеристики агрометеорологических условий в вегетационные периоды использовали значения гидротермического коэффициента (ГТК), который выражает отношение количества выпавших осадков к сумме активных температур (табл. 1).

Таблица 1. Гидротермические ресурсы в период вегетации пайзы.

Как свидетельствуют полученные данные, при возделывании на зеленую массу и зерно значения гидротермического коэффициента были ниже среднемноголетних в 2008, 2010 и 2011 гг. (соответственно 1,15−1,55; 1,1−1,25 и 1,1−1,3). Избыточное увлажнение в течение вегетационного периода 2009 г. способствовало увеличению значения ГТК, которое превышало среднемноголетнее и составило 2,26 на зеленую массу и 1,81 на зерно. В 2010 г. сумма активных температур имела максимальное значение: 1638 ⁰С на зеленую массу и 2571 ⁰С на зерно при умеренном количестве выпавших за период вегетации осадков 321,3 мм.

Таким образом, метеорологические условия всех вегетационных периодов, кроме 2009 г., были благоприятны для роста и развития растений пайзы, т.к. в целом соответствовали биологическим особенностям культуры, требующей для своего роста и развития суммы активных температур свыше + 10 ⁰С в пределах 2000 — 2400 ⁰С [4, с. 87−94].

Основанная часть Соответствующими исследованиями установлено, что формирование ассимиляционного аппарата растений пайзы определялось, прежде всего, уровнем азотного питания растений (табл. 2).

Таблица 2. Площадь листьев растений пайзы в зависимости от фона минерального питания, тыс. м²/га (2008;2011 гг.)*.

*Примечание. В фазе полного выметывания метелки.

Изучение фотосинтетической деятельности посевов показало, что в среднем за 2008;2011 гг. при внесении норм минеральных удобрений N₆₀P₄₀K₈₀ была сформирована листовая поверхность растений, в 1,32 раза превышавшая значение, полученное на контроле. Однако на умеренном азотном фоне N₃₀P₄₀K₈₀ растения по данному показателю незначительно превышали растения с делянок, где вносили P₄₀K₈₀. Растения пайзы во все годы исследований сформировали наибольшую ассимиляционную поверхность на фоне N₉₀P₄₀K₈₀: площадь листьев растений пайзы увеличилась на 10,6 тыс. м²/га, или 41,9%.

Расчеты показали, что внесение повышенных норм азотных удобрений оказало положительное влияние и на величину фотосинтетического потенциала растений пайзы (табл. 3).

Таблица 3. Фотосинтетический потенциал растений пайзы в зависимости от фона минерального питания, млн. м²*сут/га (2008;2011 г. г.)*.

*Примечание. В числителе — в межфазный период «кущение-начало выметывания метелки», в знаменателе — «начало-полное выметывание метелки».

Так, в среднем за 2008;2011 гг. увеличение норм азотных удобрений до 90 кг д.в./га способствовало росту фотосинтетического потенциала растений в период «кущение-полное выметывания метелки» на 0,71 млн. м²*сут/га, или 83,5%. Показатели фотосинтетического потенциала растений с делянок, под которые вносили нормы минеральных удобрений N₃₀P₄₀K₈₀ и N₆₀P₄₀K₈₀, превышали значение, полученное на контроле, в среднем на 30,6−50,6%.

Результаты оценки урожайности зерна позволили сделать заключение о достаточной эффективности внесения под пайзу умеренных норм минеральных удобрений (табл. 4).

Таблица 4. Урожайность пайзы в зависимости от норм минеральных удобрений (2008;2011 гг.).

При внесении N₃₀₋₉₀P₄₀K₈₀ в 2008 г. и 2010 г. посев пайзы обеспечил самую высокую урожайность зерна во все годы исследований (15,1−16,9 ц/га). В 2008 г., 2010 г. и 2011 г. применение N₆₀P₄₀K₈₀ позволило существенно повысить урожайность зерна по сравнению с N₃₀P₄₀K₈₀ (на 1,4−2,1 ц/га, или 9,2−20,7%). Дальнейшее увеличение нормы азотных удобрений до N₉₀ не способствовало достоверному повышению урожайности зерна (прибавки составили 0,2−1,2 ц/га при НСР ₀₅ 1,1−2,8).

В среднем за четыре года исследований урожайность зерна пайзы при внесении N₆₀P₄₀K₈₀ была выше на 6,12 ц/га по сравнению с контролем, а в случае применения N₉₀P₄₀K₈₀ прибавки урожайности не превышали 6,45 ц/га. Таким образом, внесение повышенных норм N₉₀P₄₀K₈₀ по своей агрономической эффективности равнозначно применению умеренных норм N₆₀P₄₀K₈₀: урожайность зерна в указанных вариантах опыта составила соответственно 15,4 и 15,1 ц/га при окупаемости 1 кг NPK 7,3 и 8,4 кг зерна. Полученные результаты согласуются с данными С. В. Кравцова, Т. А. Анохиной, Л. И. Гвоздовой (2009 г.), согласно которым оптимальной нормой азота при возделывании пайзы на зерно в Гомельской области является N₆₀, что позволяет получить урожайность на уровне 29 ц/га.

Проведенными исследованиями установлено существенное влияние вносимых азотных удобрений на урожайность зеленой массы пайзы по сравнению с фоном Р₄₀К₈₀, причем разница между умеренными и повышенными уровнями минерального питания в пользу последних достаточно четко проявлялась во все годы исследований. Увеличение норм вносимых азотных удобрений с N₆₀Р₄₀К₈₀ до N₉₀P₄₀K₈₀ способствовало достоверному росту урожайности зеленой массы (на 45,7−84,7 ц/га при НСР05 7,0−8,6). Таким образом, по урожайности зеленой массы преимущество было за вариантом с внесением N₉₀Р₆₀К₉₀ (в среднем за четыре года прибавка составила 179,7, или 94,3% соответственно).

Формирование урожайности изучаемой культуры во многом зависело от оптимизации условий минерального питания, способствующих повышению полевой всхожести семян и выживаемости взошедших растений (табл. 5).

Таблица 5. Полевая всхожесть и выживаемость взошедших растений пайзы на различных фонах минерального питания (2008;2011 гг.).

В 2008 г. и 2009 г. максимальные значения этих показателей были связаны с применением азотных удобрений в умеренных и повышенных нормах: полевая всхожесть варьировала в пределах от 67,2 до 68,8%, а выживаемость — от 92,4 до 95,6%. Сопоставление сведений по указанным параметрам в 2010 г. и 2011 г. позволило сделать заключение, что наиболее высокая полевая всхожесть и выживаемость были отмечены при внесении N₃₀₋₆₀Р₄₀К₈₀ (соответственно 76,5−78,3% и 92,9−94,3%).

По нашим данным, в среднем за четыре года на варианте N₆₀Р₄₀К₈₀ отмечена тенденция снижения полевой всхожести на 0,2% по сравнению с вариантом N₃₀Р₄₀К₈₀, тогда как при внесении N₉₀Р₄₀К₈₀ данный показатель не превышал значения контроля. Выживаемость взошедших растений по мере роста норм вносимых азотных удобрений повышалась и достигла наибольшего значения (93,8%) при внесении N₆₀Р₄₀К₈₀. В среднем за четыре года преимущество по выживаемости было у растений, полученных на делянках с внесением N₃₀₋₆₀Р₄₀К₈₀ (на 1,4−2,1%).

При оценке продукционного процесса не менее важным является анализ фитометрических параметров растений при внесении различных норм минеральных удобрений (табл. 6). Установлено, что внесение максимальных норм минеральных удобрений определяло формирование наибольшей высоты растений в фазу выметывания метелки во все годы исследований. По данному показателю растения, возделываемые при внесении N₉₀Р₄₀К₈₀, незначительно (на 3,0−5,5 см) превышали растения с делянок, где вносили N₆₀Р₄₀К_80. Неодинаковая продуктивная кустистость пайзы на опытных делянках также объяснялась действием различных условий минерального питания растений. Растения, полученные при внесении повышенных норм минеральных удобрений, имели продуктивную кустистость на 0,15 ед. выше по сравнению с растениями с делянок, удобренных умеренными нормами NРК.

Таблица 6. Высота растений и продуктивная кустистость пайзы на различных фонах минерального питания (2008;2011 гг.).

*Примечание. В числителе — начало выметывания метелки, в знаменателе — полное выметывание метелки.

Полученные корреляционные зависимости урожайности пайзы и показателей продукционного процесса растений от гидротермического коэффициента в период вегетации и применения минеральных удобрений представлены в виде регрессионных моделей. В табл. 7 показана модель зависимости урожайности зерна и зеленой массы пайзы на различных фонах минерального питания от гидротермических условий вегетационного периода в годы исследований.

Таблица 7. Модель корреляционной зависимости урожайности пайзы и показателей продукционного процесса растений (у) от гидротермического коэффициента в период вегетации (х)*.

* Примечание. На фоне N₆₀Р₄₀К₈₀.

В проводимых исследованиях установлена слабая прямая корреляционно-регрессионная зависимость урожайности зерна пайзы и сильная обратная урожайности зеленой массы от гидротермического коэффициента в период вегетации: повышение значения ГТК за вегетационный период способствовало незначительному росту урожайности зерна пайзы и существенному снижению урожайности зеленой массы. Изменение других показателей выглядело следующим образом: отмечена сильная отрицательная связь между гидротермическим коэффициентом и полевой всхожестью (r = -0,92), коэффициентом продуктивного кущения (r = -0,84), высотой растений в фазе полного выметывания метелки (r = -0,81) и фотосинтетическим потенциалом в период «кущение-полное выметывание метелки» (r = -0,88). Между гидротермическим коэффициентом и площадью листьев пайзы наблюдалась средняя отрицательная зависимость, характеризующаяся коэффициентом корреляции -0,67. Выживаемость взошедших растений пайзы определялась значением гидротермического коэффициента на 27,83% и зависела от него в средней прямопропорциональной степени.

Корреляционный анализ зависимости урожайности пайзы от применения минеральных удобрений свидетельствует о том, что степень сопряженности урожайности зерна и зеленой массы культуры от внесения возрастающих норм минеральных удобрений определена как сильная положительная (r = 0,90 и 0,92) (табл. 8). Согласно полученным данным, при повышении доз минеральных удобрений на 1 ц д.в. урожайность зерна возрастала на 24,7 ц/га, а зеленой массы на 1,04 ц/га. Для полевой всхожести отмечена средняя положительная связь (r =0,37), тогда как для выживаемости, коэффициента продуктивного кущения, высоты растений в фазе полного выметывания метелки, площади листьев и фотосинтетического потенциала зависимость была сильной положительной (r =0,82−0,95).

Таблица 8. Модель корреляционной зависимости урожайности пайзы и показателей продукционного процесса растений (у) от применения минеральных удобрений (х).

*Примечание. Средние данные за 2008;2011 гг.

Коэффициент детерминации в модели корреляционной зависимости урожайности пайзы и показателей продукционного процесса растений от применения минеральных удобрений изменялся следующим образом. Урожайность пайзы определялась изучаемым агротехническим фактором на 81,28−84,21%. Зависимость от применения минеральных удобрений высоты растений в фазе полного выметывания метелки была ненамного выше (r² =89,73), чем площади листьев (r² =82,23). Полученные данные степени сопряженности между нормами вносимых минеральных удобрений, с одной стороны, и фотосинтетическим потенциалом, выживаемостью взошедших растений пайзы в период «кущение-полное выметывание метелки» и коэффициентом продуктивного кущения, с другой, свидетельствуют о менее тесной связи (соответственно r² = 78,06; 76,43 и 65,79), тогда как полевая всхожесть определялась уровнем минерального питания всего на 13,55%.

Сравнение показателей фотосинтетической деятельности растений на различных по степени удобренности делянках показало преимущество внесения максимальных норм азотных удобрений: площадь листьев растений пайзы увеличивалась на 10,6 тыс. м²/га, или 41,9%, а фотосинтетический потенциал растений в период «кущение-полное выметывания метелки» возрос на 0,71 млн. м²*сут. /га, или 83,5%.

При возделывании пайзы на зерно достаточно использовать нормы минеральных удобрений N₆₀P₄₀K_80, однако по урожайности зеленой массы преимущество за вариантом с внесением N₉₀Р₆₀К₉₀: отмечен достоверный рост урожайности зеленой массы (на 45,7−84,7 ц/га при НСР₀₅ 7,0−8,6).

Наиболее высокая полевая всхожесть была отмечена при внесении N₃₀₋₆₀Р₄₀К₈₀ (76,5−78,3%). Преимущество по выживаемости также было у растений, полученных на делянках с внесением N₃₀₋₆₀Р₄₀К₈₀ (на 1,4−2,1%). По высоте растения, возделываемые при внесении N₉₀Р₄₀К₈₀, незначительно (на 3,0−5,5 см) превышали растения с делянок, где вносили N₆₀Р₄₀К₈₀, и имели продуктивную кустистость на 0,15 ед. выше.

Оптимальный гидротермический режим оказывал положительное влияние на урожайность культуры. Корреляционная зависимость между гидротермическим коэффициентом и урожайностью зерна пайзы характеризовалась как слабая прямая (r = 0,05), тогда как между гидротермическим коэффициентом и урожайностью зеленой массы — как сильная обратная (r = -0,83). Отмечена сильная отрицательная связь между гидротермическим коэффициентом и полевой всхожестью (r = -0,92), коэффициентом продуктивного кущения (r = -0,84), высотой растений в фазе полного выметывания метелки (r = -0,81) и фотосинтетическим потенциалом (r = -0,88). Корреляционный анализ между изучаемыми показателями растений пайзы, за исключением полевой всхожести, и нормами минеральных удобрений свидетельствовал о сильной положительной зависимости урожайности и параметров продукционного процесса культуры от внесения возрастающих норм минеральных удобрений (r = 0,82−0,92).

• 1. Анохина, Т. А. Возделывание пайзы в Беларуси / Т. А. Анохина, Р. М. Кадыров, С. В. Кравцов // Современные ресурсосберегающие технологии производства растениеводческой продукции в Беларуси: сб. науч. мат. РУП «НПЦ НАН по земледелию». — Минск: ИВЦ Минфина, 2007. — С. 300−303.
• 2. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. — М.: Агропромиздат, 1985. — 351 с.
• 3. Зыков, Б. И. Особенности возделывания пайзы и суданской травы на семена в Хабаровском крае / Б. И. Зыков, Т. Е. Анохин. — Технология возделывания и уборки сельскохозяйственных культур на Дальнем Востоке; Сиб. отделение ВАСХНИЛ. — Новосибирск, 1980. — С. 52−53.
• 4. Зыков, Б. И. Пайза / Б. И. Зыков // Селекция сельскохозяйственных культур на Дальнем Востоке. Вопросы биологии, селекции, агротехники. — Хабаровск: Хаб. кн. изд., 1987. — С. 87−94.
• 5. Кадыров, Р. М. О возможностях возделывания пайзы в Беларуси / Р. М. Кадыров, Т. А. Анохина, С. В. Кравцов // Земляробства i ахова раслiн. — 2006. -№ 6. — С. 4−7.
• 6. Корзун, О. С. Агротехнические приемы повышения урожайности просовидных кормовых культур / О. С. Корзун, В. Н. Копылович, И. Д. Самусик // Вестник БГСХА. — 2010. — № 2. — С. 99−103.
• 7. Кравцов, С. В. Эффективность использования азотных удобрений при возделывании пайзы на зерно и зеленую массу / С. В. Кравцов, Т. А. Анохина, Л. И. Гвоздова // Белорусское сельское хозяйство.- 2009. — № 11. С. 58−60.
• 8. Лапа, В. В. Минеральные удобрения и пути повышения их эффективности / В. В. Лапа, В. Н. Босак. — Минск: 2002. — 182 с.
• 9. Лапа, В. В. Интенсивность продукционных процессов растений проса в зависимости от условий минерального питания / В. В. Лапа, М. М. Ломонос // Весцi Нацыянальнай акадэмii навук Беларусі. Серыя аграрных навук. — 2009. — № 2. — С. 45−52.
• 10. Рыженко, В. Х. Научные и практические основы повышения семенной продуктивности и качества семян многолетних и однолетних трав на Дальнем Востоке: автореф. дис… докт. с.-х. наук / В. Х. Рыженко; Дальневост. НИИСХ. — Хабаровск, 1999. — 56 с.