Результаты исследований. 
Рельеф, плодородие чернозема обыкновенного и продуктивность ярового ячменя

В период от посева до образования 2−3 листьев влагообеспеченность почвы в среднем за годы исследований превышала 100 мм (рис. 1). Преимущество северного склона над южным составляло в этот период в среднем 7 мм. На средней и нижней частях северного склона оно перед посевом достигало 8,2−10,7 мм. В верхних частях склонов обеих экспозиций количество влаги в почве было практически одинаковым. На северном склоне более выражено преимущество во влагообеспеченности ниже расположенных участков склона по сравнению с верхними. Оно составляло 10,3−14,5 мм, различия по влагообеспеченности частей южного склона находились в пределах 5,4−7,2 мм. Интенсивность потребления влаги посевом ячменя на склоне северной ориентации в течение первой половины вегетации была выше, чем на южном. В последующем более интенсивное уменьшение запаса влаги отмечено на делянках склона южной ориентации, по-видимому, в связи с большим испарением с поверхности почвы и повышенной транспирацией вследствие более интенсивного солнечного облучения.

Прикорневая подкормка ячменя способствовала увеличению потребления влаги посевом и снижению влажности почвы на 6−10 мм во все периоды развития растений. В динамике изменения влажности почвы в течение вегетации на вариантах с повышенной обеспеченностью элементами питания прослеживаются те же тенденции, что и на фоновых.

Распределение нитратного азота в почве склонов северной и южной экспозиции на ранних стадиях развития растений ячменя имело аналогичную, но более выраженную картину, чем продуктивной влаги (рис. 2).

В среднем за три года преимущество склона северной экспозиции по сравнению с южной по содержанию нитратного азота в почве проявилось только перед посевом и только в нижней части склона. Здесь на северном склоне в почве было на 17,3 кг/га нитратов больше, чем на южном.

В дальнейшем различия между склонами по этому признаку были выражены слабо. Запас N-NO₃ до фазы кущения, как правило, был больше в нижней части склона. В последующем различия становятся минимальными, а к полной спелости ячменя нитратов здесь даже несколько меньше, чем выше по склону. Это обстоятельство связано с повышенным потреблением азота растениями, развивающимися в более благоприятных условиях.

Анализ динамики обеспеченности почвы нитратным азотом на каждой части склона в среднем по двум экспозициям показывает, что до фазы кущения преимущество нижних частей склонов по сравнению с верхними и средними несомненно и достигает 20−28 кг/га. В дальнейшем различия незначительны и неопределенны. Между средней и верхней частью склона они имеют такой характер в течение всей вегетации.

При внесении азотной подкормки (N₅₀) повышение обеспеченности почвы нитратным азотом по сравнению с фоном составляет 13,2−14,7 кг/га и сохраняется до фазы колошения на северном склоне и до фазы выход в трубку — на южном, равно как и преимущество нижних частей склонов по сравнению с верхними. На этих вариантах в целом по склону северной экспозиции нитратного азота в течение всей вегетации было на 3−8 кг/га больше, чем на противоположном склоне. Разница была максимальной в фазу колошения. На вариантах без проведения азотной подкормки в фазу кущения дозой 50 кг/га в динамике изменений запаса N-NO₃ в 60-сантиметровом слое почвы в среднем по всем частям склонов северной и южной экспозиций существенных различий нет. При внесении азотных удобрений в подкормку преимущество нижней части склона постепенно ослабевает до фазы колошения растений. На последнем этапе вегетации ячменя падение содержания нитратного азота в почве нижней части склона проявляется сильнее, чем на остальных элементах рельефа.

Содержание подвижного фосфора в почве опытных участков во все годы исследований находилось в пределах средней обеспеченности. Наиболее отчетливо проявилась тенденция увеличения обеспеченности фосфором при продвижении вниз по склону.

В целом за годы исследований обеспеченность обменным калием почвы опытного участка находилась на среднем уровне. Различия по этому показателю между всеми элементами рельефа были выражены слабо и не превышали 10%.

Урожай зерна ячменя на северном склоне в среднем за 3 года исследований находился в пределах 2,55−4,77 т/га (табл. 1).

Таблица 1 — Влияние рельефа северного склона и минеральных удобрений на урожайность ярового ячменя, т/га. Среднее за 2000;2002 гг.

Аккумулятивный микроландшафт превосходил по этому показателю верхний на 40,8%. Подкормка растений 25 кг/га д.в. азотных удобрений было одинаково эффективна во всех микроландшафтах: продуктивность посева повысилась на 1,03−1,18 т/га. Действие удвоения дозы аммиачной селитры зависело от местоположения посева в рельефе. В нижней части склона улучшение азотного питания растений не повлияло на урожай зерна, в транзитном микроландшафте урожай повысился на 0,3 т/га (6,7%), в верхней части склона — на 0,75 т/га (20,9%).

На вариантах с внесением удобрений действие рельефа на продуктивность посева в значительной степени нивелировалось. Минимальная вариабельность урожая ячменя отмечена при внесении максимальной дозы азотных, а также комплексных удобрений. Эффективность фосфорных удобрений зависела от обеспеченности почвы этим элементом питания, которая также определялась условиями рельефа. Наибольшая прибавка урожая получена при содержании Р₂О₅ в почве около 20 мг/кг. Повышение обеспеченности почвы фосфором до 22−25 мг/кг при продвижении вниз по склону снижало действие макроэлемента на урожай — прибавка 0,16−0,13 т/га. Калий на склоне северной экспозиции эффекта не дал.

В среднем за 2001;2002 сельскохозяйственные годы проявились те же тенденции, что и за 3 года (табл. 2). Общий уровень урожайности по всем вариантам при сравнении данных за 2 и 3 года очень близок. Урожай ячменя на южном склоне был ниже, чем на северном, вследствие менее благоприятной динамики параметров эффективного плодородия почвы. В верхней и средней частях южного склона урожайность зерна на вариантах без удобрений практически не различалась. Азот в дозе N₂₅, внесенный перед кущением, во всех микроландшафтах дал одинаковый эффект. Азотная подкормка в максимальной дозе также обеспечила равное повышение урожайности. Как и на противоположном склоне, увеличение урожая при внесении фосфорных и фосфорно-калийных удобрений носило характер тенденции. Тем не менее, максимальная продуктивность ячменя отмечена в верхней и нижней частях склона именно при внесении NР, а на транзитном участке рельефа максимум урожайности был на варианте с полным удобрением.

Таблица 2 — Влияние рельефа и минеральных удобрений на урожай зерна ярового ячменя. Среднее за 2001;2002 гг.

В верхней части склона в среднем по двум экспозициям просматривается увеличение действия от удобрений при повышении дозы азота и добавлении к ней фосфора. В транзитном микроландшафте эффект от этих изменений слабее, но проявляется положительное влияние калия. В нижней части склона в целом по обеим экспозициям фактически только внесение N₂₅ дало существенный результат, а увеличение дозы азота и количества элементов питания в подкормке было неоправданным.

Наиболее полно условия азотного питания растений отражает показатель N-solvert — сумма нитратного азота почвы и удобрений перед их внесением. Тесные зависимости получены при анализе влияния на урожай содержания продуктивной влаги и N-solvert в фазу 2−3 листьев. Следовательно, эффективное плодородие почвы в этот период может быть использовано для диагностики условий корневого питания растений ячменя. При содержании продуктивной влаги в метровом профиле почвы менее 100 мм в фазу 2−3 листьев зависимость урожайности ячменя от уровня азотного питания на склонах обеих экспозиций носила линейный характер и описывалась уравнениями регрессии у = 0,037х + 0,227 на северном и у = 0,014х + 1,114 — на южном. При обеспеченности почвы влагой в этот же срок свыше 100 мм зависимость урожая ячменя от N-solvert была криволинейной.

Отмечено, что оптимум этого показателя на склоне северной экспозиции достигается при 150 кг/га азота, на южном — 170 кг/га. Урожайность зерна ячменя на южном склоне на 70% обусловлена уровнем N-solvert в фазу 2−3 листьев (r_xz*y=0,834). На северном склоне эта зависимость выражена слабее — r_xz*y=0,767. Кривая зависимости урожая ячменя от N-solvert нарастает более быстрыми темпами на южном склоне по сравнению с северным. Возможно, такая картина обусловлена различием условий минерализации органического вещества и нитрификации в почве различных склонов. На склоне северной ориентации более высокая влажность почвы в течение вегетации создавала благоприятные условия для нитрификации, в связи с чем, оптимум N-solvert здесь ниже и в целом отзывчивость посева на улучшение условий азотного питания хуже.

Зерно ячменя с более высокими кормовыми достоинствами в среднем за 2 года исследований получено на склоне южной экспозиции. На фоновых вариантах здесь белковость зерна в среднем была на 0,8% выше, чем на северном склоне. Местоположение посева на склоне оказало меньшее влияние на этом показатель. В большей степени повышению белковости зерна способствовали азотные удобрения. Эффект от фосфорных удобрений не превышал на всех элементах рельефа 0,2%. Применение калия способствовало некоторому снижению количества сырого протеина на всех элементах рельефа. Наибольшая белковость зерна получена в аккумулятивном микроландшафте на варианте N₅₀Р₅₀, в среднем по склонам северной и южной экспозиций — 15,9%.

В среднем за 2001;2002 гг. сбор сырого протеина был выше на склоне северной ориентации (табл. 4). Применение азота в минимальной дозе было высокоэффективным на обоих склонах. Удвоение дозы азота способствовало дальнейшему существенному росту белковой продуктивности посева. Подкормка посева фосфором на фоне азота дала примерно одинаковый эффект на обоих склонах. В среднем по сбор протеина увеличился на 27 кг/га. Четкой картины изменения эффекта от фосфорных удобрений при продвижении вниз по склонам обеих экспозиций не наблюдалось. Действие калия на фоне азота и фосфора на белковую продуктивность посева было недостоверным.

Применение удобрений способствовало уменьшению преимущества северного склона по сбору белка с 1 га. На фоновых вариантах различия составляли 19,8%, при внесении N₅₀, а также комплексных удобрений, преимущество уменьшалось до 10%.

Таблица 4 — Влияние рельефа и минеральных удобрений на сбор сырого протеина с 1 га, кг. Среднее за 2001;2002 гг.

При продвижении вниз по склонам обеих экспозиций содержание сырого протеина в урожае зерна ячменя на фоновых вариантах и при подкормке N₂₅ равномерно возрастало. С увеличением дозы азота до 50 кг/га различия в сборе белка между верхней и средней частью склонов существенно уменьшались, а на азотно-фосфорных вариантах этот показатель был одинаков. Сохранялось только преимущество аккумулятивного микроландшафта. Здесь получены максимальные значения сбора белка: 604,6 кг/га на северном склоне и 569,5 кг/га — на южном. В элювиальном микроландшафте также оптимальным был вариант N₅₀Р₅₀ на обоих склонах. В транзитном микроландшафте сбор белка повышался с включением в состав удобрения калия, однако эта тенденция выражена слабо, различия с вариантами N₅₀Р₅₀ недостоверны.

Результаты анализа влияния условий рельефа и минеральных удобрений на урожайность ячменя, а также экономической эффективности удобрений, позволили разработать дифференцированный подход к проведению азотной подкормки растений в фазу 2−3 листьев: дозу N₂₅ надо применять в транзитном и аккумулятивном микроландшафтах северного склона, N₅₀ — на остальных элементах рельефа.

Дифференцированное применение удобрений в склоновом агроландшафте не снижает продуктивность посева, способствует повышению условно чистого дохода на 78−403 руб./га, рентабельности на 2,6−7,5%, снижению себестоимости 1 т продукции на 16−68 руб./т (табл. 5).

Таблица 5 — Экономическая эффективность дифференциации системы удобрения ярового ячменя в склоновом агроландшафте. Среднее за 2001;2002 гг.