Кукуруза – культура, которая выносит большое количество питательных веществ. Особенно сильный вынос отмечается по калию, так как значительная его часть содержится в вегетативной массе растений, а биомасса кукурузы в разы выше других сельскохозяйственных культур. Многие товаропроизводители отказываются от внесения калийных удобрений, ограничиваясь лишь использованием азотных и в редких случаях фосфорных удобрений, ориентируясь на большое содержание калия в почвах. Однако высокая агрогенная нагрузка на земли, вовлеченные в постоянное сельскохозяйственное использование, приводит к стабильному снижению этого элемента в почвах, что в недалеком будущем приведет к его дефициту и нарушению баланса питательных веществ. Поэтому для понимания всей проблемы необходимо дополнительное изучение калийного питания. Исследования были проведены в лесостепной зоне Зауралья в Заводуковском районе Тюменской области в 2016–2018 гг. на черноземе выщелоченном. Схема опыта предусматривала вариант без использования минеральных удобрений и с внесением NPK на планируемые урожаи от 4,0 до 6,0 т/га зерна кукурузы. В опыте высевался гибрид Обский 140, норма высева которого составляла 70 тыс. растений на гектар. Установлено, что содержание калия в кукурузе в течение роста растений снижается. К цветению кукуруза усваивает до 50 % от необходимого количества калия. Максимальное потребление калия приходится на период созревания зерна – 43–52 % от общего выноса за всю вегетацию. Внесение минеральных удобрений способствует повышению хозяйственного выноса на 32–62 % относительно контроля.
кукуруза, минеральные удобрения, содержание калия, увеличение биомассы, хозяйственный вынос, усвоение калия.
Введение. Кукуруза – высокопродуктивная культура, которая получила широкое распространение благодаря возможности многоцелевого использования [1–3]. В настоящее время эта культура завоевывает все больше посевных площадей, в частности в северных регионах страны, из-за успешной селекции раннеспелых гибридов, которые менее нуждаются в сумме температур [4, 5]. Кукуруза отличается от других сельскохозяйственных растений тем, что потребляет высокое количество питательных веществ из-за большой биомассы и показывает внушительную урожайность лишь на почвах с высоким плодородием [6–8]. Многие товаропроизводители применяют при возделывании сельскохозяйственных растений лишь азотные и в редких случаях фосфорные удобрения, полностью отказавшись от калийных из-за высокого содержания этого элемента в почвах. Однако, как показывают исследования, отказ от калийных удобрений приводит к стремительному снижению запасов подвижного калия [9, 10]. Многие исследователи утверждают, что продуктивность кукурузы без использования калийных удобрений резко снижается даже при высоком содержании этого элемента в почвах. Это происходит потому, что кукуруза плохо усваивает калий из почвы – не более 7–50 %, тогда как из минеральных удобрений потребление калия кукурузой достигает 25–57 % [11–13]. Исследования, проведенные в различных почвенно-климатических условиях, показывают, что нет общей закономерности по потреблению калия из почвы [14–16]. Поэтому для четкого понимания усвоения калия кукурузой и корректировки системы удобрений необходимо дополнительное изучение калийного питания.
Цель исследований. Установить влияние минеральных удобрений на динамику потребления калия кукурузой в условиях лесостепной зоны Зауралья.
Материалы и методы. Опыт закладывался с 2016 по 2018 г. в Заводоуковском районе Тюменской области. Схема опыта предусматривала внесение минеральных удобрений (аммофоска и аммиачная селитра) на различную урожайность зерна кукурузы (дозы приведены в среднем по годам): 4,0 т/га – N83P67K67; 5,0 т/га – N110P93K93; 5,0 т/га – N147P113K113, в качестве контроля использовался вариант с естественным плодородием чернозема выщелоченного. Содержание нитратного азота составляло 11 мг/кг, подвижного фосфора и обменного калия 79 и 170 мг/кг почвы соответственно. Обменная кислотность не превышала 6,5 ед. рН, содержание гумуса – 8,3 %.
Для учета продуктивной массы и зерна кукурузы отбирали по 50 растений с каждого варианта. В дальнейшем растения высушивали и проводили пробоподготовку для определения общего калия в вегетативной массе и зерне по ГОСТ 32250. Расчет выноса калия проводили по формуле
В = ∑(Сi∙Мi)∙10,
где В – вынос калия, кг/га; Сi – содержание калия в отдельных органах, %; Мi – масса отдельных органов, т/га.
Агротехника предусматривала проведение отвальной основной обработки почвы после уборки предшественника (овса) на глубину 23–25 см.
Весной бороновали в два следа – БЗСС-1,0. Перед посевом кукурузы врезали необходимые дозы минеральных удобрений сеялкой СЗП-3,6, в дальнейшем проводили культивацию – КПС-4. Сеяли гибрид Обский 140 с нормой высева 70 тыс. га сеялкой СУПН-8А.
Результаты и их обсуждение. Максимальная концентрация калия в тканях кукурузы на контроле отмечается в фазу 5–6-го листа – 3,30 %. Внесение минеральных удобрений на планируемую урожайность до 6,0 т/га зерна способствует закономерному повышению содержания этого элемента в кукурузе из-за лучшего его усвоения из минеральных удобрений, чем из почвы [17] (табл. 1).
В течение вегетации содержание калия в кукурузе уменьшается. К фазе 8–9-го листа на контроле содержание калия снизилось на 15 % относительно предыдущей фазы. На удобренных вариантах также отмечалась тенденция по снижению концентрации калия в кукурузе на 14–23 %. Однако относительно контрольного варианта содержание этого элемента было выше на 6–32 %, где значения составляли 2,99–3,72 %.
Таблица 1
Влияние минеральных удобрений на динамику содержания общего калия в кукурузе,
% сухого вещества
|
Вариант (фактор А) |
Фенологическая фаза (фактор В) |
|||||
|
5–6-й лист |
8–9-й лист |
Цветение |
Уборка |
|||
|
Вегетативная масса |
Зерно |
|||||
|
Контроль |
3,30 |
2,81 |
1,83 |
1,85 |
0,47 |
|
|
NPK на 4,0 т/га |
3,87 |
2,99 |
1,93 |
1,92 |
0,48 |
|
|
NPK на 5,0 т/га |
4,16 |
3,59 |
2,00 |
1,99 |
0,49 |
|
|
NPK на 6,0 т/га |
4,45 |
3,72 |
2,10 |
2,04 |
0,50 |
|
Примечание: фактор А – НСР05 = 0,17; фактор В – НСР05 = 0,32; фактор АВ – НСР05 = 0,32.
К цветению продолжается снижение содержания калия в тканях растений из-за значительного повышения биологической массы кукурузы. В результате этого на контроле концентрация калия уменьшилась до 1,83 %. Внесение минеральных удобрений на планируемую урожайность от 4,0 до 5,0 т/га зерна не оказало достоверного влияния на содержание калия в кукурузе, отклонения находились в пределах ошибки опыта (НСР05 = 0,17). На варианте с максимальными дозами минеральных удобрений концентрация калия достигала 2,10 %, что на 15 % выше контроля. Это объясняется тем, что в этот период корневая система кукурузы хорошо развита и способна усваивать калий, расположенный не только в пахотном, но и нижележащих слоях. Лимитирующим фактором интенсивного нарастания биомассы кукурузы, который напрямую влияет на содержание элементов питания в растении, являются азот и фосфор, количество которых на вариантах c внесением минеральных удобрений до 5,0 т/га зерна кукурузы меньше, чем на варианте с NРК до 6,0 т/га.
Наибольшая концентрация калия в период уборки содержится в вегетативной массе кукурузы – от 1,85 до 2,04 % сухого вещества, тогда как в зерне концентрация в 4 раза меньше – 0,47–0,50 %.
В начале своего развития кукуруза плохо усваивает питательные вещества из-за слабой корневой системы. В результате этого в фазу 5–6-го листа вынос калия с одного гектара составлял от 2 до 4 кг, минеральные удобрения не оказывали достоверного влияния на вынос этого элемента кукурузой, отклонения находились в пределах ошибки опыта (НСР05 = 10) (табл. 2).
Таблица 2
Влияние минеральных удобрений на вынос калия кукурузой, кг/га
|
Вариант (фактор А) |
Фенологическая фаза (фактор В) |
|||
|
5–6-й лист |
8–9-й лист |
Цветение |
Уборка |
|
|
Контроль |
2 |
59 |
153 |
269 |
|
NPK на 4,0 т/га |
4 |
71 |
169 |
356 |
|
NPK на 5,0 т/га |
3 |
118 |
195 |
377 |
|
NPK на 6,0 т/га |
4 |
138 |
252 |
436 |
Примечание: фактор А – НСР05 = 10; фактор В – НСР05 = 16; фактор АВ – НСР05 = 16.
К фазе 8–9-го листа отмечается высокий вынос калия кукурузой из-за стремительного нарастания биомассы в этот период [18]. На контроле вынос этого элемента составлял 59 кг/га. Минеральные удобрения, внесенные на планируемую урожайность до 6,0 т/га зерна кукурузы, способствовали лучшему развитию корневой системы и набору фитомассы кукурузы, в результате чего вынос калия повышался на 12–79 кг/га относительно варианта без использования минеральных удобрений. Несмотря на высокий вынос калия, кукуруза к этой фазе потребляет лишь 22–32 % от общего количества усвоенного элемента за вегетацию (табл. 3).
К цветению кукуруза на контроле усваивает 153 кг/га калия, что составляет 57 % от общего выноса за вегетацию. С повышением доз минеральных удобрений вынос калия увеличивается до 169–252 кг/га. Однако к этой фазе на вариантах с планируемой урожайностью 4,0 и 5,0 т/га зерна кукуруза усвоила 47–52 % от общего выноса, что на 5–10 % ниже контроля. Это связано с тем, что к середине вегетации кукурузы на вариантах без использования минеральных удобрений образуется дефицит азота и фосфора в почве, что приводит к нарушению баланса питательных веществ в растении, и кукуруза не может в полной мере реализовывать весь потенциал.
Таблица 3
Влияние минеральных удобрений на динамику потребления калия кукурузой, %
|
Вариант (фактор А) |
Фенологическая фаза (фактор В) |
|||
|
5–6-й лист |
8–9-й лист |
Цветение |
Уборка |
|
|
Контроль |
1 |
22 |
57 |
100 |
|
NPK на 4,0 т/га |
1 |
20 |
47 |
100 |
|
NPK на 5,0 т/га |
1 |
31 |
52 |
100 |
|
NPK на 6,0 т/га |
1 |
32 |
58 |
100 |
Примечание: фактор А – НСР05 = 2; фактор В – НСР05 = 9; фактор АВ – НСР05 = 9.
К уборке кукурузы хозяйственный вынос калия с одного гектара на контроле составлял 269 кг. Внесение минеральных удобрений обеспечивало лучшее усвоение питательных веществ и развитие растения, что повышало хозяйственный вынос на 32–62 % относительно контроля.
Заключение. В период вегетации кукурузы содержание калия в растении снижается с 3,30–4,45 до 1,83–2,10 % из-за интенсивного нарастания биомассы. Основная концентрация калия в период уборки содержится в вегетативной массе и составляет 1,84–2,04 % сухого вещества, в зерне его содержание в 4 раза ниже из-за меньшего количества клеточного сока. К фазе цветения у кукурузы достаточно хорошо развита корневая система, которая способствует лучшей усвояемости питательных веществ. В результате этого кукуруза на контроле в этот период потребляет до 59 кг/га калия. Увеличение уровня питания за счет внесения минеральных удобрений обеспечивает интенсивное усвоение питательных веществ, вынос калия при этом повышается до 71–138 кг/га. Хозяйственный вынос калия на контроле составляет 269 кг/га, внесение минеральных удобрений приводит к увеличению урожайности основной и побочной продукции кукурузы, выноса калия на 32–62 % относительно контроля. Поэтому при расчете доз калийных удобрений необходимо учитывать, что при повышении уровня питания вынос калия кукурузой возрастает на 32–62 %.
1. Цедик О.Д., Кравцов В.И. Перспективы использования на продовольственные цели зерна кукурузы, выращиваемого в Республике Беларусь // Вестник Могилевского государственного университета продовольствия. 2016. № 1 (20). С. 24–28.
2. Ахтариев Р.Р., Рзаева В.В., Миллер С.С. Влияние способов основной обработки почвы на урожайность гибридов кукурузы // Вестник Мичуринского ГАУ. 2020. № 4 (63). С. 96–99.
3. Прудников А.Д., Курятов П.А. Производство кукурузы на силос в Смоленской области с использованием аминокислотных биостимуляторов // Кормопроизводство. 2020. № 1. С. 41–44.
4. Значение селекционного индекса новых гибридов кукурузы на зерно при выращивании на бораге и при орошении / О.Н Панфилова [и др.] // Аграрный научный журнал. 2020. № 3. С. 23–28.
5. Губин С.В., Логинова А.М., Гетц Г.В. Экологическая адаптивность новых гибридов кукурузы с участием линий Омской селекции // АПК Росии. 2020. Т. 27, № 3. С. 421–426.
6. Семина С.А., Гаврюшина И.В. Влияние условий минерального питания на формирование урожайности зерна кукурузы // Научная жизнь. 2019. Т. 14, № 7 (95). С. 1097–1106.
7. Сидоров А.В., Моисеев А.А., Ивойлов А.В. Влияние минеральных удобрений на химический состав зерна и вынос основных элементов питания в условиях лесостепи Среднего Поволжья // Агрохимия. 2020. № 9. С. 18–23.
8. Демин Е.А., Барабанщикова Л.Н. Вынос элементов питания кукурузой, выращиваемой на зеленую массу по зерновой технологии в условиях лесостепной зоны Зауралья // Вестник Мичуринского ГАУ. 2020. № 2 (61). С. 90–94.
9. Еремин Д.И. Влияние длительного использования органоминеральной системы удобрений зернового севооборота на динамику подвижного калия чернозема выщелоченного // Плодородие. 2016. № 2 (89). С. 28–31.
10. Eremina D.V., Eremin D.I. Fertility of agroge-nic and postagrogenic chernozems of Western Siberia // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 12th International Scientific Conference on Agricultural Machinery Industry, interagromash 2019.
11. Демин Е.А. Оптимизация минерального питания выращиваемой по зерновой технологии кукурузы в лесостепной зоне Зауралья: автореф. дис. … канд. с.-х. наук: 06.01.04. Тюмень, 2019. 16 с.
12. Якименко В.Н. Влияние уровня калийного питания на продуктивность кукурузы и фонд калия в почве // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2005. № 5. С. 23–29.
13. Дзюин Г.П., Дзюин А.Г. Коэффициенты использования азота, фосфора и калия из минеральных удобрений, навоза и почвы культурами севооборота // Международный журнал экспериментального образования. 2016. № 5. С. 83–90.
14. Подрезов П.И., Мязин Н.Г. Влияние многолетнего применения удобрений на агрохимические свойства чернозема типичного, урожайность и качество возделываемой на силос кукурузы // Вестник Воронежского ГАУ. Т. 12, № 4 (63). С. 105–112.
15. Еремин Д.И., Демин Е.А. Особенности потребления калия кукурузой в лесостепной зоне Зауралья // Известия Оренбургского ГАУ. 2017. №6 (68). С. 41–44.
16. Калийный потенциал чернозема выщелоченного и урожайность кукурузы на силос в зависимости от систем удобрений в условиях Ставропольской возвышенности / С.А. Коростылев [и др.] // Вестник АПК Ставрополья. 2016. № 1 (21). С. 177–182.
17. Бобренко И.А., Кантарбаев Э.Е., Кальяскарова А.Е. Агрохимические и агротехнические аспекты возделывания различных гибридов кукурузы в Северном Казахстане. Петропавловск, 2020. 172 с.
18. Демин Е.А., Еремин Д.И. Динамика нарастания биомассы кукурузы в лесостепной зоне Зауралья // Агропродовольственная политика России. 2017. № 6 (66). С. 10–14.
