Обеспеченность растений элементами минерального питания наряду с водообеспеченностью является основным фактором, определяющим продуктивность сельскохозяйственных культур. Азот является важнейшим элементом питания растений, имеющий большое общебиологическое значение. В статье проведена оценка эффективности влияния биопрепаратов на формирование урожая зерна кукурузы и использование растениями элементов минерального питания.
Ключевые слова: азотные удобрения, сельское хозяйство, минеральное питание, биопрепараты, агробиоценоз.
Увеличение производства кукурузы является важнейшей задачей в области сельского хозяйства. Но высокий урожай сам не придет — его надо вырастить! Кукуруза очень отзывчива на высокую агротехнику и здесь нет «мелочей».
Интенсификация сельскохозяйственного производства связана с широким применением удобрений, особенно азотных, которые являются одним из ведущих факторов получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур. В последние годы в разных регионах страны наблюдаются факты снижения продуктивности растений, обусловленного дисбалансом питательных элементов. Неправильное применение азотных удобрений, таких как избыточные дозы, несвоевременные сроки и неподходящие способы внесения, могут привести к нежелательным последствиям — накоплению нитратов в растениях и повышению концентрации их в грунтовых и поверхностных водах до уровня вредного для здоровья человека и животных.
Развитие диагностики минерального питания как научного направления имеет сложный характер. Если в 60-е годы растительная диагностика была ориентирована главным образом на выявление дефицита того или иного элемента вследствие его абсолютной недостаточности в почве, то сейчас во всем мире приоритетное значение приобретает относительная недостаточность, обусловленная конкурентным воздействием элементов или неудовлетворительными свойствами почвы. Однако на протяжении этих лет неизменным оставалось базисное положение диагностики и химическом составе растений как функции среды обитания. Именно этот принцип положен в основу оптимизации минерального питания растений, являющейся важным приемом повышения урожайности и качества продукции [1].
Положительная роль азотных удобрений несравненно выше, чем те отрицательные стороны, которые могут проявляться в результате их неправильного применения. Азотные удобрения остаются и будут оставаться в обозримом будущем одним из факторов повышения продуктивности земледелия.
К настоящему времени накоплен большой экспериментальный материал, свидетельствующий об улучшении режима минерального азота во всех почвах региона под влиянием азотных удобрений. Установлено, что минеральные и органические удобрения повышают содержание в почве нитратного и обменного аммонийного азота, фиксированного аммония, оказывают влияние на качественный состав органических соединений почвенного азота. Азот отличается от других элементов питания высокой мобильностью в почве, большим разнообразием форм, способностью к сравнительно быстрой трансформации, которая определяется водным и тепловым режимом почвы, характером растительного покрова, уровнем применения удобрений и мелиорантов.
При внесении азотных удобрений в системе почва — растение образуется дополнительное количество минерального азота почвы добавочный, или "экстра" — азот, имеющий важное практическое значение. При планировании доз азотных удобрений под определенные культуры необходимо учитывать количество дополнительного азота, которые могут мобилизоваться из почвенных запасов при внесении азотного удобрения.
Вопросы рационального применения удобрений в настоящее время являются основой повышения урожайности кукурузы. Полученные многолетние данные свидетельствуют о необходимости совместного внесения с азотными удобрениями также фосфорных и калийных удобрений по 60 кг/га, прибавка урожая при этом удваивалась по сравнению с N60. Это подтверждается данными обобщения 140 полевых опытов с кукурузой, выращиваемой на силос в Европейской части России. Они показали неоспоримое преимущество полного минерального удобрения перед парными сочетаниями в формировании урожая кукурузы [2].Анализируя вклад азота, фосфора и калия в формирование прибавки урожая кукурузы, можно отметить ведущую роль азота в повышении урожайности при внесении полного минерального удобрения. Снижение дозы фосфора до 30 кг/га, равно как и увеличение доз фосфора и калия до 120 кг/га в полном удобрении, существенно не изменяли величину урожая.
Погодные условия и минеральное питание являются важными показателями, влияющими на урожайность зерна кукурузы. В среднем за три года основное влияние на сбор зерна оказало внесение азотного удобрения (32 %). Роль инокуляции составила 17 %, чуть меньше погодные условия вегетационного периода (11 %). Вклад факторов взаимодействия погодных условий и фона азотного питания в формирование урожая кукурузы составил около 2 %, более значимо взаимодействие инокуляции и погодных условий — 4 %. Взаимодействие фона азотного питания и инокуляции семян биопрепаратами 7,5 % — вносит максимальный вклад в формирование урожая. Все изучаемые факторы (погодные условия, азотное удобрение и инокуляция) достигают 8 %, сбор зерна кукурузы изменялся от 6,4 до 7,1 т/га [3].
Как и в среднем за время проведения опыта, в отдельные годы урожайность зерна кукурузы зависела от условий азотного питания (табл. 1).
Вклад этого фактора в формировании урожая зерна составил от 32 до 53 %. Вклад инокуляции оценивается в пределах от 10 до 27 % и сильно колеблется по годам проведения опыта, что связано с погодными условиями вегетационного периода, о чем было указано выше. В зависимости от условий года вклад инокуляции в формирование урожая кукурузы оценивается от 10 до 28 %, а на взаимодействие условий азотного питания и биопрепаратов от 1 до 27 %. В первый год более значима роль инокуляции (28 %), затем она снижается до 10 %. Вероятно, это связано с накоплением в почве интродуцированных микроорганизмов.
При повышенной температуре воздуха и недостатке атмосферных осадков, свидетельствующее о положительной их роли в улучшении жизнедеятельности растений при неблагоприятных факторах внешней среды в 2013 году отмечено максимальное взаимодействие азотного удобрения и биопрепаратов — 27 %.
Таблица 1
Вклад факторов в формирование урожая зерна кукурузы
Источник влияния |
2012 г. |
2013 г. |
2014 г. |
Средний |
|
V-вариант |
82,28 |
77,91 |
75,99 |
79,7 |
|
Случайные |
3,78 |
22,09 |
24,01 |
20,3 |
|
А — фактор (удобрение) |
53,59 |
32,52 |
50,20 |
53,4 |
|
В — фактор (инокуляция) |
27,62 |
18,17 |
9,78 |
10,7 |
|
АВ взаимодействие |
1,06 |
27,22 |
16,01 |
15,8 |
|
Среднее по опыту, т/га |
64,0 |
64,56 |
70,81 |
6,6 |
Микроорганизмы способны продуцировать физиологически активные вещества, которые усиливают рост растений, а также подавляют патогенную микрофлору. Кукуруза относится к растениям, имеющим С4 тип фотосинтеза, в результате этого происходит интенсивный рост кукурузы и существенное выделение в ризосферу продуктов фотосинтеза, что обеспечивает микроорганизмы субстратом. Это усиливает процесс азотфиксации в ризосфере кукурузы и положительно отражается на формировании урожая зерна.
Одним из факторов внешней среды, оказывающем сильное влияние на ассоциативную азотфиксацию, являются азотные минеральные удобрения. Распространено мнение, что минеральный азот тормозит этот процесс. По данным других ученых, только высокие их дозы (100-150 кг/га) могут кратковременно подавлять азотфиксацию. По другим данным, на фоне азотных удобрений азотфиксация на 30-45 % выше, чем без них. Вероятно, связано это с лучшим развитием растений при внесении удобрений, поскольку продукты их жизнедеятельности являются субстратом для микроорганизмов. Неслучайно наиболее эффективно сочетание приема инокуляции семян с внесением небольших доз азотных удобрений [4].
Имеются сведения, что одни и те же виды микроорганизмов могут осуществлять диаметрально противоположные процессы: азотфиксацию и денитрификацию. Активно фиксирующий штаммы при высокой концентрации нитратного азота в почве осуществляет только денитрификацию, при понижении ее культура переходит к азотфиксации. Вероятно этот процесс контролируется по принципу лимитирования субстратом для развития микроорганизмов, поскольку ферменты бактерий, осуществляющие процессы азотфиксации и денитрификации, имеют ряд схожих характеристик.
В 2013г. урожайность зерна кукурузы, в зависимости от условий минерального питания растений, изменялась от 6,3 до 7,7 т/г. Прибавки от биопрепаратов изменялись 0,2 до 0,7 т/га. Внесение минерального азотного удобрения в дозе 60 кг/га положительно отразилось на сборе зерна: прибавка от него составила 1,2 т/га, или 19 %. Дальнейшее повышение дозы в два раза не имело преимуществ. В 2014 г. применение азотного удобрения только в дозе N60 увеличивает сбор зерна кукурузы на 1,2 т/га, или на 19 %.
За счет инокуляции семян кукурузы сбор зерна увеличился на фоне Р60 с 6,3 до 6,8-7,0 т/га, или прибавки достигли 0,5-0,7 т/га, что к фону составляет 8-11 %. При этом все изучаемые биопрепараты на фоне Р60 по своей эффективности равноценны.
На фоне с внесением азотного удобрения ни один из исследуемых биопрепаратов положительного действия на урожайность зерна не оказал. Все это свидетельствует о том, что в третий год опыта сохраняется положительное действие биопрепаратов на урожайность зерна на фоне с внесением Р60, однако абсолютный и относительный размер прибавок значительно меньше, чем в предыдущий период.
Можно считать, что изучение вопросов минерального питания сейчас вступило в новый этап своего развития, когда процессы поглощения, передвижения и превращения веществ в растении должны изучаться не при дефиците того или иного элемента, а при повышенном обеспечении растений элементами минерального питания. Необходимо выяснение условий минерального питания, при которых реализуются все потенциальные возможности растения. При оценке эффективности азотных удобрений необходим новый комплексный подход не только агрохимической и экономической, но и с точки зрения экологической, т. е. воздействия их на окружающую среду в агробиоценозе.
Литература:
- Церлинг В.В Диагностика питания сельскохозяйственных культур. М.:Агропромиздат, 1990. С.235.
- Прошкин В.А., Смирнов А.П. Сравнительная эффективность минеральных удобрений на различных почвах//Агрохимия. 1994. № 5. С.35.
- Карашаева А.С. Формирование величины и качества урожая зерна кукурузы при использовании удобрений и биопрепаратов. Бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведения им. Д.Н. Прянишникова. 2000. № 113. С. 100.
- Завалин А.А., Карашаева А.С., Азубеков Л.Х. Влияние биопрепаратов и азотного удобрения на продуктивность кукурузы на обыкновенном черноземе. Агрохимический вестник. 2004. № 2. С. 028-032.
