Вплив попередників озимої пшениці на вміст поживних речовин у ґрунті

819
Вплив попередників озимої пшениці на вміст поживних речовин у ґрунті

Розробка питань підвищення продуктивності пшениці озимої в південно-східній частині Лісостепу України за рахунок більш оптимального розміщення її після кращих попередників має велике теоретичне та практичне значення. З порушенням екологічної рівноваги важливого значення набувають пошуки й реалізація прийомів, що підвищують ефективність виробництва і сприяють більш економному, зваженому використанню мінеральних добрив та інших засобів при вирощуванні пшениці озимої.

Окремі агрохімічні показники родючості ґрунту залежать від впливу різних попередників. Їх оцінка допомагає вирішити питання раціонального використання чорноземів, відновлення та підвищення їх родючості й отримання на цій основі високих урожаїв сільськогосподарських культур, зокрема й пшениці озимої.

На фоні тривалого стаціонарного досліду було дано оцінку поживному режиму чорнозему типового в посівах пшениці озимої залежно від її попередників (чистий пар, горох, чина, соняшник, вико-вівсяна сумішка, соя, квасоля та кукурудза).

У створенні оптимальних умов росту та розвитку сільськогосподарських культур і стабілізації екологічного стану агроландшафтів провідна роль належить агрохімічним властивостям ґрунтів. До числа агрохімічних чинників слід віднести: вміст гумусу, азоту, фосфору, калію та рН ґрунту.

Серед зернових колосових культур пшениця озима найвибагливіша до умов живлення. Кожен з етапів органогенезу характеризується відповідними вимогами до умов мінерального живлення.

У період формування та наливу зерна умови азотного живлення і погода мають вирішальний вплив на озерненість колоса та крупність зерна, що врешті-решт визначає продуктивність пшениці озимої. Оскільки 50% асимілянтів, що утворюють урожай зерна, продукуються впродовж двох із 4–6 тижнів, які проходять після колосіння, то важливо, щоб верхівкові листки та колоски були здоровими.

Основну кількість фосфору пшениця озима засвоює до початку колосіння. Достатня забезпеченість фосфорним живленням позитивно впливає на формування кореневої системи та генеративних органів рослин, поліпшує озерненість колоса, тоді як нестача фосфору призводить до їх недорозвиненості.

Калій, як і інші елементи живлення, надходить із ґрунту з перших днів росту пшениці озимої до початку цвітіння, але найбільше його засвоюється у фазах трубкування та колосіння. Калій підвищує холодо­стійкість рослин, міцність стебел, що особливо важливо для схильних до вилягання сортів. За нестачі калію стебло пшениці озимої вкорочується, тканини на краях листків буріють і відмирають, внаслідок чого змінюється обмін речовин і затримується реакція синтезу білка, що призводить до зменшення врожайності та погіршення якості зерна.

Сівозміни забезпечують найбільш раціональне використання орних земель, матеріальних і трудових ресурсів. Вони дають можливість розробляти технологію вирощування сільськогосподарських культур з урахуванням їх взаємного впливу. Ось чому підвищення культури землеробства може бути забезпечене тільки при освоєнні правильних сівозмін, які відповідають конкретним природно-кліматичним умовам і спеціалізації господарства.

За даними наукових досліджень і виробничої практики, найкращими попередниками пшениці в Степу України є чисті та зайняті пари, горох, в разі зрошування – люцерна; у Лісостепу: зайняті пари, горох, багаторічні трави на один укіс; у Поліссі: зайняті пари, горох, картопля рання, льон-довгунець. Приріст урожаю зерна пшениці, розміщеної після кращих попередників, досягає 0,7–1 т/га і більше порівняно з розміщенням її після стерньових попередників.

Відмінним попередником є зернові бобові культури: горох, вика, боби кормові, соя та ін. Вони поліпшують структуру ґрунту, не забирають з нього азот, знижують забур’яненість. Вважається, що чим сильніше розвинений травостій зернобобових, тим більший вплив їх на врожайність наступної культури.

Температурний режим визначає нагромадження поживних речовин у ґрунті. Впливаючи на швидкість руху води та розчинених солей, температура впливає на темпи надходження поживних речовин у рослини із ґрунту та внесених добрив. За невисоких температур знижується надходження у корені та переміщення з них у надземні органи азоту, ослаблюється його використання та утворення органічних азотних сполук. При ще більш низьких температурах поглинання коренями азоту та фосфору різко зменшується. Зниження поглинання калію при цьому відбувається уповільнено. У зв’язку з вище вказаним особливого значення набувають комплексні дослідження з вивчення впливу попередника пшениці озимої на поживний режим ґрунту.

Мета наших досліджень полягала в оцінці впливу попередників на агрохімічні показники родючості чорнозему типового.

Методи досліджень: польовий і лабораторний. Польовий дослід було закладено на стаціонарі по сівозмінах дослідного поля Харківського національного аграрного університету ім. В. В. Докучаєва, розташованому на вирівняному вододільному плато. Аналітичні роботи проводили на кафедрі землеробства ім. О. М. Можейка.

Погодні умови в роки проведення досліджень (2009 і з 2011 по 2015 рр.) в цілому були сприятливими для вирощування пшениці озимої. У 2010 р. пшениця взагалі не забезпечила врожай у зв’язку з комплексом негативних природних явищ, які спостерігалися з осені 2009 до весни 2010 р.

Ґрунт дослідного поля – чорнозем типовий глибокоскипаючий малогумусний важкосуглинковий на лесовидному суглинку. Він характеризується агрономічно цінною зернисто-грудкуватою структурою, добрими фізичними властивостями, великими запасами доступних для рослин поживних речовин, високою гумусованістю та інтенсивною біологічною активністю.

Попередники пшениці озимої:

  1. Чистий пар;
  2. Горох на зерно;
  3. Чина на зерно;
  4. Соняшник на насіння;
  5. Вико-вівсяна сумішка на зелений корм;
  6. Соя на зелений корм;
  7. Квасоля на зерно;
  8. Кукурудза на силос.

При проведенні польових і лабораторних робіт визначали такі показники:

  • вміст легкогідролізного азоту – за методом Корнфільда у шарах 0–10, 10–20 і 20–30 см у фазу трубкування пшениці озимої;
  • вміст рухомих форм фосфору – методом Чирікова в тих же шарах і в тій же фазі;
  • вміст обмінного калію – методом Чирікова.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Джерелом забезпечення рослин поживними речовинами є ґрунт. В основному вони містяться в органічних сполуках рослинних решток, а також у перегнійних речовинах і тілах численної кількості живих і відмерлих мікроорганізмів. Хоч в орному шарі наявна велика кількість поживних речовин, вони можуть бути недоступними для рослин, оскільки значна їх частка знаходиться в нерозчинному стані в мінеральній частині ґрунту; певна кількість їх увібрана колоїдами ґрунту. Лише незначна кількість поживних речовин, яка міститься у ґрунтовому розчині, легкодоступна для рослин. Тому така важлива роль культур, які вирощують у сівозміні для збереження та накопичення поживних речовин у ґрунті.

Найменший вміст легкогідролізного азоту в грунті відмічався при розміщенні пшениці після соняшнику та кукурудзи на силос, що відповідно впливало на врожайність культури
Найменший вміст легкогідролізного азоту в грунті відмічався при розміщенні пшениці після соняшнику та кукурудзи на силос, що відповідно впливало на врожайність культури

Азот у ґрунті в основному міститься у вигляді органічних сполук. Доступні для рослин амонійні та нітратні сполуки наявні в незначній кількості. А загальні запаси азоту можуть збільшуватися природним шляхом за рахунок опадів і біологічних процесів. Азот, що потрапляє в ґрунт із опадами, не відіграє важливої ролі у процесі накопичення цього елемента.

Приріст урожаю зерна пшениці, розміщеної після кращих попередників, може досягати 0,7–1 т/га і більше порівняно з розміщенням її після стерньових попередників
Приріст урожаю зерна пшениці, розміщеної після кращих попередників, може досягати 0,7–1 т/га і більше порівняно з розміщенням її після стерньових попередників

Важливим джерелом поповнення запасів азоту є біологічні процеси, що зумовлюються бактеріями, які живуть вільно у ґрунті та на корінні бобових рослин. До таких бактерій відносять Asotobacter і Clostridium. Інша група бактерій, що збагачує ґрунт азотом, – бульбочкові бактерії. Вони синтезують азот у результаті симбіозу з бобовими рослинами.

Отримані нами дані показали, що найбільше легкогідролізного азоту в орному шарі під пшеницею озимою зафіксовано при розміщенні її по чистому пару – 104 мг/кг ґрунту (табл. 1), що свідчить про інтенсивність проходження мікробіологічних процесів у ґрунті за рахунок достатньої його зволоженості в цьому варіанті, покращення повітряного режиму завдяки пошаровому обробітку впродовж весняно-літнього періоду та наявності органічних решток, які залишилися після збирання попередньої культури. Крім того, значна кількість азоту в ґрунті цього варіанта концентрувалася тому, що в ньому не вирощували сільськогосподарські культури.

Таблиця 1. Вміст легкогідролізного азоту в орному шарі чорнозему типового залежно від попередників пшениці озимої, мг/кг ґрунтуДещо менше азоту містилося в ґрунті після пару, зайнятого вико-вівсяною сумішкою, – 98 мг/кг ґрунту та бобових попередників (горох і чина) – по 98 мг/кг ґрунту. Як відомо, важливою особливістю бобових культур є фіксація азоту повітря за допомогою бульбочкових бактерій, які селяться на коренях. Частка азоту, що засвоюється з повітря, використовується рослинами для формування врожаю, а решта залишається в ґрунті.

Соя та квасоля – попередники пшениці озимої, які є просапними культурами. У дослідах їх висівали широкорядним способом із шириною міжрядь 45 см. Відповідно, після цих попередників у ґрунті залишилася значно менша кількість пожнивних решток, що, на нашу думку, могло зменшувати вміст азоту в цих варіантах.

Дослідження показали, що найменшим цей показник був при розміщенні пшениці озимої після соняшнику та кукурудзи на силос – 89 мг/кг ґрунту. Адже ці культури не тільки висушують ґрунт, а й використовують на формування врожаю велику кількість азоту. Тому в цих варіантах ґрунт був менше забезпечений легкогідролізним азотом, що впливало на врожай пшениці.

Дослідженнями виявлено деяке коливання вмісту легкогідролізного азоту залежно від шару ґрунту. У більшості варіантів спостерігалося збільшення азоту зі збільшенням глибини. Це обумовлено більш інтенсивним використанням азоту з верхнього шару ґрунту під час весняного кущіння та трубкування пшениці озимої. Адже, за даними О. І. Носатовського, у цей період основна маса коренів розташована у шарі 0–20 см.

У біологічних процесах активну участь бере фосфор. Його міграція в ґрунті чітко пов’язана з біологічним кругообігом елементів. Фосфорні аніони РО43-, НРО42-, Н2РО42- зустрічаються в формі важкодоступних солей з кальцієм, залізом і алюмінієм. Оптимальний запас у ґрунтовому розчині фосфатів, які засвоюються, визначається не стільки загальною кількістю фосфору, скільки запасом рухомих його форм у ґрунті й інтенсивністю спрямування процесів, в яких він бере участь.

Серед елементів живлення, які лімітують величину врожайності сільськогосподарських культур, на чорноземах особливе значення, як стверджує Б. С. Носко, належить фосфору. За даними агрохімічного обстеження, в зоні поширення чорноземів площі ґрунтів із вмістом Р2О5 до 100 мг становлять 65–78%. Середньозважений вміст рухомих фосфатів у орному шарі чорноземів не перевищує 80–90 мг Р2О5 на кілограм ґрунту, тобто він удвічі менший від оптимального, який для більшості польових культур становить 50–180 мг. Тобто дефіцит фосфору надалі може знизити врожайність провідних культур на 15–20%. Як видно з табл. 2, вміст рухомого фосфору в орному шарі ґрунту можна охарактеризувати як середній – він коливався від 79 до 97 мг/кг ґрунту.

Таблиця 2. Вміст рухомого фосфору в орному шарі чорнозему типового залежно від попередників пшениці озимої, мг/кг ґрунтуДещо вищий вміст доступного рослинам фосфору було зафіксовано у варіантах з горохом, чистим паром, вико-вівсяною сумішкою та соєю. Менше доступного для рослин фосфору в ґрунті містилося у варіантах із кукурудзою, чиною та квасолею. Найменше фосфору було виявлено у варіанті з соняшником – 79 мг/кг ґрунту. Певне зменшення вмісту рухомого фосфору після окремих бобових культур обумовлене підвищеною активністю мікрофлори, яка веде до тимчасового його закріплення в органічній формі мікроорганізмами та виносом його врожаєм цих культур. Серед варіантів із бобовими попередниками спостерігалося невелике зменшення кількості P2O5 у ґрунті. У дослідженнях не виявлено чіткої тенденції впливу попередників пшениці озимої на зміни вмісту фосфору в різних шарах ґрунту.

Калій – один із важливих елементів живлення рослин. При нестачі його в ґрунті різко зменшується синтез білка й може накопичуватися надлишок небілкового азоту. Калій посилює інтенсивність окислювальних процесів у рослинах і сприяє накопиченню органічних кислот. Разом із фосфором він впливає на використання рослинами азоту. Калій також відіграє роль у формуванні кореневої системи, посилюючи розвиток бокових коренів.

У ґрунті калій міститься у таких формах: рухомий калій, водорозчинний, обмінний, необмінний, калій органічних сполук, калій мінерального скелету. Найчастіше для характеристики забезпеченості ґрунту калієм визначають вміст обмінного калію. Обмінний калій – увібраний негативно зарядженими колоїдними часточками, за вмістом якого характеризують забезпеченість ґрунту доступним для рослин калієм.

У наших дослідженнях вміст обмінного калію в ґрунті при вирощуванні пшениці озимої змінювався залежно від попередника. Оцінка вмісту калію в орному шарі чорнозему типового показала, що найбільше його містилося при розміщенні пшениці озимої по чистому пару – 181 мг/кг ґрунту (табл. 3).

Таблиця 3. Вміст обмінного калію в орному шарі чорнозему типовогозалежно від попередників пшениці озимої, мг/кг ґрунтуДещо нижчий вміст зафіксовано під пшеницею озимою, розміщеною після таких попередників: чина – 158 мг/кг ґрунту, вико-вівсяна сумішка – 154 мг/кг ґрунту та горох – 147 мг/кг ґрунту. Після бобових просапних культур – сої та квасолі у ґрунті містилося 143 та 142 мг/кг ґрунту обмінного калію відповідно.

Як відомо, бобові культури досить інтенсивно використовують калій на побудову вегетативної маси. Незважаючи на це, значна його кількість залишається з рослинними рештками в ґрунті. Під дією вологи та високих температур навесні відбувається інтенсифікація процесів мінералізації рослинних решток і калій може надходити у ґрунтовий розчин.

Найменше цього елемента у ґрунті було в варіанті з соняшником – 128 мг/кг ґрунту.

ВИСНОВКИ

  1. Найбільше легкогідролізного азоту в орному шарі під пшеницею озимою зафіксовано при розміщенні її по чистому пару – 104 мг/кг ґрунту, що свідчить про інтенсивність проходження мікробіологічних процесів у ґрунті за рахунок достатньої зволоженості ґрунту в цьому варіанті, покращення повітряного режиму завдяки пошаровому обробітку впродовж весняно-літнього періоду та наявності органічних решток, які залишилися після збирання попередньої культури.
    Дещо менше азоту містилося у ґрунті після пару, зайнятого вико-вівсяною сумішкою, – 98 мг/кг ґрунту та бобових попередників. Як відомо, важливою особливістю бобових культур є фіксація азоту повітря за допомогою бульбочкових бактерій, що селяться на коренях. За рахунок збільшення врожайності вегетативної маси та кореневої системи в ґрунті накопичується більша кількість пожнивних решток, які під дією мікроорганізмів розкладаються. У дослідах із соєю та квасолею, які висівали широкорядним способом із шириною міжрядь 45 см, у ґрунті залишилася значно менша кількість пожнивних решток, що, на нашу думку, могло зменшувати вміст азоту в цих варіантах. Найнижчим цей показник був при розміщенні пшениці озимої після соняшнику та кукурудзи на силос – 89 мг/кг ґрунту. Адже ці культури не тільки висушують ґрунт, а й використовують на формування врожаю велику кількість азоту.
    Дослідженнями виявлено певне коливання вмісту легкогідролізного азоту залежно від шару ґрунту. У більшості варіантів спостерігалося збільшення азоту зі збільшенням глибини. Це обумовлено більш інтенсивним використанням азоту з верхнього шару ґрунту під час весняного кущіння та трубкування пшениці озимої.
  1. Вміст рухомого фосфору в орному шарі ґрунту можна охарактеризувати як середній – він коливався від 79 до 97 мг/кг ґрунту. Трохи вищий вміст доступного для рослин фосфору було зафіксовано у варіантах із горохом, чистим паром, вико-вівсяною сумішкою та соєю. Менше доступного для рослин фосфору в ґрунті містилося у варіантах із кукурудзою, чиною та квасолею. Найменше фосфору в ґрунті було виявлено у варіанті з соняшником – 79 мг/кг ґрунту.
    Певне зменшення вмісту рухомого фосфору після окремих зернобобових культур обумовлене підвищеною активністю мікрофлори, що призводить до тимчасового його закріплення в органічній формі мікроорганізмами та виносом врожаєм цих культур.
  1. Оцінка вмісту калію в орному шарі чорнозему типового показала, що найбільше його містилося при висіванні пшениці озимої по чистому пару – 181 мг/кг ґрунту. Дещо нижчий вміст обмінного калію зафіксовано після таких попередників, як чина – 158 мг/кг ґрунту, вико-вівсяна сумішка – 154 та горох – 147 мг/кг ґрунту. Після бобових просапних культур – сої та квасолі у ґрунті містилося 143 та 142 мг/кг ґрунту обмінного калію відповідно. Найменше цього елемента в ґрунті було у варіанті з соняшником – 128 мг/кг ґрунту.
    Зменшення загального обсягу доступного фосфору та калію у варіанті з соняшником відбувається за рахунок використання культурою великої кількості цих елементів на формування врожаю.

Н. А. Кудря, С. І. Кудря, кандидати с.-г. наук, А. М. Звонар, аспірант, Харківський національний аграрний університет ім. В. В. Докучаєва

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2020

Найсвіжіші матеріали читайте в журналі «Агроном». Слідкуйте за головними агрономічними новинами на нашій сторінці у Facebook та каналі в Telegram