Effectiveness of sulfur-containing fertilizers in the cultivation of peas in the conditions of chernozem soils of the Kursk Region

Full Text

Введение

Горох является одной из основных зернобобовых культур, возделываемых в Курской обл. В химическом составе гороха присутствует множество полезных компонентов, таких как белки, жиры, витамины, минералы. Содержание белка в горохе может достигать 25–26%, жира – в среднем ≈1–2%. Также в составе гороха присутствуют антиоксиданты, аминокислоты, флавоноиды, сапонины и другие полезные вещества [1]. Способность гороха усваивать атмосферный азот с помощью клубеньковых бактерий делает его хорошим предшественником для большинства сельскохозяйственных культур [2].

Однако за последние годы динамика площадей посевов гороха в Курской обл. имела тенденцию к снижению с 28.52 тыс. га в 2011 г. до 7.63 тыс. га в 2020 г. Начиная с 2021 г. посевные площади гороха увеличились и в 2023 г. составили 16.2 тыс. га. Урожайность гороха за эти годы имела тенденцию к росту – с 15.9 ц/га в 2011 г. до 33.8 ц/га в 2023 г. (рис. 1) [3].

Рис. 1. Динамика площадей посева и урожайности гороха в Курской обл. (2010–2023 гг.).

Увеличение производства гороха, а главное стабилизация его продуктивности по годам возможны только при широком внедрении в производство агротехнологий нового поколения, включающих в себя научно обоснованную систему удобрения, основанную на оптимизации минерального питания, использовании стимуляторов роста растений, биопрепаратов и микроудобрений [4]. Достижение этой цели невозможно без серьезных знаний о свойствах почвы, биологических особенностях культуры, способах и формах применяемых удобрений и их взаимодействии между собой и другими объектами окружающей среды [5, 6].

Важным элементом минерального питания гороха является сера. Она необходима для формирования белков и аминокислот, которые являются основой для роста и развития растений. Сера также участвует в образовании хлорофилла и масел [7].

Сера помогает растениям усваивать азот, что в свою очередь способствует увеличению урожайности. Снижение содержания серы в растениях относительно азота (1 : 16) проводит к торможению процессов синтеза белка и аккумуляции азота в нитратной форме [8–10]. При недостатке серы на корнях гороха образуется меньше клубеньков, что снижает интенсивность фиксации азота воздуха [11]. Кроме того, сера играет роль в формировании защитных механизмов растений против болезней и вредителей. Это связано с тем, что сера участвует в образовании фитоалексинов – природных антибиотиков, которые защищают растения от инфекций. Сера также способствует улучшению качества и сохранности продуктов [12].

Результаты агрохимического обследования почв Курской обл. свидетельствуют о том, что они имеют низкую обеспеченность подвижными формами микро- и мезоэлементов, в частности серы. Наименее обеспечены серой серые лесные почвы всех подтипов, имеющие легкий гранулометрический состав и низкое содержание гумуса. Пахотные почвы хозяйств Курской обл. с низким содержанием подвижных форм серы составляют 96.5, средним – 3.5, высоким – 0.2% от площади обследованной пашни (рис. 2) [13].

Рис. 2. Картограмма обеспеченности пахотных почв Курской обл. подвижными формами серы.

Снижение содержания подвижной серы в почвах Курской обл. связано с рядом причин, включая изменение климата, повышение продуктивности сельскохозяйственных культур и использование определенных видов удобрений. В последнее время поступление серы в почву с органическими и минеральными удобрениями в сельскохозяйственном производстве значительно сократилось [14]. Длительный период в качестве основного источника поступления серы в почву служило внесение сложных минеральных удобрений, таких как сульфат кальция (гипс), содержащий 19% серы и 23% кальция, простой суперфосфат, содержащий помимо фосфора 11% серы и 22% кальция, сульфат аммония (24% серы и 21% азота), сульфат калия (16.5% серы и 53% калия), сульфат магния (10% магния и 13% серы) [15].

В настоящее время химическая промышленность увеличивает объем производства минеральных удобрений и расширяет их ассортимент. В повышении эффективности использования удобрений большое значение имеет правильный выбор марок минеральных удобрений с учетом их состава и свойств, биологических особенностей культур, почвенно-климатических и агротехнических условий, а также сроков и технологии их внесения.

Изучение эффективности использования таких удобрений при возделывании сельскохозяйственных культур в условиях Курской обл. является актуальной задачей. Особое значение таких исследований состоит в том, что за последние десятилетия, в связи с изменением структуры ассортимента удобрений, с одной стороны, и многократного снижения их применения в земледелии области, с другой, в почву существенно уменьшилось поступление микроэлементов и серы [16]. Хотя черноземы относятся к почвам, довольно хорошо обеспеченным многими микроэлементами [17], сложившаяся сельскохозяйственная практика предопределяет необходимость более тщательной оценки современного потенциала почв Курской обл. в данном отношении и разработки соответствующих рекомендаций для улучшения обеспеченности сельскохозяйственных культур недостающими элементами питания.

Цель работы – определение эффективности использования минеральных удобрений, содержащих серу, в посевах гороха в условиях черноземных почв Курской обл.

Методика исследования

Исследование проводили в лаборатории технологий возделывания полевых культур Курского ФАНЦ в 2018–2020 гг. в севообороте со следующим чередованием культур: горох – озимая пшеница – сахарная свекла – яровой ячмень. В посевах гороха изучали эффективность комплексного удобрения NPKS(10–20–20–6). Схема полевого опыта была следующей (варианты): 1 – контроль без внесения удобрений, 2 – NPKS(10–20–20–6) в дозе N20P40K40S12 с осени под основную обработку почвы + N20 (аммиачная селитра) весной под предпосевную культивацию, 3 – NPKS(10–20–20–6) в дозе N30P60K60S18 с осени под основную обработку почвы + N30 (аммиачная селитра) весной под предпосевную культивацию, 4 – NPK(16–16–16) в дозе N40P40K40 (250 кг/га) с осени под основную обработку почвы, 5 – NPK(16–16–16) в дозе N60P60K60 (375 кг/га) с осени под основную обработку почвы.

Повторность в опыте трехкратная, варианты располагались систематически в один ярус. Площадь посевной делянки составляла 189, учетной – 100 м².

Почва опытного участка чернозем типичный мощный тяжелосуг–линистого гранулометрического состава на карбонатном лессовидном суглинке. При закладке полевого опыта содержание гумуса (по Тюрину) в пахотном слое составляло 5.5%, щелочногидролизуемого азота – 15.4 мг/100 г, подвижных форм фосфора и калия (по Чирикову) – 17.5 и 11.3 мг/100 г, реакция почвенной среды слабокислая (рН_KCl 5.4). По содержанию подвижной серы (4.5 мг/кг) почва относится к низкообеспеченной.

В период проведения полевых опытов метеорологические условия складывались удовлетворительно для роста и развития гороха и были типичными для Курской обл. Среднесуточная температура вегетационного периода гороха (май–июль) 2018 г. была на 2.5°С меньше средней многолетней температуры (16.6°С) при сумме осадков за этот период 260.0 мм, или 144% от нормы. В 2019 и 2020 гг. температура мая–июля была соответственно на 2.5 и 1.2°С больше нормы при сумме осадков, равной 85.5 и 107% от среднего многолетнего их количества (180 мм).

Проведение полевых работ в опыте осуществляли в оптимальные агротехнические сроки. Использовали районированный в регионе сорт Фараон. Семена высевали элитные, отвечающие требованиям 1-го класса посевных стандартов с нормой высева 1.2 млн всхожих семян/га, способ посева – рядовой, глубина заделки семян – 4–5 см. Учет урожая проводили методом прямого комбайнирования комбайном Сампо-1200. Пересчет урожая проводили на 100%-ную чистоту и 14%-ную влажность семян.

В образцах зерна гороха определяли содержание белка на анализаторе зерна Infratec^TM1241, натуру зерна (по ГОСТ-10840-76), массу 1000 зерен (по ГОСТ-10842-76). Экономическую эффективность применения удобрений рассчитывали согласно технологическим картам. Экспериментальные данные обрабатывали с применением дисперсионного метода математического анализа, программ Microsoft Excel, Statistica.

Результаты и их обсуждение

Посев гороха в годы исследования проводили во 2-й декаде апреля. Всходы появились на 10–11-е сут после посева практически одновременно во всех вариантах. В дальнейшем фазы “бутонизация”, “цветение” и “полная спелость зерна” гороха в вариантах с внесением комплексных минеральных удобрений как содержащих, так и не содержащих серу (NPK(16–16–16), NPKS (10–20–20–6) наступали на 2 сут позже, чем в контроле.

Инфекционный фон посевов гороха в годы проведения исследования был умеренным. Отмечено поражение растений аскохитозом (Ascochyta pisi) и ложной мучнистой росой (пероноспорозом (Peronospora pisi)). Определение распространенности этих заболеваний в посевах гороха проводили в период максимального развития болезней – фазе созревания. Результаты и оценка влияния комплексных удобрений на распространенность заболеваний гороха представлены в табл. 1.

Таблица 1. Влияние комплексных минеральных удобрений на распространенность аскохитоза и пероноспороза в посевах гороха (среднее за 2018–2020 гг.)

Внесение комплексных минеральных удобрений NPK(16–16–16) несколько повышало распространенность аскохитоза (Ascochyta pisi) и ложной мучнистой росы (Peronospora pisi) в посевах гороха, причем с увеличением дозы внесения удобрений имела место тенденция к увеличению распространенности этих заболеваний. В вариантах с внесением комплексных минеральных удобрений с серой NPKS(10–20–20–6) наблюдали обратную тенденцию: при увеличении дозы внесения удобрений распространенность заболеваний снижалась.

Использование серосодержащих удобрений при возделывании гороха положительно повлияло на формирование структуры урожая. Внесение азофоски NPK(16–16–16) увеличивало количество бобов на одном растении на 0.7–1.0 шт., озерненность боба – на 0.8–1.0 шт., массу 1000 зерен – на 2.0–4.0 г. в сравнении с контролем. В вариантах с внесением комплексного удобрения с серой NPKS(10–20–20–6) количество бобов на одном растении увеличивалось на 0.8–1.0 шт., озерненность бобов – на 1.0–1.1 шт., масса 1000 зерен – на 3.0–5.0 г. по сравнению с контролем (табл. 2).

Таблица 2. Влияние комплексных минеральных удобрений на элементы структуры урожая гороха (среднее за 2018–2020 гг.)

Анализ урожайных данных, полученных в опыте, показал высокую эффективность комплексных минеральных удобрений в посевах гороха. Внесение комплексного удобрения без серы NPK(16–16–16) в дозе N40P40K40 под основную обработку почвы повышало урожайность гороха на 8.8 ц/га, или на 41.1%. С увеличением дозы внесения удобрения до N60P60K60 урожайность гороха повышалась на 11.4 ц/га, или 53.2%, в сравнении с вариантом, где удобрения не вносили (21.4 ц/га).

Эффективность комплексных минеральных удобрений, содержащих серу, марки NPKS(10–20–20–6) была больше эффективности комплексных минеральных удобрений без серы NPK(16–16–16). Прибавка урожая гороха от внесения NPKS(10–20–20–6) в дозе N20P40K40S12 под основную обработку почвы + N20 под предпосевную культивацию составила 10.7 ц/га, или 50.0%, а от внесения NPKS(10–20–20–6) в дозе N30P60K60S18 под основную обработку почвы + N30 под предпосевную культивацию – 13.0 ц/га, или 60.7% в сравнении с контролем (табл. 3).

Таблица 3. Влияние комплексных минеральных удобрений на урожайность и качество зерна гороха (2018–2020 гг.)

Сера, входящая в состав серосодержащего удобрения NPKS(10–20–20–6), оказывала существенное влияние на урожайность гороха. Внесение серосодержащего удобрения NPKS(10–20–20–6) в дозе N40P40K40S12 повышала урожайность гороха на 1.9, в дозе N60P60K60S18 – на 1.6 ц/га (НСР₀₅ = 1.4 ц/га) в сравнении с внесением удобрения NPK(16–16–16).

Внесение комплексных минеральных удобрений, содержащих серу, марки NPKS(10–20–20–6) в дозе N20P40K40S12 под основную обработку почвы + аммиачная селитра в дозе N20 под предпосевную культивацию повышало содержание белка в зерне гороха на 1.1, в дозе N30P60K60S18 + аммиачная селитра в дозе N30 – на 1.2% в сравнении с контрольным вариантом (21.3%). Сера, входящая в состав серосодержащего удобрения NPKS(10–20–20–6), как при внесении его в дозе N40P40K40S12, так и при внесении в дозе N60P60K60S18 оказывала существенное влияние на содержание белка в зерне гороха, повышая его соответственно на 0.4 и 0.5% по сравнению с контролем, при НСР₀₅ , равной 0.3%.

Расчеты экономической эффективности показали, что при сложившихся ценах на удобрения, зерно гороха, ГСМ и т.п. наиболее экономически эффективным было возделывание гороха в варианте с внесением серосодержащего удобрения NPКS(10–20–20–6) в дозе N20P40K40S12 под основную обработку почвы + аммиачная селитра в дозе N20 под предпосевную культивацию. Величина условно чистого дохода в этом варианте составила 26612 руб./га, уровень рентабельности – 85.4% (табл. 4).

Таблица 4. Экономическая эффективность использования минеральных удобрений, содержащих серу на посевах гороха (2018–2020 гг.)

Повышение дозы внесения серосодержащего удобрения до N60P60K60S18 было экономически не целесообразным: величина условно чистого дохода составила 26782 руб./га, уровень рентабельности – 76.2%.

Заключение

Таким образом, показана высокая эффективность минеральных удобрений, содержащих серу, при возделывании гороха на черноземных почвах Курской обл. с низким уровнем обеспеченности подвижной серой (4.5 мг/кг). Установлено, что при различных дозах внесения эффективность серосодержащего удобрения NPKS(10–20–20–6) была выше эффективности комплексного минерального удобрения без серы NPK(16–16–16). Прибавка урожая гороха от серы, входящей в состав удобрения NPKS(10–20–20–6), в дозе N40P40K40S12 составила 1.9 ц/га, содержание белка в зерне возросло на 0.4%. В варианте с увеличением дозы внесения серосодержащего удобрения NPKS(10–20–20–6) до N60P60K60S18 эффективность его снижалась, прибавка урожайности гороха в этом варианте составила 1.6 ц/га, а содержание белка повышалось на 0.5%.

Применение серосодержащего удобрения NPKS(10–20–20–6) в посевах гороха было экономически выгодным. Повышение дозы внесения серосодержащего удобрения NPKS(10–20–20–6) до N60P60K60S18 приводило к снижению экономической эффективности его использования.

About the authors

J. N. Minchenko

Email: vla190353@yandex.ru
Russian Federation, ul. Karla Marxa 70b, Kursk 305021

V. I. Lazarev

Author for correspondence.
Email: vla190353@yandex.ru
Russian Federation, ul. Karla Marxa 70b, Kursk 305021

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Fig. 1. Dynamics of sown areas and pea yields in Kursk Oblast (2010-2023).

Download (40KB)

Indexing metadata

3. Fig. 2. Cartogram of supply of arable soils in Kursk Oblast with mobile forms of sulfur.

Download (59KB)

Indexing metadata