НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ПРИСТАШ Ірина Валеріївна
УДК 631.8 : 633.15 [477.41]
АГРОХІМІЧНА ОЦІНКА ЗАСТОСУВАННЯ ДОБРИВ ПІД КУКУРУДЗУ НА ЗЕРНО У СІВОЗМІНІ НА ЛУЧНО-ЧОРНОЗЕМНОМУ КАРБОНАТНОМУ ҐРУНТІ ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ
06.01.04 – агрохімія
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук
Київ – 2005
Дисертацією є рукопис
Робота виконана у Національному аграрному університеті Кабінету Міністрів України
Науковий керівник – академік УААН, доктор сільськогосподарських наук, професор Городній Микола Михайлович, Національний аграрний університет, завідувач кафедри агрохімії та якості продукції рослинництва ім. О.І. Душечкіна
Офіційні опоненти:
доктор сільськогосподарських наук, професор Гамаюнова Валентина Василівна, Херсонський державний аграрний університет, завідувач кафедри ґрунтознавства та агрохімії
кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Корсун Світлана Георгіївна, Інститут землеробства УААН, провідний науковий співробітник лабораторії агроекології і аналітичних досліджень
Провідна установа –Уманський державний аграрний університет Міністерства аграрної політики України, кафедра агрохімії та ґрунтознавства, м. Умань
Захист відбудеться “ 18 ” березня 2005 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.04 у Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ, вул. Героїв оборони, 15, навчальний корпус 3, аудиторія 65
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аграрного університету за адресою: 03041, м. Київ, вул. Героїв оборони, 13, навчальний корпус 4, к. 41
Автореферат розісланий “ 16 ” лютого 2005 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Балабайко В.Ф.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Кукурудза є однією з основних фуражних зернових і найврожайніших сільськогосподарських культур, що вирощують у світі. Але на сучасному етапі технології її вирощування не забезпечують отримання максимального врожаю, який би відповідав біологічним можливостям цієї культури. Тому постала проблема оптимізації живлення з урахуванням сорто-генетичних і органоутворюючих особливостей кукурудзи для підвищення врожайності та отримання біологічно повноцінного зерна. Потужним фактором впливу на агрохімічні властивості ґрунту та забезпечення рослин необхідними елементами живлення є науково обґрунтоване використання добрив у сівозміні. Діагностика живлення з подальшим його коригуванням шляхом проведення позакореневого підживлення дозволяє оптимізувати живлення на кожному етапі й враховувати необхідні співвідношення елементів.
Тривале застосування азотних, фосфорних і калійних добрив покращує живлення рослин і сприяє підвищенню врожайності сільськогосподарських культур. Проте добрива спричиняють закріплення мікроелементів у ґрунті в малодоступному стані, що може стати причиною недостатнього забезпечення ними рослин.
У зв’язку з цим виникає необхідність управління продуктивністю агроценозів у конкретних ґрунтово-кліматичних умовах на основі детальної агрохімічної оцінки добрив та оптимізації живлення з урахуванням етапів органогенезу кукурудзи на зерно різних груп стиглості.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконано на Агрономічній дослідній станції Національного аграрного університету у тривалому польовому досліді кафедри агрохімії та якості продукції рослинництва ім. О.І. Душечкіна. Наукові дослідження проводили упродовж 2002–2004 рр. відповідно до наукової тематики „Агроекологічне обґрунтування і агрохімічне забезпечення використання добрив на лучно-чорноземних ґрунтах північної частини Лісостепу” (номер державної реєстрації 0100U002832).
Мета і завдання дослідження. Мета дослідження полягала у науковому обґрунтуванні впливу 45–річного застосування органічних і мінеральних добрив у сівозміні на агрохімічні властивості ґрунту та врожайність кукурудзи на зерно й показники його якості нового районованого гібрида Сандріна (PR39N72) і вітчизняного сорту Одеська 10; у вирішенні питання оптимізації живлення рослин макро– і мікроелементами протягом періоду вегетації з урахуванням етапів органогенезу; визначенні впливу добрив на вміст та поведінку важких металів і мікроелементів у ґрунті та характер надходження їх в рослини кукурудзи.
Для досягнення мети дослідження поставлено наступні завдання:
– встановити вплив тривалого застосування добрив у сівозміні на гумусний стан та агрохімічні показники лучно-чорноземного карбонатного грубопилувато-легкосуглинкового на лесовидному суглинку ґрунту;
– вивчити вплив застосування різних норм, видів добрив та їх поєднання у сівозміні на ріст рослин, розвиток листкової поверхні, накопичення органічної речовини, фотосинтетичну діяльність посівів, характер формування врожаю та показники якості зерна кукурудзи нового гібрида Сандріна та сорту Одеська 10;
– встановити роль позакореневих підживлень новими комплексними добривами кристалон особливий, акварін № і nutribor у найвідповідальніші етапи органогенезу на врожайність зерна кукурудзи та показники його якості;
– вивчити характер впливу добрив на стан мікроелементів і важких металів у ґрунті та надходження їх у рослини кукурудзи;
– визначити ефективність застосування добрив під кукурудзу на зерно у зерно-буряковій сівозміні в умовах Лісостепу України.
Об’єктом дослідження є характер зміни поживного режиму лучно-чорноземного карбонатного грубопилувато-легкосуглинкового на лесовидному суглинку ґрунту та врожайності кукурудзи на зерно за використання добрив у сівозміні; наукове обґрунтування шляхів оптимізації живлення рослин кукурудзи у найвідповідальніші етапи органогенезу з використанням комплексних добрив нових марок.
Предметом дослідження є вміст макро– і мікроелементів у ґрунті й рослинах кукурудзи, врожай кукурудзи на зерно та показники його якості.
Методи дослідження: польовий, мікропольовий, лабораторний дослід, агрохімічні методи (хімічні та фізико-хімічні), фізіологічні, методи математичної статистики, економічна і енергетична оцінка.
Наукова новизна одержаних результатів. Науково обґрунтовані для нового гібрида Сандріна та сорту Одеська 10 шляхи оптимізації живлення рослин кукурудзи у найвідповідальніші етапи органогенезу на лучно-чорноземному карбонатному ґрунті шляхом проведення позакореневих підживлень комплексними добривами нових марок nutribor, кристалон особливий і акварін № . Встановлено вплив тривалого застосування органічних і мінеральних добрив у сівозміні на окремі показники родючості лучно-чорноземного карбонатного ґрунту, мобілізацію в ньому мікроелементів та їхню доступність рослинам кукурудзи.
Практичне значення одержаних результатів полягає у розробці оптимальних норм та способів використання добрив під середньоранні гібриди та пізньостиглі сорти кукурудзи з урахуванням етапів органогенезу рослин та використанням агрохімічних параметрів ґрунту. Виробничу перевірку проведено на площі 100 га на Агрономічній дослідній станції Національного аграрного університету.
Особистий внесок здобувача полягає у безпосередній участі у визначенні мети й завдань досліджень, проведенні польових, мікропольових та лабораторних дослідів, виконанні агрохімічних аналізів, в узагальненні і математичній обробці результатів експериментів, апробації результатів, формулюванні наукових висновків та написанні роботи. Особистий внесок здобувача становить 90%.
Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати досліджень доповідалися, обговорювалися та були опубліковані в матеріалах Науково-практичної конференції молодих вчених „Стабілізація землекористування та сучасні агротехнології” (смт. Чабани, 2003 р.); на Науково-практичній конференції молодих вчених і спеціалістів “Новітні технології вирощування сільськогосподарських культур – у виробництво” (смт. Чабани, 2004 р.); щорічно обговорювались на засіданнях кафедри агрохімії та якості продукції рослинництва ім. О.І. Душечкіна (2002, 2003 і 2004 рр.); на науковій конференції викладачів і аспірантів ННІ рослинництва, ґрунтознавства і екології в 2004 році.
Публікації. Основні положення дисертаційної роботи викладено у 6 наукових працях, з них 4 статті, опубліковані у фахових виданнях, науково-методичні рекомендації та тези доповідей.
Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, 9 розділів, висновків, рекомендацій виробництву, списку використаних літературних джерел, додатків. Основний матеріал викладено друкованим текстом на 160 сторінках. Робота містить 65 таблиць, 11 рисунків, 5 додатків. Список літератури налічує 213 джерел, у тому числі 31 – латиницею.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
МІНЕРАЛЬНЕ ЖИВЛЕННЯ ТА ЕФЕКТИВНІСТЬ ВИКОРИСТАННЯ ДОБРИВ ПРИ ВИРОЩУВАННІ КУКУРУДЗИ НА ЗЕРНО (ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ)
Добрива впливають на поживний режим ґрунту та продуктивність рослин кукурудзи (Афендулов К.П., 1966; Сусідко П.І., 1978; Кравченко С.М., 1966; Сметанська І.М., 2000; Hergert G.W., Ferguson R.B., Shapiro C.A., 1995). Проте систематичне застосування добрив, покращуючи живлення рослин, водночас порушує природне співвідношення між макро– і мікроелементами (Алексєєв Ю.В., 1987; Мінєєв В.Г., 1987; Носко Б.С. та ін., 2001; Lindsay W.L., 1985; Mattigod S.V. et al., 1985). У зв’язку з цим виникає необхідність додаткового внесення добрив у позакореневе підживлення (Мацков Ф.Ф., 1957; Кудзін Ю.К., Жемела Г.П., 1969, Тома С.І., 1990). Андрієнко С.С., Куперман Ф.М. (1959) вказують на те, що тільки фенологічні спостереження є недостатніми для з’ясування процесу формування врожаю і активного втручання в його проходження. Аналізуючи наукову літературу відмічено, що питання оптимізації живлення шляхом проведення позакореневих підживлень з урахуванням етапів органогенезу висвітлено недостатньо.
УМОВИ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ
Дослідження проводили упродовж 2002–2004 рр. на Агрономічній дослідній станції Національного аграрного університету у тривалому польовому досліді кафедри агрохімії та якості продукції рослинництва ім. О.І. Душечкіна, розташованому в зоні Лісостепу, провінція Лісостепова Правобережна, округ Середньо-Дніпровсько-Бузький, район Фастівський. Тривалий дослід – 10–пільна зерно-бурякова сівозміна, освоєна в 1956–1958 рр. з метою вивчення ефективності дії різних варіантів системи удобрення у сівозміні на продуктивність сільськогосподарських культур та показники родючості ґрунту. Чергування культур у сівозміні: багаторічні трави, пшениця озима, буряк цукровий, кукурудза на силос, пшениця озима, горох, пшениця озима, буряк цукровий, кукурудза на зерно, ячмінь з підсівом багаторічних трав. Агротехніка вирощування – загальноприйнята для зони Лісостепу. Ґрунт дослідної ділянки – лучно-чорноземний карбонатний грубопилувато-легкосуглинковий на лесовидному суглинку. Орний шар ґрунту характеризується середнім вмістом гумусу (4,09%), середнім забезпеченням зернових культур рухомим фосфором (27,0 мг/кг) і низьким – обмінним калієм (89,3 мг/кг); вміст рухомих форм цинку (2,22 мг/кг), міді (2,24 мг/кг) й бору (0,64 мг/кг) – середній; рН водної витяжки – 8,0; ємність катіонного обміну – 35,3 мг-екв/100 г.
Дослід закладено у трикратному повторенні, площа посівної ділянки – 172 м2, облікової – 100 м2. Вносили аміачну селітру (ГОСТ 2-85), суперфосфат простий гранульований (ГОСТ 5956-78), калій хлористий (ГОСТ 4568-95). Сівбу здійснювали у кінці квітня (2002 р.) та на початку травня (2003 і 2004 рр.) насінням сорту Одеська 10 широкорядним пунктирним способом. У 2003 і 2004 рр. також було закладено дослід з вивчення впливу застосування добрив на врожайність гібрида кукурудзи фірми “Pioneer” Сандріна. Агротехніка – загальноприйнята для зони Лісостепу. Попередник – буряк цукровий.
Для вивчення впливу застосування різних видів добрив та їх поєднань у сівозміні на врожайність зерна кукурудзи та показники його якості було обрано варіанти досліду: 1. Без добрив (контроль); 2. Післядія 30 т/га гною (фон); 3. Фон + Р90; 4. Фон + Р90К135; 5. Фон + N90Р90К135; 6. Фон + N135Р135К202; 7. N90Р90К135.
Зразки ґрунту відбирали та проводили підготовку до аналізів згідно ГОСТ 28168-89 та ДСТУ ISO 11464-2001. В зразках ґрунту визначали: вміст вологи – термогравіметричним методом (ГОСТ 29268-89), гумус – за методом І.В. Тюріна в модифікації В.Н. Сімакова, груповий і фракційний склад гумусу – за В.В. Пономарьовою і Т.А. Плотніковою, рухомі органічні речовини – за М.А. Єгоровим, водорозчинні органічні речовини – у водній витяжці (ГОСТ 26423-85 – приготування водної витяжки), азот, що легко гідролізується – методом Шлавицької, амонійний азот – фотоколориметричним методом з використанням реактиву Несслера, нітратний азот – іонометричним методом (ГОСТ 26951-86), рухомий фосфор і обмінний калій – за методом Б.П. Мачигіна (ДСТУ 4114-2002), рН водний і сольовий – потенціометричним методом (ДСТУ ISO 10390-2001), вміст карбонатів – об’ємним методом (ДСТУ ISO 10693-2001), ємність катіонного обміну – з використанням розчину хлориду барію (ДСТУ ІSO 11260-2001). Рухомі форми мікроелементів та важких металів у ґрунті визначали у витяжці ацетатно-амонійного буферу з рН 4,8 (за М.К. Крупським і А.М. Александровою) методом інверсійної хронопотенціометрії. Валові форми вилучали за допомогою HNO3 та визначали методом атомної абсорбції. Бор – у водній витяжці з азометіном Н.
Відбір зразків рослин і їх підготовку проводили за загальноприйнятими в агрохімії методиками. Упродовж періоду вегетації здійснювали біометричні вимірювання площі листкової поверхні, розраховували чисту продуктивність фотосинтезу і фотосинтетичний потенціал посіву. Озолення рослинного матеріалу проводили за методом А. Гінзбург та ін. з наступним визначенням азоту – фотометричним методом з використанням реактиву Несслера, фосфору – за Деніже в модифікації А. Левицького, калію – за допомогою полуменевого фотометра. Нітрати визначали потенціометрично за допомогою іонселективних електродів (ГОСТ 5048-89). Мікроелементи – після сухого озолення, атомно-абсорбційним методом (ГОСТ 27996-88).
У зерні вміст сухої речовини визначали термогравіметричним методом (ГОСТ 13586.5-93), масу 1000 зерен – за ГОСТ 10842-89, вміст “сирої” золи – сухим озоленням наважки (ГОСТ 10847-74), вміст крохмалю – полярометрично (ГОСТ 10845-98), вміст білка і жиру – методом інфрачервоної спектроскопії, фракційний склад білка – методом М.В. Козлова і М.М. Городнього.
Баланс азоту, фосфору, калію розраховано за методичними вказівками кафедри агрохімії та якості продукції рослинництва ім. О.І. Душечкіна Національного аграрного університету (В.М. Макаренко, В.Є. Розстальний та ін.), цинку – за П.І. Анспоком, баланс гумусу – за методом Г.Я. Чесняка. Еколого-агрохімічний паспорт складено відповідно до керівного нормативного документа за ред. О.О. Созінова, енергетичну ефективність технології вирощування кукурудзи – за методичними рекомендаціями “Енергетична оцінка системи землеробства і технологій вирощування сільськогосподарських культур” (Ю.О. Тараріко, О.Є. Несмашна, Л.Д. Глущенко). Економічну оцінку ефективності використання добрив під кукурудзу на зерно розраховували за цінами, середніми у роки проведення досліджень. Статистичну обробку інформації – за Б.О. Доспєховим.
У 2002 і 2003 рр. проведено лабораторний дослід з вивчення впливу цинку на проростки кукурудзи. Використовували посудини на 1 кг ґрунту. Ґрунт відбирали з ділянок тривалого досліду. Висівали по 5 пророслих насінин. Збирали у фазу 4–5 листків. Вимірювали висоту рослин, площу листкової поверхні, сиру і суху масу рослин, вміст цинку в рослинах і рухомого цинку в ґрунті. Схема досліду: 1. Без добрив (контроль); 2. Контроль + Zn в оптимальній дозі (3 кг/га Zn); 3 Контроль + Zn 1 ГДК (300 мг/кг ґрунту); 4. Післядія 30 т/га гною + N90P90K135; 5. Післядія 30 т/га гною + N90P90K135 + Zn в оптимальній дозі (3 кг/га Zn); 6. Післядія 30 т/га гною + N90P90K135 + Zn 1 ГДК (300 мг/кг ґрунту); 7. N90P90K135; 8. N90P90K135 + Zn в оптимальній дозі (3 кг/га Zn); 9. N90P90K135 + Zn 1 ГДК (300 мг/кг ґрунту). У 2003 р. додано ще три варіанти: 10. Контроль + Zn 2 ГДК (600 мг/кг ґрунту); 11. Післядія 30 т/га гною + N90P90K135 + Zn 2 ГДК (600 мг/кг ґрунту); 12. N90P90K135 + Zn 2 ГДК (600 мг/кг ґрунту).
Для вивчення дії позакореневого підживлення у різні етапи органогенезу рослин на врожайність зерна кукурудзи та показники його якості було закладено мікропольовий дослід та використано комплексні добрива трьох нових марок: кристалон особливий норвезької компанії “Норск Гідро” (4,9 % N–NO3–; 3,3 % N–NH4+; 9,8 % N–NH2; 18 % P2O5; 18 % K2O; 3 % MgО; 2 % S; 0,025 % B; 0,004 % Mo; 0,01 % Cu; 0,07 % Fe; 0,04 % Mn; 0,025 % Zn), nutribor, виробник німецька компанія BASF (8 % B; 1 % Mn; 0,04 % Mo; 0,1 % Zn; 5 % MgO; 12 % S) та добриво акварін № , виробник Росія (3,9 % N–NO3–; 2,1 % N–NH4+; 12,0 % N–NH2; 18 % P2O5; 18 % K2O; 2MgО; 1,5S; 0,02 % B; 0,004 % Mo; 0,01 % Cu; 0,054 % Fe; 0,042 % Mn; 0,014Zn). У всіх добривах мікроелементи знаходяться у вигляді хелатів. Вносили з розрахунку кристалон особливий і акварін № – по 3 кг/га; nutribor – 0,5 кг/га при витраті розчину 250 л/га. Площа облікової ділянки – 10 м2. Дослід закладено у чотирикратному повторенні. Підживлення проводили на фоні основного удобрення N90P90K135 по фону післядії 30 т/га гною. Схема мікропольового досліду: 1. Обприскування водою (контроль); 2. Підживлення кристалоном особливим на IV етапі органогенезу качана; 3. Підживлення кристалоном особливим на IV та VI етапах; 4. Підживлення кристалоном особливим на IV та X етапах; 5. Підживлення кристалоном особливим на VІ етапі; 6. Підживлення кристалоном особливим на X етапі; 7. Підживлення nutribor на IV етапі; 8. Підживлення nutribor на IV та VI етапах; 9. Підживлення nutribor на IV та X етапах; 10. Підживлення nutribor на VІ етапі; 11. Підживлення nutribor на X етапі. 12. Підживлення акваріном № на IV етапі; 13. Підживлення акваріном № на IV та VI етапах; 14. Підживлення акваріном № на IV та X етапах; 15. Підживлення акваріном № на VІ етапі; 16. Підживлення акваріном № на X етапі органогенезу качана.
За погодними умовами 2002 р. характеризувався як теплий та середньозволожений. За період вегетації кукурудзи випала дещо вища за середню багаторічну кількість опадів, хоча розподіл їх за місяцями був нерівномірним з перевищенням середніх багаторічних показників у червні в 2,5 раза, що часом обумовлювало значне перезволоження ґрунту. За період вегетації у 2003 р. кількість опадів становила 66% від середніх багаторічних значень, що поряд із високою температурою спричинило висушування ґрунту в окремі періоди. Початок вегетації кукурудзи у 2004 р. був холодним і посушливим, що значно затримало появу сходів. Однак у період найбільшого споживання вологи рослинами посіви потрапили у кращі за вологозабезпеченням умови, що сприяло отриманню високого врожаю зерна кукурудзи у зазначеному році.
ЗМІНА АГРОХІМІЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ЛУЧНО-ЧОРНОЗЕМНОГО КАРБОНАТНОГО ҐРУНТУ ПІД ВПЛИВОМ СИСТЕМАТИЧНОГО ЗАСТОСУВАННЯ ДОБРИВ
Результати досліджень показали, що вміст гумусу в ґрунті перелогу складав відповідно 5,58 та 4,07% в орному і підорному шарах. Тривале сільськогосподарське використання лучно-чорноземних карбонатних ґрунтів без застосування добрив (контрольний варіант) обумовлює значне зменшення вмісту гумусу порівняно з перелогом – на 1,49 і 0,56% відповідно. Проте систематичне внесення добрив у сівозміні сприяє збереженню рівня запасів гумусу на вищому рівні. В усіх варіантах із застосуванням добрив спостерігається достовірне підвищення вмісту гумусу, що є наслідком внесення добрив у сівозміні та збільшення кількості кореневих і пожнивних решток у цих варіантах. Найбільший вплив на вміст гумусу чинить внесення N135Р135К202 по фону післядії 30 т/га гною: 4,69% в орному шарі та 4,06% – в підорному за показника у контролі відповідно 4,09 і 3,51% (табл. 1).
При застосуванні добрив спостерігається підвищення порівняно з контролем в орному шарі ґрунту вмісту водорозчинних (на 10–18 мг/100 г ґрунту) та рухомих органічних сполук (на 0,03–0,08%) при контролі відповідно 69,7 мг/100 г та 0,18%. У ґрунті перелогу кількість зазначених сполук залишається найбільшою і перевищує контроль на 33,0 мг/100 г ґрунту водорозчинних та 0,15% – рухомих органічних сполук.
Тривале застосування добрив у сівозміні обумовлює перерозподіл гумусових речовин, сприяючи збільшенню частки гумінових кислот у складі гумусу порівняно з фульвокислотами та утворенню гумусу гуматного типу (СГК/СФК в орному шарі ґрунту коливається в межах від 2,04 у контролі до 2,35–2,50 – при систематичному застосуванні добрив у сівозміні).
Баланс гумусу в ґрунті перелогу був позитивним і становив +2,35 т/га, тоді як у всіх варіантах досліду він був негативним (від –0,11 до –0,43 т/га), що пояснюється відсутністю надходження органічних добрив безпосередньо під кукурудзу на зерно. Застосування N135Р135К202 по фону післядії 30 т/га гною забезпечувало бездефіцитний баланс гумусу.
Таблиця 1 – Вплив застосування добрив у тривалому польовому досліді на вміст і тип гумусу та поживний режим лучно-чорноземного карбонатного ґрунту за вирощування кукурудзи на зерно (середнє за 2002–2004 рр.)
Варіант | Шар
ґрунту, см | Вміст гумусуСГК
СФК | Вміст рухомих форм елементів живлення | % | ± до | мінеральний азотрухомий фосфор | обмінний калій | контролю | фону | мг/кг ґрунту | ± до контролю | мг/кг ґрунту | ± до контролю | мг/кг ґрунту | ± до контролю | Без добрив
(контроль) | 025 | 4,09–– | 2,04 | 32,6– | 27,0– | 89,3– | 25–50 | 3,51–– | 1,70 | 21,6– | 17,1– | 76,1– | Післядія 30 т/га
гною (фон) | 0–25 | 4,48 | 0,39– | 2,45 | 33,7 | 1,1 | 36,0 | 9,0 | 102 | 12,7 | 25–50 | 3,82 | 0,31– | 2,02 | 23,9 | 2,3 | 25,0 | 7,9 | 88,5 | 12,4 | Фон + Р90 | 0–25 | 4,52 | 0,43 | 0,04 | 2,43 | 34,4 | 1,8 | 55,2 | 28,2 | 110 | 20,7 | 25–50 | 3,92 | 0,41 | 0,10 | 2,27 | 24,0 | 2,4 | 28,8 | 11,7 | 90,8 | 14,7 | Фон + Р90К135 | 0–25 | 4,53 | 0,44 | 0,05 | 2,50 | 34,7 | 2,1 | 60,8 | 33,8 | 134 | 44,7 | 25–50 | 3,87 | 0,36 | 0,05 | 2,17 | 24,5 | 2,9 | 32,9 | 15,8 | 100 | 23,9 | Фон + N90Р90К135 | 0–25 | 4,61 | 0,52 | 0,13 | 2,41 | 42,8 | 10,2 | 66,3 | 39,3 | 167 | 77,7 | 25–50 | 3,97 | 0,46 | 0,15 | 2,17 | 29,8 | 8,2 | 40,4 | 23,3 | 119 | 42,9 | Фон + N135Р135К202 | 0–25 | 4,69 | 0,60 | 0,21 | 2,36 | 47,7 | 15,1 | 89,8 | 62,8 | 187 | 97,7 | 25–50 | 4,06 | 0,55 | 0,24 | 2,08 | 32,4 | 10,8 | 49,5 | 32,4 | 119 | 42,9 | N90Р90К135 | 0–25 | 4,34 | 0,25– | 2,35 | 40,5 | 7,9 | 64,7 | 37,7 | 134 | 44,7
25–50 | 3,92 | 0,41– | 1,88 | 28,6 | 7,0 | 35,6 | 18,5 | 95,7 | 19,6
НІР05, % | 0–25 | 0,06 | 0,39 | НІР05, мг/кг | 2,51 | 7,57 | 18,5
25–50 | 0,12 | 0,23 | 1,23 | 5,40 | 18,2
Внесення добрив у сівозміні дозволяє покращити поживний режим лучно-чорноземного карбонатного ґрунту протягом усього періоду вегетації, помітно впливаючи на вміст мінеральних форм азоту, рухомого фосфору та обмінного калію в ґрунті. На початку вегетації кукурудзи найбільший вміст мінерального азоту був у варіанті Фон+N135Р135К202: відповідно за шарами ґрунту 47,7 та 32,4 мг/кг (порівняно з контролем – 32,6 і 21,6 мг/кг). Цей варіант характеризувався і найвищим вмістом рухомого фосфору (89,8 і 49,5 мг/кг відповідно за шарами ґрунту за вмісту у контролі – 27,0 і 17,1 мг/кг) та обмінного калію (відповідно 187 і 119 мг/кг, порівняно з контролем – 89,3 та 76,1 мг/кг ґрунту).
За отриманими даними було складено еколого-агрохімічний паспорт і визначено оцінку ґрунту контрольного варіанта – 62 бали, варіанта Фон+N90Р90К135 – 68 балів та Фон+N135Р135К202 – 66 балів. Зменшення балу оцінки ґрунту варіантів з добривами відбувається внаслідок зниження вмісту рухомих форм цинку і міді як результат застосування добрив.
ВПЛИВ ДОБРИВ НА ОСНОВНІ БІОМЕТРИЧНІ ТА ФІЗІОЛОГІЧНІ ПОКАЗНИКИ КУКУРУДЗИ
Добрива впливають на синтетичні процеси, що відбуваються в рослинах протягом періоду вегетації. На покращення мінерального живлення рослини реагують підвищенням інтенсивності ростових процесів: у варіантах з внесенням добрив висота рослин кукурудзи сорту Одеська 10 у фазу повної стиглості була на 29–81 см більшою за контроль (208 см), рослин гібрида Сандріна – відповідно на 22–50 см за висоти у контролі 178 см. Найбільшою висотою відрізнялися рослини, вирощені у варіантах Фон+N90Р90К135 та Фон+N135Р135К202.
Внесення добрив у тривалому польовому досліді на лучно-чорноземному карбонатному ґрунті сприяє збільшенню площі листкової поверхні рослин кукурудзи. Найвищих значень вона набувала у фазу викидання волотей і становила у варіанті Фон+N135Р135К202 для сорту Одеська 10 – 41,2 тис.м2/га, для гібрида Сандріна – 33,2 тис.м2/га. У контрольному варіанті площа листкової поверхні у зазначену фазу складала 23,6 тис.м2/га для сорту Одеська 10 і 20,2 тис.м2/га – для гібрида Сандріна. Наростання площі листкової поверхні проходить найшвидшими темпами у період між фазами 9–10 листків та викидання волотей.
Врожайність зерна кукурудзи тісно корелює з площею листкової поверхні. Найвищий коефіцієнт кореляції для сорту Одеська 10 (r=+0,90) отримано у фазу викидання волотей. Для гібрида Сандріна коефіцієнт кореляції приймав майже однакові значення у фази 4–5 листків, 9–10 листків і молочно-воскової стиглості (r=+0,92–0,93). На основі рівнянь регресії було визначено критичні величини площі листкової поверхні для отримання 4–7 т/га зерна кукурудзи в умовах зони Лісостепу, яка у фазу викидання волотей має становити для сорту Одеська 10 відповідно 19,1–44,1 тис.м2/га, для гібрида Сандріна – 15,8–30,8 тис.м2/га.
Добрива впливають на накопичення сухої речовини в рослинах кукурудзи. В усі фази розвитку у варіантах з добривами кількість сухої речовини перевищувала контроль і була найвищою у варіанті Фон+N135Р135К202. Основну масу сухої речовини рослини нагромаджують у період від фази викидання волотей до молочно-воскової стиглості.
Поліпшення живлення рослин кукурудзи, сприяючи кращому розвитку листкового апарату й інтенсивнішому накопиченню сухої речовини, впливає на величину чистої продуктивності фотосинтезу (ЧПФ): середня за період вегетації кукурудзи у роки досліджень ЧПФ була найвищою у варіанті Фон+N135Р135К202 і становила 8,20 г/м2 за добу для сорту Одеська 10 та 8,03 г/м2 за добу – для гібрида Сандріна за показника у контролі відповідно до сортів – 5,19 та 5,62 г/м2 за добу.
У міжфазний період 9–10 листків – викидання волотей відбувається зменшення значень ЧПФ, що пов'язано з інтенсивним ростом і витратою енергетичного матеріалу на ростові процеси (рис. 1).
Рис. 1. Вплив застосування добрив у тривалому досліді на площу листкової поверхні та чисту продуктивність фотосинтезу рослин кукурудзи
Добрива позитивно впливають на структуру врожаю, збільшуючи вегетативну масу рослин в цілому і окремих органів зокрема; підвищують довжину качана (на 14–57%), кількість зерен в качані (14–83%) та масу 1000 зерен (на 5–52 г). За показниками структури врожаю найбільше вирізнялись рослини, вирощені у варіанті Фон+N135Р135К202.
ВПЛИВ ДОБРИВ НА ДИНАМІКУ НАКОПИЧЕННЯ РОСЛИНАМИ КУКУРУДЗИ МАКРОЕЛЕМЕНТІВ
Систематичне застосування добрив у сівозміні покращує поживний режим ґрунту та сприяє кращому забезпеченню рослин кукурудзи азотом, фосфором і калієм протягом усього періоду вегетації. Найбільше нагромадження азоту і фосфору відбувалося від фази викидання волотей до фази молочно-воскової стиглості, калію – до фази викидання волотей. Винос основних поживних елементів найвищим був у варіантах Фон+N135Р135К202 (422 кг/га N, 169 кг/га Р2О5 та 165 кг/га К2О для сорту Одеська 10 і відповідно 271, 128 і 119 кг/га – для гібрида Сандріна) та Фон+N90Р90К135 (для сорту Одеська 10 відповідно 370, 146 і 142 кг/га, для гібрида Сандріна – 258, 119 і 109 кг/га) за найбільшого виносу елементів живлення качанами кукурудзи.
Баланс азоту склався негативний у всіх варіантах досліду (від –65,9 до –143 кг/га N). Баланс калію позитивним виявився тільки у варіанті Фон+N135Р135К202 (27,9 кг/га К2О) і найбільш дефіцитним – при внесенні Р90 по фону післядії 30 т/га гною (–138 кг/га К2О). У всіх варіантах, де вносили фосфорні добрива, баланс фосфору був позитивним (від 28,4 до 68,1 кг/га Р2О5) за дефіцитного балансу у контролі (–41,3 кг/га Р2О5). З огляду на це найсприятливішим є варіант внесення N135Р135К202 по фону післядії 30 т/га гною.
ВПЛИВ ТРИВАЛОГО ЗАСТОСУВАННЯ ДОБРИВ У СІВОЗМІНІ НА ВРОЖАЙНІСТЬ КУКУРУДЗИ НА ЗЕРНО ТА ПОКАЗНИКИ ЙОГО ЯКОСТІ
Тривале внесення добрив у сівозміні сприяє збільшенню врожайності зерна кукурудзи (табл. 2): сорту Одеська 10 – на 0,47–2,56 т/га (за врожайності у контролі 4,14 т/га), гібрида Сандріна – на 0,99–3,14 т/га (за контролю 4,51 т/га) в середньому за роки досліджень. Найвищу врожайність було отримано у варіантах Фон+N90Р90К135 та Фон+N135Р135К202. У 2004 р. врожайність зерна кукурудзи перевищувала показники попередніх років, що пов’язано з більш сприятливими погодними умовами.
Поряд з підвищенням врожайності зерна кукурудзи покращуються показники його якості: за використання добрив достовірно підвищується вміст білка в зерні (найбільшим вміст білка був у варіантах Фон+N90Р90К135 та Фон+N135Р135К202: відповідно 9,54 і 10,3% для сорту Одеська 10 та 8,28 і 8,17% – для гібрида Сандріна). При цьому вміст жиру і крохмалю дещо зменшувався порівняно з контролем у зазначених варіантах. Вміст золи був вищим у варіантах з добривами.
Азотні добрива підвищували вміст зеїнової фракції білка, що негативно позначалося на його біологічній повноцінності. Однак відносний вміст проламінової фракції білка в зерні кукурудзи був меншим за контроль і становив для сорту Одеська 10 у варіанті Фон+N90Р90К135 25,2% (за показника у контрольному варіанті – 26,1%). Застосування фосфорних і фосфорно-калійних добрив по фону післядії гною також підвищувало біологічну цінність білка, зменшуючи відносний вміст зеїнової фракції. Білок зерна кукурудзи гібрида Сандріна є більш цінним за рахунок меншого вмісту проламінової фракції.
Таблиця 2 – Вплив застосування добрив на врожайність зерна кукурудзи та показники його якості у тривалому польовому досліді на лучно-чорноземному карбонатному ґрунті, 2002–2004 рр.
Варіант Врожайність, т/гаПриріст врожаюВміст, % | „сирої” золи | білка | жиру | крохма-лю | до контролю | до фону
2002 | 2003 | 2004 | середня | т/га | % | т/га | % | Сорт Одеська 10 | Без добрив (контроль) | 3,58 | 3,46 | 5,37 | 4,14––– | 1,49 | 7,18 | 3,51 | 64,2 | Післядія 30 т/га гною (фон) | 3,94 | 3,74 | 6,14 | 4,61 | 0,47 | 11– | 1,58 | 7,24 | 3,52 | 63,8 | Фон + Р90 | 4,30 | 4,49 | 7,12 | 5,30 | 1,16 | 28 | 0,69 | 15 | 1,64 | 7,58 | 3,66 | 62,9 | Фон + Р90К135 | 4,63 | 4,35 | 7,30 | 5,43 | 1,29 | 31 | 0,82 | 18 | 1,75 | 7,80 | 3,51 | 63,0 | Фон + N90Р90К135 | 5,44 | 5,36 | 7,71 | 6,17 | 2,03 | 49 | 1,56 | 34 | 1,89 | 9,54 | 3,07 | 62,7 | Фон + N135Р135К202 | 6,07 | 5,93 | 8,10 | 6,70 | 2,56 | 62 | 2,09 | 45 | 1,96 | 10,3 | 2,69 | 61,0 | N90Р90К135 | 5,03 | 5,07 | 7,41 | 5,84 | 1,70 | 41–– | 1,79 | 9,35 | 3,44 | 63,4 | НІР05, т/га | 0,23 | 0,22 | 0,22 | НІР05, % | 0,05 | 0,96 | 0,23 | 0,99
Sx, % | 1,56 | 1,57 | 0,99
Гібрид Сандріна
Без добрив (контроль)– | 4,32 | 4,70 | 4,51–––– | 1,28 | 6,70 | 3,30 | 65,6 | Післядія 30 т/га гною (фон)– | 5,02 | 5,98 | 5,50 | 0,99 | 22– | 1,29 | 6,89 | 3,12 | 65,1 | Фон + Р90– | 5,37 | 6,35 | 5,86 | 1,35 | 30 | 0,36 | 7 | 1,30 | 7,09 | 2,97 | 65,7 | Фон + Р90К135– | 5,49 | 6,39 | 5,94 | 1,43 | 32 | 0,44 | 8 | 1,32 | 7,17 | 2,93 | 65,8 | Фон + N90Р90К135– | 6,45 | 7,64 | 7,05 | 2,54 | 56 | 1,55 | 28 | 1,35 | 8,28 | 2,68 | 64,2 | Фон + N135Р135К202– | 6,95 | 8,35 | 7,65 | 3,14 | 70 | 2,15 | 39 | 1,35 | 8,17 | 2,61 | 64,6 | N90Р90К135– | 5,89 | 6,67 | 6,28 | 1,77 | 39–– | 1,31 | 7,42 | 2,92 | 64,8 | НІР05, т/га | 0,29 | 0,24 | НІР05, %0,04 | 0,34 | 0,25 | 0,97 | Sx, % | 1,64 | 1,18 |
ВАЖКІ МЕТАЛИ В СИСТЕМІ “ҐРУНТ–ДОБРИВО–РОСЛИНА”
Під впливом тривалого застосування добрив у сівозміні зменшується рухомість цинку в ґрунті та надходження його у рослини кукурудзи (табл. 3), що може стати причиною недостатнього забезпечення рослин цим мікроелементом. Баланс цинку за вирощування кукурудзи на зерно позитивним був тільки у варіанті післядії 30 т/га гною (10,2 г/га Zn).
Таблиця 3 – Вплив застосування добрив у тривалому польовому досліді на вміст і рухомість цинку в лучно-чорноземному карбонатному ґрунті та на поглинання його рослинами кукурудзи, середнє за 2002–2003 рр.
Варіант | Вміст Zn в ґрунті, мг/кг | Коефіцієнт рухомості Zn в ґрунті, % | Вміст Zn в рослинах, мг/кг сухої речовини | Коефіцієнт біологічного поглинання | Баланс Zn, ± г/га
валовий | рухомий
0–25 см | 25–50 см | 0–25 см | 25–50 см | 0–25 см | 25–50 см | листки | стебла | зерно | вся рослина
Без добрив | 6,34 | 5,00 | 2,22 | 2,28 | 35,0 | 45,6 | 2,88 | 2,88 | 10,0 | 6,34 | 1,00 | -65,5
Післядія 30 т/га гною (фон) | 7,63 | 8,70 | 1,93 | 1,41 | 25,3 | 16,21 | 3,68 | 1,20 | 9,30 | 5,46 | 0,72 | 10,2
Фон + N90P90К135 | 7,50 | 7,55 | 1,15 | 1,34 | 15,3 | 17,75 | 3,04 | 1,20 | 9,51 | 5,10 | 0,68 | -0,6
N90P90К135 | 7,58 | 7,50 | 1,37 | 1,06 | 18,1 | 14,13 | 4,88 | 1,00 | 9,84 | 6,03 | 0,80 | -75,7
НІР05, мг/кг | 0,65 | 0,48 | 0,37 | 0,32 | 0,39 | 0,17 | 0,24 | 0,30
Результати лабораторного досліду свідчать про те, що доза цинку 3 кг/га забезпечувала достовірний приріст урожаю зеленої маси, сухої речовини і площі листкової поверхні рослин кукурудзи у всіх варіантах удобрення. Внесення цинку в дозі 1 ГДК (300 мг/кг) не виявило достовірної фітотоксичності у варіантах з внесенням добрив. Рухомість цинку в ґрунті за використання токсичних доз знижувалась, але у варіантах з добривами у рухомому стані залишалося тільки 30–50%, тоді як у контрольному – 80% внесеної дози цинку.
Систематичне застосування добрив у сівозміні не спричиняє перевищення гранично допустимої концентрації (ГДК) як валових, так і рухомих форм свинцю (валові – 8,04–10,2 мг/кг, рухомі – 0,70–0,88 мг/кг в орному шарі) та кадмію (валові – 0,10–0,19 мг/кг в орному шарі) в ґрунті. Внесення добрив обумовлює зменшення вмісту рухомого свинцю в ґрунті (коефіцієнт рухомості знижується в орному шарі ґрунту з 11,0% у контролі до 7,23% – у варіанті Фон+N90Р90К135), що попереджує надлишкове надходження його в рослини кукурудзи.
ОПТИМІЗАЦІЯ ЖИВЛЕННЯ РОСЛИН КУКУРУДЗИ ТА СТРАТЕГІЯ УДОБРЕННЯ
На врожайність зерна кукурудзи (табл. 4) найбільше впливало дворазове позакореневе підживлення рослин комплексними добривами кристалон особливий,
Таблиця 4 – Вплив строків позакореневого підживлення рослин кукурудзи комплексними добривами на врожайність зерна кукурудзи у мікропольовому досліді на лучно-чорноземному карбонатному ґрунті, 2003–2004 рр.
Варіант | Етап органогенезу | Врожайність, т/га | Приріст до контролю | Етап органогенезу | Врожайність, т/га | Приріст до контролю
2003 | 2004 | сер. | т/га | % | 2003 | 2004 | сер. | т/га | %
Сорт Одеська 10 | Гібрид Сандріна
Контроль | 4,87 | 6,52 | 5,70– | 6,44 | 6,04 | 6,24––
Кристалон особливийIV | 5,50 | 7,15 | 6,33 | 0,63 | 10 | IV | 7,13 | 6,68 | 6,91 | 0,66 | 11
IV та VI | 6,27 | 7,93 | 7,10 | 1,41 | 22 | IV та VI | 7,98 | 7,80 | 7,89 | 1,65 | 29
IV та X | 5,46 | 7,12 | 6,29 | 0,60 | 9 | IV та X | 7,04 | 6,63 | 6,84 | 0,59 | 10
VI | 5,06 | 6,67 | 5,87 | 0,17 | 2 | VI | 6,57 | 6,73 | 6,65 | 0,41 | 11
X | 4,95 | 6,62 | 5,79 | 0,09 | 2 | X | 6,59 | 6,16 | 6,38 | 0,13 | 2
Акварін № 5IV | 7,18 | 7,18 | 0,66 | 10 | IV | 6,71 | 6,71 | 0,67 | 11
IV та VI | 7,88 | 7,88 | 1,36 | 21 | IV та VI | 7,66 | 7,66 | 1,62 | 27
IV та X | 7,03 | 7,03 | 0,51 | 8 | IV та X | 7,10 | 7,10 | 1,06 | 18
VI | 6,70 | 6,70 | 0,18 | 3 | VI |
