Воздействие предшественников озимой пшеницы на содержание питательных веществ в почве

Отдельные агрохимические показатели плодородия почвы зависят от влияния разных предшественников. Их оценка помогает решить вопросы рационального использования черноземов, восстановления и повышения плодородия и получения на этой основе высоких урожаев сельскохозяйственных культур, в том числе и озимой пшеницы.

На фоне продолжительного стационарного опыта была дана оценка питательному режиму чернозема типичного в посевах озимой пшеницы в зависимости от ее предшественников (чистый пар, горох, подсолнечник, овсяная смесь, соя, фасоль и кукуруза).

В создании оптимальных условий роста и развития сельскохозяйственных культур и стабилизации экологического состояния агроландшафтов, ведущая роль принадлежит агрохимическим свойствам почв. К числу агрохимических факторов следует отнести содержание гумуса, азота, фосфора, калия и рН почвы.

Среди зерновых колосовых культур озимая пшеница наиболее требовательна к условиям питания. Каждый из этапов органогенеза характеризуется соответствующими требованиями к условиям минерального питания.

В период формирования и налива зерна условия азотного питания и погода оказывают решающее влияние на озерность колоса и крупность зерна, что в конце концов определяет продуктивность озимой пшеницы. Поскольку 50% ассимилянтов, образующих урожай зерна, продуцируются в течение двух из 4-6 недель, которые проходят после колошения, важно, чтобы верхушечные листья и колосья были здоровыми.

Основное количество фосфора озимая пшеница усваивает до начала колошения. Достаточная обеспеченность фосфорным питанием оказывает положительное влияние на формирование корневой системы и генеративных органов растений, улучшает озерненность колоса, тогда как недостаток фосфора приводит к их недоразвитости.

Калий, как и другие элементы питания, поступает из почвы с первых дней роста озимой пшеницы до начала цветения, но больше всего его усваивается в фазах трубки и колошения. Калий повышает холодостойкость растений, прочность стеблей, что особенно важно для подверженных полеганию сортов. При недостатке калия стебель озимой пшеницы укорачивается, ткани на краях листьев буреют и отмирают, вследствие чего изменяется обмен веществ и задерживается реакция синтеза белка, что приводит к уменьшению урожайности и ухудшению качества зерна.

Севообороты обеспечивают наиболее рациональное использование пахотных земель, материальных и трудовых ресурсов. Они позволяют разрабатывать технологию выращивания сельскохозяйственных культур с учетом их взаимного влияния. Вот почему повышение культуры земледелия может быть обеспечено только при освоении правильных севооборотов, отвечающих конкретным природно-климатическим условиям и специализации хозяйства.

По данным научных исследований и производственной практики, лучшими предшественниками пшеницы являются чистые и занятые пары, горох, в случае орошения – люцерна, многолетние травы на один откос, картофель ранний, лен-долгунец. Прирост урожая зерна пшеницы, размещенной после лучших предшественников, достигает 0,7–1 т/га и больше по сравнению с размещением после стерневых предшественников.

Отличным предшественником являются зерновые бобовые культуры: горох, вика, кормовые бобы, соя и другие. Они улучшают структуру почвы, не забирают из нее азот, снижают засоренность. Считается, что чем сильнее развит травостой зернобобовых, тем больше влияние их на урожайность следующей культуры.

Температурный режим определяет накопление питательных веществ в почве. Влияя на скорость движения воды и растворенных солей, температура влияет на темп поступления питательных веществ в растения из почвы и внесенных удобрений. При низких температурах снижается поступление в корни и перемещение из них в надземные органы азота, ослабляется его использование и образование органических азотных соединений. При более низких температурах поглощение корнями азота и фосфора резко уменьшается. Снижение поглощения калия при этом происходит замедленно. В связи с вышеуказанным особое значение приобретают комплексные исследования по изучению влияния предшественника озимой пшеницы на питательный режим почвы.

Цель наших исследований заключалась в оценке влияния предшественников на агрохимические показатели плодородия чернозема.

Методы исследований: полевой и лабораторный.

Почва опытного поля – чернозем типичный глубоковзрыхляющий малогумусный трудносуглинистый. Он характеризуется агрономически ценной зернисто-комковатой структурой, хорошими физическими свойствами, большими запасами доступных для растений питательных веществ, высокой гумусированностью и интенсивной биологической активностью.

Предшественники озимой пшеницы:

1. Чистый пар;
2. Горох на зерно;
3. Чина на зерно;
4. Подсолнечник на семена;
5. Использовавшаяся овсяная смесь на зеленый корм;
6. Соя на зеленый корм;
7. Фасоль на зерно;
8. Кукуруза на силос.

При проведении полевых и лабораторных работ определяли следующие показатели:

• содержание легкогидролизного азота – по методу Корнфильда в слоях 0–10, 10–20 и 20–30 см в фазу трубки озимой пшеницы;
• содержание подвижных форм фосфора – методом Чирикова в тех же слоях и в той же фазе;
• содержание обменного калия – методом Чирикова.

Влияние предшественников пшеницы на показатели плодородия почвы

Источником обеспечения растений питательными веществами является почва. В основном они содержатся в органических соединениях растительных остатков, а также в перегнойных веществах и телах множества живых и отмерших микроорганизмов. Хотя в пахотном слое имеется большое количество питательных веществ, они могут быть недоступны для растений, поскольку значительная их доля находится в нерастворимом состоянии в минеральной части почвы; определенное количество их вобрано коллоидами почвы. Лишь незначительное количество питательных веществ, содержащихся в почвенном растворе, легкодоступно для растений. Поэтому так важна роль культур, которые выращивают в севообороте для сохранения и накопления питательных веществ в почве.

Наименьшее содержание легкогидролизного азота в почве отмечалось при размещении пшеницы после подсолнечника и кукурузы на силос, что соответственно влияло на урожайность культуры.

Азот в почве содержится в основном в виде органических соединений. Доступные для растений аммонийные и нитратные соединения имеются в незначительном количестве. Общие же запасы азота могут увеличиваться естественным путем за счет осадков и биологических процессов. Азот, попадающий в почву с осадками, не играет важную роль в процессе накопления этого элемента.

Важным источником пополнения запасов азота являются биологические процессы, обусловленные бактериями, которые живут свободно в почве и корнях бобовых растений. К таким бактериям относятся Asotobacter и Clostridium. Другая группа бактерий, обогащающая почву азотом, – клубеньковые бактерии. Они синтезируют азот в результате симбиоза с бобовыми растениями.

Полученные нами данные показали, что наибольшее количество легкогидролизного азота в пахотном слое под озимой пшеницей зафиксировано при размещении ее по чистому пару – 104 мг/кг почвы, что свидетельствует об интенсивности прохождения микробиологических процессов в почве за счет достаточной его увлажненности в этом варианте, улучшение воздушного режима благодаря послойной обработке в течение весенне-летнего периода и наличия оставшихся органических остатков после сбора предыдущей культуры. Кроме того, значительное количество азота в почве этого варианта концентрировалось потому, что в нем не выращивали сельскохозяйственные культуры.

Несколько меньше азота содержалось в почве после пара, занятого овсяной смесью, – 98 мг/кг почвы и бобовых предшественников (горох и чина) – по 98 мг/кг почвы. Как известно, важной особенностью бобовых культур является фиксация азота воздуха с помощью клубеньковых бактерий, селящихся на корнях. Доля азота, усваиваемого из воздуха, используется растениями для формирования урожая, а остальное остается в почве.

Соя и фасоль – предшественники озимой пшеницы, которые являются пропашными культурами. В опытах их высевали широкорядным способом с шириной междурядий 45 см. Соответственно, после этих предшественников в почве осталось значительно меньшее количество остатков, что, по нашему мнению, могло уменьшать содержание азота в этих вариантах.

Исследования показали, что наименьшим этот показатель был при размещении озимой пшеницы после подсолнечника и кукурузы на силос – 89 мг/кг почвы. Ведь эти культуры не только высушивают почву, но и используют для формирования урожая большое количество азота. Поэтому в этих вариантах почва была менее снабжена легкогидролизным азотом, что влияло на урожай пшеницы.

Исследованиями выявлено некоторое колебание содержания легкогидролизного азота в зависимости от грунта. В большинстве вариантов наблюдалось увеличение азота с увеличением глубины. Это обусловлено более интенсивным использованием азота из верхнего слоя почвы во время весеннего кущения и трубки озимой пшеницы. Ведь в этот период основная масса корней расположена в слое 0-20 см.

В биологических процессах активное участие принимает фосфор. Его миграция в почве верно связана с био кругооборотом частей. Фосфорные анионы РО 4 3- , НРО 4 2- , Н 2 РО 4 2- встречаются в форме труднодоступных солей с кальцием, железом и алюминием. Оптимальный запас в почвенном растворе усваиваемых фосфатов определяется не столько общим количеством фосфора, сколько запасом подвижных его форм в почве и интенсивностью направления процессов, в которых он участвует.

Среди элементов питания, лимитирующих величину урожайности сельскохозяйственных культур, на черноземах особое значение принадлежит фосфору. По данным агрохимического обследования, в зоне распространения черноземов площади почвы с содержанием Р 2 О 5 до 100 мг составляют 65-78%. Средневзвешенное содержание подвижных фосфатов в пахотном слое черноземов не превышает 80–90 мг Р 2 О 5 на килограмм почвы, то есть оно вдвое меньше оптимального, которое для большинства полевых культур составляет 50–180 мг. То есть дефицит фосфора в дальнейшем может снизить урожайность ведущих культур на 15-20%.

Несколько более высокое содержание доступного растениям фосфора было зафиксировано в вариантах с горохом, чистым паром, овсяной смесью и соей. Меньше доступного для растений фосфора в почве содержалось в вариантах с кукурузой, чиной и фасолью. Меньше всего фосфора было обнаружено в варианте с подсолнечником – 79 мг/кг почвы.

Определенное уменьшение содержания подвижного фосфора после отдельных бобовых культур обусловлено повышенной активностью микрофлоры, которая ведет к временному закреплению в органической форме микроорганизмами и выносом его урожаем этих культур. Среди вариантов с бобовыми предшественниками наблюдалось небольшое уменьшение количества P 2 O 5 в почве. В исследованиях не выявлено четкой тенденции влияния предшественников озимой пшеницы на изменения содержания фосфора в различных слоях почвы.

Калий – один из важных элементов питания растений. При недостатке его в почве резко уменьшается синтез белка и может скапливаться избыток небелкового азота. Калий увеличивает интенсивность окислительных процессов в растениях и содействует скоплению органических кислот. Вместе с фосфором он оказывает влияние на использование растениями азота. Калий также играет роль в формировании корневой системы, усиливая развитие боковых корней.

В почве калий содержится в следующих формах: подвижный калий, водорастворимый, обменный, необменный, калий органических соединений, калий минерального скелета. Чаще для характеристики обеспеченности почвы калием определяют содержание обменного калия. Обменный калий – впитанный отрицательно заряженными коллоидными дольками, по содержанию которого характеризуют обеспеченность почвы доступным для растений калием.

В наших исследованиях содержание обменного калия в почве при выращивании озимой пшеницы изменялось в зависимости от предшественника. Оценка содержания калия в пахотном слое типичного чернозема показала, что больше всего его содержалось при размещении озимой пшеницы по чистому пару – 181 мг/кг почвы.

Несколько низшее содержание зафиксировано под озимой пшеницей, размещенной после следующих предшественников: чина – 158 мг/кг почвы, овсяная смесь – 154 мг/кг почвы и горох – 147 мг/кг почвы. После бобовых пропашных культур – сои и фасоли в почве содержалось 143 и 142 мг/кг почвы обменного калия соответственно.

Как известно, бобовые культуры достаточно интенсивно используют калий для построения вегетативной массы. Несмотря на это, значительное количество его остается с растительными остатками в почве. Под действием влаги и высокой температуры весной происходит интенсификация процессов минерализации растительных остатков и калий может поступать в почвенный раствор.

Меньше всего этого элемента в почве было в варианте с подсолнечником – 128 мг/кг почвы.

ВЫВОДЫ

1. Наиболее легкогидролизного азота в пахотном слое под озимой пшеницей зафиксировано при размещении ее по чистому пару – 104 мг/кг почвы, что свидетельствует об интенсивности прохождения микробиологических процессов в почве за счет достаточной увлажненности почвы в этом варианте, улучшения воздушного режима благодаря послойной обработке летнего периода и наличия оставшихся органических остатков после сбора предыдущей культуры.
Несколько меньше азота содержалось в почве после пара, занятого овсяной смесью, – 98 мг/кг почвы и бобовых предшественников. Как известно, важной особенностью бобовых культур является фиксация азота воздуха с помощью клубеньковых бактерий, селящихся на корнях. За счет увеличения урожайности вегетативной массы и корневой системы в почве накапливается большее количество пожнивных остатков, разлагающихся под действием микроорганизмов. В опытах с соей и фасолью, которые высевали широкорядным способом с шириной междурядий 45 см, в почве осталось меньше пожнивных остатков, что, по нашему мнению, могло уменьшать содержание азота в этих вариантах. Самым низким этот показатель был при размещении озимой пшеницы после подсолнечника и кукурузы на силос – 89 мг/кг почвы. Ведь эти культуры не только высушивают почву.

Исследованиями выявлено определенное колебание содержания легкогидролизного азота в зависимости от грунта. В большинстве вариантов наблюдалось увеличение азота с увеличением глубины. Это обусловлено более интенсивным использованием азота из верхнего слоя почвы во время весеннего кущения и трубки озимой пшеницы.

2. Содержание подвижного фосфора в пахотном слое почвы можно охарактеризовать как среднее – он колебался от 79 до 97 мг/кг почвы. Несколько более высокое содержание доступного для растений фосфора было зафиксировано в вариантах с горохом, чистым паром, овсяной смесью и соей. Меньше доступного для растений фосфора в почве содержалось в вариантах с кукурузой, чиной и фасолью. Меньше всего фосфора в почве было обнаружено в варианте с подсолнечником – 79 мг/кг почвы.

Определенное уменьшение содержания подвижного фосфора после отдельных зернобобовых культур обусловлено повышенной активностью микрофлоры, что приводит к временному закреплению в органической форме микроорганизмами и выносом урожаем этих культур.

3. Оценка содержания калия в пахотном слое чернозема показала, что больше всего его содержалось при высевании озимой пшеницы по чистому пару – 181 мг/кг почвы. Несколько более низкое содержание обменного калия зафиксировано после таких предшественников, как чина – 158 мг/кг почвы, овсяная смесь – 154 и горох – 147 мг/кг почвы. После бобовых пропашных культур – сои и фасоли в почве содержалось 143 и 142 мг/кг почвы обменного калия соответственно. Меньше всего этого элемента в почве было в варианте с подсолнечником – 128 мг/кг почвы.

Уменьшение общего объема доступного фосфора и калия в варианте с подсолнечником происходит за счет использования культурой большого количества этих элементов для формирования урожая.