Удобрение твердой яровой пшеницы на черноземе

В условиях Тамбовской области на типичных черноземах для сортов Воронежская 6 и Воронежская 7 оптимальной дозой внесения минеральных удобрений является доза N60P60K60, при которой урожайность достигает 2,42-2,60 т/га, а содержание белка 14,1-14,2%, клейковины – 28,2-28,4% (С.М. Романов, 2002).

Для получения высокого урожая с повышенной белковостью зерна требуется 90-120 кг/га азота, а иногда и больше. Увеличение урожайности короткостебельных сортов на светло-серых лесных почвах Нижегородской области происходило до нормы азота 120-180 кг/га (В.В.Масловский, 1992).

Нормы удобрений под яровую пшеницу зависят от предшественника урожайности, плодородия почвы и варьируют в пределах N60-120Р40-90К0-60. Исследования Л.В. Карповой (2002) показывают, что в условиях Среднего Поволжья наиболее отзывчивыми на внесение минеральных удобрений являются сорта мягкой пшеницы, по сравнению с сортами твердой пшеницы. Выявленную закономерность подтверждают и другие авторы в своих работах (А.П. Ревякина, 1982; А.И. Лесогорова, 1984; М.В. Верещак и др., 1987; М.Б. Терехов, О.В. Ашаева, А.И. Абрамов,1998; Л.П. Косьяненко, 2002; А.Н. Лопатин, 2004).

По данным 129 опытов изучения эффективности удобрений на яровой пшенице, проведенных в степной зоне на различных типах черноземов с дозами удобрений N30Р40-45К20-30, прибавки урожая от калия были в пределах 0,5-1,4 ц/га, а один кг К2О удобрений давал 1,4-4,7 кг зерна (В.В. Прокошев, Н.Т. Дерюгин, 2000).

В рекомендациях по применению удобрений, нет дифференциации доз для мягкой и твердой пшеницы. В целом для степной зоны по пару предлагается вносить Р30-80, К10-20 под вторую после пара пшеницу – N20-40Р20-40К10-30.

Опыты по применению удобрений под различные сорта яровой пшеницы, проведенные в 2003-2005гг. в Ингушетии на предкавказском маломощном черноземе показали, что оптимальной дозой для всех (Альбидум 31, Воронежская 12, Саратовская 62) была N90Р120К40. Урожайность по сравнению, с которой увеличивали на 1,1-1,5 т/га и достигала 3,6-4,5 т/га. Масса 1000 зерен увеличивалась с 34-36,1 до 40,3-43,6 г (А.Я. Тутаев, 2006).

Неоднозначны сведения об эффективности азотных удобрений на яровой пшенице в южных районах Европейской части РФ.

В опытах, проведенных в 70-80-е годы прошлого столетия на черноземе обыкновенном в центральной зоне Ростовской области (Е.В. Агафонов, 1992), установлено, что эффективность применения азотных удобрений под яровую пшеницу сорта Харьковская 46 в значительной мере определяется условиями увлажнения. В годы острозасушливые применение азотных удобрений может привести к небольшому (на 0,5-1,3 ц/га) снижению урожайности. Такая ситуация сложилась в 1972 году. При достаточной влагообеспеченности (1983, 1984, 1987гг.) азотные удобрения способствовали увеличению урожайности пшеницы на 2,0-4,4 ц/га. Положительно сказывалось увеличение дозы азота с 30 до 45 кг/га.

В системе ведения агропромышленного производства Ростовской области на период 2001-2005гг. указывается, что под яровую пшеницу наиболее приемлемы дозы фосфорно-калийных удобрений Р30-60К30-90. Рекомендаций по регулированию доз азотных удобрений здесь нет.

1.4. Влияние удобрений  на качество зерна яровой пшеницы

Пшеницы для производства макаронных изделий должны удовлетворять повышенным требованиям к качеству и количеству белковых веществ, консистенции и цвету эндосперма, содержанию пигментов. Отличительным свойством твердых пшениц является уровень содержания каратиноидных пигментов, вдвое превышающий уровень их содержания в мягких пшеницах. Но основную часть пигментов составляют свободный ксантофилл и в меньшей степени каротиноиды. Поэтому макаронные изделия из твердых пшениц имеют желто-янтарный цвет. (О.И.Уханова и др., 1979; В.А. Савицкая и др., 1987).

Наиболее стабильным показателем физических свойств твердой пшеницы является стекловидность она варьируется в пределах 93-96 % (О.В. Ашаева, 2000).

Стекловидное зерно дает более высокий выход муки, она получается более крупной, что высоко ценится в макаронной промышленности. Стекловидное зерно обычно содержит больше белковых веществ, чем мучнистое. Эндосперм твердых пшениц по прочности и твердости превосходит эндосперм мягких пшениц при одинаковой стекловидности  (Г.В.Дягтерева,1981; А.И.Стародубцева, В.С.Сергунов 1987; В.В.Масловский, 1992; Л.Н.Злобина, 1997).

Лучшие по содержанию белка и прочности на излом макароны были получены при внесении полного удобрения в дозе N60P90K60 на Усть-Абаканском сортоучастке Красноярского края. Прирост содержания белка по сравнению с контролем (без удобрений) составил 2,8%. Фосфорные (Р60) или калийные (К45) удобрения в отдельности или совместно существенного влияния на накопление белка и прочность макарон не оказали (В.А.Савицкая., С.С. Синицин., А.И. Широков., 1987).

Белковость зерна и качество клейковины наследственны и в большей степени определяются сортом. Однако высокое содержание белка и клейковины не находится на постоянном уровне, который характерен для сорта-модели. Содержание белка в зерне является чрезвычайно изменчивым признаком. В зависимости от генотипа сорта и условий выращивания содержание белка может варьировать от 8 до 25%. (В.В. Масловский, 1990, 1991, 1992; В.И. Лазарев,1996; О.В. Ашаева, 2000; А.А. Завалин; 2007; G.P. Puri, E.O. Qualitet, K.G. Baghalt,1980).

Одним из самых эффективных способов улучшения качества зерна является применение минеральных удобрений. Основные элементы питания существенно влияют на биохимический состав и физиологические процессы, протекающие  в клетках растений. С их помощью можно вызвать большее накопление в растениях полезных для человека веществ – белков, жиров, витаминов. Применение удобрений, особенно азотных оказывает существенное влияние на содержание белка и клейковины в зерне, его стекловидность (И.М. Коданев, 1970; 1976; Н.Н. Глуховцева, 1977; Г.П. Гамзиков, 1985; 1999).

Применение на посевах яровой пшеницы минеральных удобрений оказывает положительное влияние на физико-химические и технологические свойства зерна (Г.В. Макеев, 1976; В.Д. Панников, В.Г. Минеев, 1987; Р.Ф. Макаров, 2000; А.В. Осипов, 2002).

Элементы минерального питания, воздействуя на биохимические и физиологические процессы, протекающие в растениях, оказывают влияние не только на урожай, но и на его качество. Качество зерна определяется преимущественно применением на посевах минеральных удобрений (В.В. Масловский, 1982; Л.П. Лощинина, и др., 1997; А.Н. Постников и др., 1999).

Одним из основных критериев ценности зерна пшеницы и продуктов его переработки является содержание в нем белка. Азотные удобрения способствуют увеличению содержания в зерне белка и клейковины, повышается стекловидность и натура зерна (А.А. Созинов, 1976; В.П. Усов, И.И. Иванов, 1988; А.Н. Клементьев, 2001; А.П. Прудников, 2002).

При изучении зависимости урожайности и качества зерна яровой пшеницы рядом иностранных исследователей показана отрицательная корреляция между величиной урожая и содержанием белка в зерне пшеницы (Johnson V, 1976; Rousset M., 1977; Kramer Th., 1979)

Отмечено, что на плодородных почвах с применением удобрений урожайность не повышается, но улучшается качество зерна. На бедных почвах, наоборот, урожай увеличивается, качество зерна улучшается незначительно (В.П.   Толстоусов, 1987).

Ведущая роль в получении зерна хорошего качества принадлежит азоту, который  является составной частью всех белков. Он поступает в растение с начала вегетации и до молочной спелости. При его недостатке наблюдается слабое кущение злаков и низкое качество зерна (А.А. Захаров, 1974; М.П.Чуб, 1980; В.Ф. Лысенко и др., 1984; Е.В. Зубова, 2003).

В Предуральской степной зоне на черноземе типичном карбонатном тяжелосуглинистом применение удобрений в опытах, проведенных в 1993-1995 гг. существенно повысило качество зерна твердой яровой пшеницы Харьковская 46. На контроле содержание клейковины составило 24,6% сырого протеина 14,73%. Применение N30 на фоне Р60К30  способствовало увеличению содержания клейковины до 27,5%, а сырого протеина до 16,48, N60- до 29,3 и 17,13%, а N90- до 31,0 и 17,81%. Повышение дозы азота до 120 кг/га было неэффективным. Масса 1000 зерен на варианте с оптимальной дозой удобрений N90 Р60К30 снижались до 37,6г (на контроле 39,63г), а натура уменьшалась с 792 до 754 г/л, стекловидность увеличивалась с 97 до 100% (Н.А. Середа и др., 2000).

При решении проблемы повышения урожайности и качества зерна пшеницы необходимо максимально реализовать биологические наследственно закрепленные особенности, присущие культуре и конкретному сорту. Большое значение имеет изучение особенностей минерального питания культуры, установление верхнего предела реакции на улучшение обеспеченности питательными веществами. А.М. Ленточкин (2000) в своих исследованиях сообщает, что чрезмерно высокие дозы азота ухудшают такие технологические свойства зерна пшеницы, как масса 1000 зерен и натура зерна. Поэтому в каждой зоне для конкретного сорта яровой пшеницы необходимо устанавливать оптимальные дозы азотных удобрений, при которых можно получать не только максимальный урожай, но и зерно высокого качества.

Одностороннее внесение фосфорных удобрений уменьшает стекловидность зерна и количество белка (П.М. Фокеев, 1959; Н.Я.  Казанцев, 2004).

Достаточная обеспеченность растений азотным питанием является залогом получения урожая хорошего качества. Изменению содержания различных форм азота в почве за вегетационный период посвящено достаточно много работ (Л.В. Жежер, 1970;  А.А. Захаров, 1976; Т.П. Славнина, 1978;    Г.П. Гамзиков, 1978; Е.Д.Казаков, 1980; Р.И. Белкина, Г.М.  Исупова, 1999).

Считается, что содержание белка в зерне можно повысить без снижения урожая зерна примерно до 16%. Дальнейшее повышение белковости зерна сопровождается уменьшением урожайности за счет снижения массы 1000 зерен (А.А. Завалин, А.В. Пасынков 2007).

Во многих регионах страны было установлено, что в засушливые годы азотные удобрения  в большей мере улучшают качество зерна, чем во влажные. Обусловлено это тем, что при недостатке влаги формируется меньше урожай, в результате чего легко подвижный азот расходуется относительно меньше на ростовые процессы, а больше на зернообразование (А.А. Созинов, 1983). Высокая температура воздуха и недостаток влаги в почве в период налива зерна, с одной стороны тормозят нормальную деятельность ассимиляционного аппарата растений, а с другой стороны усиливают процесс дыхания, в связи с этим и расход углеводов. Эти два процесса обуславливают повышение содержание белка в зерне пшеницы при небольшой засухе (И.М. Коданев, 1976). 

Минеральные удобрения обеспечивают увеличение белка в зерне, при наличии повышенных температур воздуха в период налива зерна. Так как при этом задерживается отток веществ из вегетативных органов в зерно и в большей степени замедляется передвижение углеводов, чем азотистых веществ. Это приводит к более высокому содержанию белка в зерне и улучшению качества клейковины (А.Н. Павлов, 1967; М.Н. Чуб, 1980; М.П. Чуб и др., 1990).

По данным В.Н. Кузьмина (2005) на хорошо окультуренных почвах юго-восточной части Воронежской области (чернозем обыкновенный с содержанием гумуса 6,6%, доступного фосфора 98 мг/кг и обменного калия 283 мг/кг почвы) содержание белка определялось, прежде всего, погодными условиями и в меньшей степени условиями агротехники. При внесении удобрений наряду с увеличением содержания белка встречались и случаи его уменьшения.

В условиях лесостепи Среднего Поволжья применение на посевах яровой пшеницы минеральных удобрений повышает массу 1000 зерен на 2,9…7,7%, массу зерна с одного растения – на 9,6…12,8%, озерненность колоса – на 8,8…14,0%  (Л.В. Карпова, 2002).

При возделывании яровой пшеницы в условиях Юго-Востока Волго-Вятского региона стекловидность зерна яровой твердой пшеницы возрастала с 88…91%, на контроле, до 93…94% на вариантах с применением удобрений (Г.И. Капитанова, М.Б. Терехов, 2003).

В условиях Ростовской области на удобренных посевах яровой пшеницы увеличение содержания в зерне белка составило  0,8…1,1%, содержание клейковины -  на 3,4…5,1% (А.М. Ленточкин, 2000).

По данным Л.И. Жуковой (1992) на содержание сырого белка и клейковины в зерне яровой пшеницы сорта Оренбургская 2 на мицелярно-карбонатном черноземе больше всего влияло применение азотных удобрений. Макаронные свойства улучшались при внесении Р60К60 и N60К60.

По мнению Е.В. Агафонова (1992) на черноземе обыкновенном в Ростовской области азотные удобрения в дозах 30-60 кг/га способствуют повышению белковости зерна яровой пшеницы как во влажные  годы – с 13,6 до 15,1-16,1%, так и в засушливые – с 16,4 до 17,6-18,2%.

Обобщая сведения, приведенные в обзоре литературы, о влиянии удобрений на урожайность и качество яровой пшеницы можно сделать следующие выводы.

Удобрения, как правило, позволяют значительно повысить урожайность яровой пшеницы. Ведущая роль в этом принадлежит азотным удобрениям. Однако мнение об оптимальной дозе азота существенно отличаются – от 30-40 до 90-120 кг/га. В литературе, как правило, отсутствуют данные о критериях, которые необходимо учитывать при определении дозы азотных удобрений.

В ряде работ указывается, что на черноземных почвах первостепенное значение имеет улучшение обеспеченности яровой пшеницы фосфором, однако исследований с такими выводами – меньшинство. Нет указаний о том, до какого уровня необходимо доводить содержание подвижного фосфора в почве.

Очень мало материалов, иллюстрирующих эффективность калийных удобрений на яровой пшенице, хотя биологические особенности этой культуры отражают большую роль калийного питания в эффективном усвоении растениями азота и других элементов.

Неоднозначны мнения исследователей об оптимальной дозе азота для повышения качества зерна яровой пшеницы и его соотношении с другими элементами питания.

В целом недостаточно работ по удобрению твердой яровой пшеницы, выполненных в Южном регионе и, в частности, в Ростовской области.  Исследования с сортами Харьковская 46 и Оренбургская 2 проведены до 1990 года. Данных сортов в сегодняшнем списке районированных в области нет. Кроме того, результаты этих опытов во многом противоречивы. Рекомендации, которые приводятся в системе ведения агропромышленного производства Ростовской области  последних лет, явно не опираются на результаты солидных исследований и поэтому представляются недостаточно обоснованными.

В настоящее время имеются новые сорта яровой твердой пшеницы Новодонская и Вольнодонская, для которых необходимо разработать новые рекомендации, основанные на обстоятельных научных изысканиях, поскольку имеющихся сведений о действии удобрений на урожайность и качество твердой яровой пшеницы совершенно недостаточно.