АГРОХИМИЯ, 2010, № 8, с. 10-14
= Питание растений
УДК 546.22:631.84:633.16
ВЛИЯНИЕ УРОВНЯ АЗОТНОГО ПИТАНИЯ НА ПОТРЕБЛЕНИЕ СЕРЫ РАСТЕНИЯМИ ЯЧМЕНЯ
© 2010 г. В.И. Никитишен, В.И. Личко
Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН 142290 Пущино, Московская обл., ул. Институтская, 2, Россия E-mail: nikitishena@mail.ru
Поступила в редакцию 28.12.2009 г.
В стационарном полевом и мелкоделяночном опытах на серой лесной почве выявлен дефицит серы в посевах ячменя, выращиваемого в условиях высокой обеспеченности азотом. Под влиянием содержащего серу удобрения урожайность зерна этой культуры увеличивалась на 24%. Ключевые слова: ячмень, потребление серы, азотное питание, урожайность.
ВВЕДЕНИЕ
Многолетние полевые опыты на серых лесных почвах ополий Центральной России показали [1-3], что эффективность азотных удобрений в посевах зерновых культур, кукурузы, однолетних и многолетних злаковых трав ограничивает дефицитное содержание фосфора в почве. Обеспечение сбалансированного уровня азотного и фосфорного питания растений путем внесения азота в почвы с оптимальным содержанием в них подвижного фосфора является определяющим условием достижения высокого положительного действия азотного удобрения. Однако, устранив недостаток фосфора, не всегда приходится рассчитывать на достижение ожидаемой эффективности возрастающих доз азота. Вероятно, наряду с дефицитом фосфора, причиной снижения эффекта от внесения высоких доз азотного удобрения является дефицит доступной серы, проявляющийся при использовании в качестве фосфорного удобрения Рсд, практически не содержащего серу.
Согласно данным [4], наиболее отзывчивы на внесение серы бобовые культуры, такие как люпин, клевер, горох и вика, отличающиеся повышенным усвоением этого элемента питания. Несмотря на меньшую потребность в сере, зерновые культуры также положительно реагируют на внесение содержащего серу удобрения, увеличивая урожайность зерна на 1-2, в некоторых случаях - на 7-10 ц/га. Эффективность применения удобрений, содержащих серу, в значительной степени зависит от уровня азотного питания растений. Она увеличивается при использовании Б-удобрений на фоне внесения высоких доз азота. Это связано с тем, что сера является необходимым компонентом белков и содержится в их составе в определенном соотношении с
азотом. При соотношении N : Б в растениях > 1416 возникает дефицит серы, приводящий к подавлению синтеза белка, накоплению в тканях небелковых соединений, в частности, аминокислот, таких как аргинин, которые при нормальных условиях в растениях не образуются или же находятся в ничтожно малых количествах [5]. По данным [6-7], сбалансированный уровень азотного и серного питания растений яровой пшеницы характеризуется соотношением этих элементов питания, не превышающим 17. Величина N : Б > 17 свидетельствует о дефиците серы в растениях пшеницы. В вегетационных опытах, проведенных автором, соотношение N : Б в листьях и стеблях в фазах трубкования и цветения этой зерновой культуры, не удобренной серой, изменялось в более широких пределах - от 23 до 40. В белке зерна пшеницы, овса, фасоли, люпина и конопли на 1 часть содержащейся в нем серы приходилось 13-39 частей азота [8]. В зерне ячменя величина N : Б может изменяться от 11.6 до 18.2. Пределы изменений содержания серы в зерне этой культуры достигают 0.07-0.26, в соломе -0.15-0.48% [9]. Оптимальное содержание сульфатной серы в соломе ячменя составляет 0.19% [10].
Цель работы - изучение степени сбалансированности уровня серного питания посевов ячменя с потреблением ими других макроэлементов и, прежде всего, азота, при систематическом внесении возрастающих доз азотного удобрения в севообороте на серой лесной почве, а также выявление потребности растений в сере в зависимости от обеспеченности их азотом.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования проводили в стационарном полевом и мелкоделяночном опытах с ячменем на серой лесной почве Экспериментальной полевой станции
института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН совместно с Т.Т. Усма-новым [11]. В статье дано более детальное (по сравнению с тезисами) обсуждение результатов исследования. Почву опытного участка характеризовало невысокое содержание гумуса в пахотном слое (2.12.2%), слабо кислая реакция (рНкс1 5.5-5.6), недостаточная обеспеченнность подвижными фосфатами (3-4 мг Р2О5/100 г по Кирсанову) и обменным калием (8-10 мг К2О/100 г по Масловой). Содержание подвижной серы в почве, извлекаемой раствором 0.2 н. HCl, составляло 11.0 мг S04/100 г.
В стационарном полевом опыте условия минерального питания растений изучали в посевах ячменя, выращиваемого 9-й культурой в севообороте со следующим чередованием: викоовсяная смесь-озимая пшеница-кукуруза-ячмень с подсе-
вом клевера-клевер 1-го года пользования-клевер 2-го года пользования-озимая пшеница-кукуруза-ячмень. Азот в дозах N¡^60, 120 и 180 вносили на фоне Р80К120 под все культуры севооборота, кроме клевера. В качестве фосфорного удобрения использовали Рсд, в качестве калийного - Кх. На 9-й
сд-* л
год проведения полевого опыта благодаря систематическому внесению фосфорного удобрения был достигнут нижний предел оптимального содержания подвижного фосфора в почве. Площадь опытной делянки составляла 120 м2, учетной - 72 м2 при трехкратной повторности.
Мелкоделяночный полевой опыт с ячменем размещали на соседнем участке, общая площадь делянки составляла 1 м2, повторность шестикратная. Азотное удобрение в вариантах 122 и 222 вносили в дозах N^60 и N^120; в вариантах 122 + Б и 222 + Б
Таблица 1. Влияние минеральных удобрений на содержание питательных веществ в растениях ячменя (полевой опыт 1986 г.)
Вариант N P K S N : S P : S K : S
%
Фаза труб кования
000 3.40 0.38 2.94 0.11 30.9 3.5 26.7
023 3.04 0.42 3.02 0.09 33.8 4.7 33.6
123 3.61 0.41 3.15 0.11 32.8 3.7 28.6
223 3.72 0.40 3.28 0.10 37.2 4.0 32.8
323 3.80 0.38 3.20 0.09 42.2 4.2 35.6
НСР05 0.11 0.02 0.09 0.01
Фаза цветения
000 1.79 0.21 1.68 0.09 19.9 2.3 18.7
023 1.76 0.27 1.78 0.08 22.0 3.4 22.3
123 2.17 0.28 1.69 0.10 21.7 2.8 16.9
223 2.95 0.30 1.88 0.12 24.6 2.5 15.7
323 3.14 0.27 2.08 0.11 28.5 2.4 18.9
НСР05 0.18 0.02 0.08 0.01
Зерно (фаза полной спелости)
000 1.47 0.42 0.27 0.04 36.8 10.5 6.8
023 1.66 0.47 0.28 0.04 41.5 11.8 7.0
123 2.00 0.46 0.28 0.04 50.0 11.5 7.0
223 2.28 0.44 0.29 0.04 57.0 11.0 7.3
323 2.37 0.45 0.27 0.04 59.0 11.3 6.8
НСР05 0.10 0.02 0.02 0.01
Солома (фаза полной спелости)
000 0.69 0.08 0.85 0.09 7.7 0.9 9.4
023 0.70 0.14 0.87 0.07 10.0 2.0 12.4
123 0.79 0.12 0.77 0.07 11.3 1.7 11.0
223 0.96 0.13 1.06 0.07 13.7 1.9 15.1
323 1.02 0.10 1.12 0.08 12.8 1.3 14.0
НСР05 0.05 0.01 0.06 0.01
Примечание. Варианты: 000 - без удобрений (контроль), 023 - P80K120, 123 - N60P80K120, 223 - N120P80K120, 323 N180P80K120. То же в табл. 2.
Таблица 2. Влияние минеральных удобрений на продуктивность ячменя и вынос питательных веществ надземной биомассой этой культуры (полевой опыт 1986 г.)
Вариант Урожайность, ц/га Прибавка урожайности зерна, ц/га Вынос элементов питания урожаем, кг/га
зерно солома N Р К Б
000 20.7 18.8 - 48 11 27 2
023 17.7 20.6 -3.0 45 11 21 2
123 31.2 42.2 10.5 87 19 43 4
223 36.8 51.1 16.1 121 21 60 5
323 36.6 54.6 15.9 126 21 61 6
НСРп
2.8
к количеству азота, поступившему в почву в составе сульфата аммония, используемого в качестве серусо-держащего удобрения (20 кг Б/га), добавляли соответственно N^42 и N^102. Пробы растений отбирали в фазах трубкования, цветения и полной спелости ячменя и анализировали их на содержание азота, фосфора и калия после мокрого озоления смесью серной и хлорной кислот по методу Гинзбург. Содержание серы в растениях определяли гравиметрическим методом после сухого озоления со смесью Эшка.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Анализ данных химического состава растений ячменя, полученных в стационарном полевом опыте при оценке их с точки зрения складывающейся обеспеченности этой культуры серой в онтогенезе (табл. 1) показал, что судя по содержанию серы и соотношению N : Б в растениях в фазах вегетативного роста (трубкование, цветение), посевы ячменя испытывали недостаток серы, усиливающийся по мере увеличения уровня азотного питания и относительно более выраженный в период трубкования. К фазе цветения, несмотря на более существенное увеличение содержания азота в растениях под влиянием возрастающих доз азотного удобрения, содержание в них серы составляло 0.10-0.12%, а соотношение N : Б по сравнению с предыдущей фазой вегетации уменьшилось с 33-42 до 22-29, что свидетельствовало о несколько меньшем проявлении дефицита серы у ячменя в период цветения.
Максимальным дефицит серы был отмечен в период формирования и налива зерна ячменя, о чем можно судить по ее содержанию в зерне полной спелости и соотношению N : Б. Существенное превышение величин соотношения содержания азота и серы в зерне > 17 под влиянием применения двойной и тройной доз азотного удобрения (до 57-59) являлся показателем увеличения дефицита серы. Последнее обстоятельство в определенной степени было связано со слабой способностью серы к реутилизации в растениях [6].
Представляют интерес данные, характеризующие взаимодействие серы с фосфором и калием -
элементами питания, не входящими в состав белков растений, но тесно связанными с процессом их биосинтеза. Следует отметить, что фосфор является незаменимым структурным элементом сложных белков, таких как фосфопротеиды, нуклеопротеи-ды и липопротеиды, участвующих в важных ферментативных процессах в растениях, связанных с фосфорилированием, передачей наследственной информации и регулированием проницаемости клеточных мембран [12]. Исследования показали, что величина соотношения между содержанием фосфора и серы в растениях ячменя в вариантах с внесением азотного удобрения была достаточно стабильной с большим преобладанием фосфора в зерне (10.5-11.8) и близким содержанием фосфора и серы в соломе (0.9-2.0). В фазе трубкования соотношение содержаний Р : Б в растениях составляло 3.5-4.7, в фазе цветени
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.