Яровые зерновые культуры занимают в России около 60% общей площади посева зерновых. Среди них наиболее важное значение имеют яровая пшеница, ячмень и овес.
Несмотря на то, что биологические особенности этих культур довольно близки, каждая из них имеет свои особенности питания и развития, обусловливающие специфические требования к агротехнике возделывания и применению удобрений.
Из яровых зерновых культур наибольшее продовольственное народнохозяйственное значение имеет пшеница. Она возделывается преимущественно в районах с континентальным климатом — Поволжье, Урале, Сибири, где более урожайная озимая пшеница не выносит перезимовки или из-за сухой погоды в осенний период не дает дружных входов. В европейской части России значительно преобладают площади посевов озимой пшеницы над яровой. В последние годы посевы яровой пшеницы в РФ составляют 14-15 млн. га.
Яровая пшеница обладает высокой потенциальной продуктивностью. Совершенствование технологии возделывания позволяет реализовать потенциальную продуктивность пшеницы и получить высококачественное зерно, что имеет определяющее значение в условиях рыночной экономики. Возделываемые новые сорта яровой пшеницы интенсивного типа характеризуются повышенными требованиями к условиям минерального питания. При прежней агротехнике и уровне минерального питания урожайность новых сортов, как правило, ниже, чем старых. Только при высоком уровне сбалансированного минерального питания новые сорта в состоянии формировать высокие урожаи. При высоком уровне минерального питания и оптимальных условиях возделывания урожайность зерна современных сортов пшеницы достигает 80-90 ц/га и более. В реальных хозяйственных условиях, когда высокие цены на минеральные удобрения ограничивают их применение, урожайность зерна яровой пшеницы в России составляет 14-16 ц/га.
Яровая пшеница наиболее требовательна к условиям минерального питания и произрастания, чем другие яровые зерновые культуры. Высокие урожаи ее можно получать только на хорошо окультуренных суглинистых почвах с нейтральной (рН 6,0-7,0) реакцией среды. Менее пригодны для яровой пшеницы слабоокультуренные тяжелые, заплывающие почвы, а также песчаные и супесчаные почвы, где довольно быстро возникает дефицит влаги. В то же время, поскольку большая часть элементов питания в почве находится в труднодоступной форме, то без внесения минеральных удобрений нельзя рассчитывать на высокую продуктивность посевов. Системы удобрения яровой пшеницы разработаны давно, однако реально они не могут быть использованы в хозяйствах без привязки к конкретным почвенным, климатическим и агротехническим условиям. Для рационального применения удобрений необходим систематический контроль за питательным режимом почвы и динамикой потребления элементов питания растениями.
Урожайность яровой пшеницы в значительной мере зависит от погодных условий в период от посева до появления всходов. В годы с холодной весной появление всходов задерживается и растягивается на 12-15 дней. В этот период семена поражается грибными болезнями, что ухудшает их полевую всхожесть и дальнейшее развитие растений. По данным НИИСХ центральных районов Нечерно-земной зоны, в среднем за 20 лет (1988-2008 гг.) полевая всхожесть яровой пшеницы в условиях Московской области составила 72 % с колебаниями по годам от 60 до 86 %.
В степных районах главным фактором, лимитирующим продуктивность посевов пшеницы и эффективность удобрений, является недостаток влаги в почве. В Нечерноземной зоне, где в течение вегетации выпадает большое количество осадков требуется особое внимание к фитосанитарному состоянию посевного материала и почвы, поскольку в этих условиях яровая пшеница поражается ржавчиной, мучнистой росой и корневыми гнилями. При повторных посевах пшеницы на одних и тех же полях, а также после других зерновых злаковых культур значительно увеличивается поражение пшеницы болезнями и вредителями, ухудшаются рост растений и использование ими питательных веществ почвы и удобрений.
В отличие от ячменя и овса, яровая пшеница медленнее развивается после всходов, поэтому сильнее зарастает сорняками и поражается вредителями. Она имеет более короткий период вегетации по сравнению с озимой пшеницей, поэтому в период интенсивного роста яровой пшеницы суточное потребление элементов питания в 1,5-2 раза больше, чем у озимой пшеницы.
В начале роста и развития потребление элементов питания пшеницей невысокое. Однако, поскольку в этот период в конусе нарастания растений формируется меристема будущих вегетативных, а в начале выхода в трубку и репродуктивных органов, пшеница в это время очень требовательна к содержанию элементов питания в почве. При сильном недостатке элементов питания, особенно фосфора, в фазе кущения растений, в конусе нарастания пшеницы закладывается меньшее количество вегетативных и репродуктивных органов, что не позволяет ей реализовать в дальнейшем свои потенциальные возможности продуктивности. Негативное действие недостатка фосфора в первый период развития не устраняется последующим его внесением и вызывает снижение урожайности.
Начиная с фазы выхода в трубку интенсивность роста растений и потребление питательных веществ из почвы существенно увеличивается. В целом потребность в элементах питания яровой пшеницы постепенно повышается от всходов к кущению и значительно возрастает в фазы выхода в трубку и колошения. В этот период яровая пшеница потребляет около 60-70% всего количества элементов питания.
Среди зерновых культур потребность яровой пшеницы в азотном питании более высокая. Для формирования 1 т зерна яровая пшеница при ее возделывании в степных засушливых районах использует в среднем 34-38 кг N, 12 кг Р2О5 и 28 кг К2О, в зоне достаточного и избыточного увлажнения — 28-30 кг N, 11-12 кг Р2О5 и 22-25 кг К2О.
С урожаем зерна 30 ц/га и соответствующего количества соломы яровая пшеница в зависимости от зоны выносит 90-110 кг азота, 35-40 кг Р2О5 и 66 — 75 кг K2O. Потребление яровой пшеницей азота из почвы прекращается в основном в фазе цветения или начале формирования зерна, а в отдельных случаях, при затяжном его созревании в условиях повышенной влажности, использует азот до фазы молочной спелости зерна. Поглощение пшеницей фосфора из почвы часто продолжается до начала молочной спелости, и значительно реже до молочно-восковой спелости зерна.
Потребление яровой пшеницей калия из почвы прекращается в фазе колошения-цветения. В этот период наблюдается максимум его накопления в растениях. После цветения начинается отток калия из вегетативных органов через корни и выщелачивание из листьев осадками. К моменту уборки из растений оттекает и/или вымывается из листьев осадками 20-40% калия и более.
При благоприятных погодных условиях, но недостаточном уровне предшествующего азотного и фосфорного питания поступление этих элементов из почвы продолжается до молочной спелости зерна. В то время как при высоком уровне обеспеченности растений азотом и фосфором в течение вегетации, потребление их через корни прекращается еще в фазе цветения, и накопление азота и фосфора в зерне происходит в основном в результате оттока элементов питания из листьев и стебля.
В целом, поступление элементов питания у злаковых культур чрез корни существенно снижается при пожелтении и отмирании нижних листьев, поскольку большая часть, содержащиеся в них питательных веществ реутилизируется молодыми органами и поступление энергетического материала в корни прекращается. Резкое снижение потребления корневой системой элементов питания из почвы после цветения обусловлено перераспределением потока ассимилятов из вегетативных органов на формирование репродуктивных. Вследствие чего приток углеводов в корни ограничен и их функциональная деятельность ослабевает и прекращается. Однако вегетирующие растения в этот период не утрачивают способности усваивать элементы питания через листья и стебли. Поздние некорневые подкормки азотом растений в фазе цветения — молочной спелости нашли широкое применение в сельскохозяйственной практике для повышения белка и клейковины в зерне пшеницы. В перераспределении потоков ассимилятов в растении большая роль принадлежит калию. Участие калия в передвижении углеводов из ассимилирующих органов в репродуктивные подтверждается тем, что повышение уровня калийного питания способствует увеличению массы зерна.
Яровая пшеница дает высокие урожаи при хорошей обеспеченности азотом и фосфором в период от начала кущения до выхода в трубку, когда образуются придаточные корни, а в конусе нарастания формируются стебли, будущие колоски и цветки в зачаточном колосе. От сходов до кущения яровая пшеница потребляет около 15-20 кг/га N, 6-8 Р205 и 15-20 кг/га К2О. Поэтому еще до посева пшеницы почва должна содержать необходимое количество элементов питания. Если пшеница была хорошо обеспечена азотом и фосфором до начала колошения, то урожайность ее практически не снижается даже в том случае, когда в более поздние фазы их содержание в почве ограничено. Недостаток азота в первый период приводит к снижению урожая пшеницы, во второй — к заметному ухудшению качества зерна, меньшему накоплению в нем белка.
При размещении яровой пшеницы в севообороте следует учитывать влияние предшественника. В степной зоне худшими предшественниками яровой пшеницы являются подсолнечник, люцерна и суданская трава, которые сильно истощают воду и элементы питания в пахотном и подпахотном горизонтах почвы. В Нечерноземной зоне большее внимание следует обращать на уровень засоренности посевов пшеницы после различных предшественников. Короткий период после уборки предшественника осенью и ранней весной до посева пшеницы ограничивают время мобилизации элементов питания микрофлорой в осенний и ранний весенний периоды. Поэтому яровая пшеница в Нечерноземной зоне весьма отзывчива на удобрения, и, прежде всего, азотные. На черноземных почвах лесостепной зоны (выщелоченном, мощном и обыкновенном черноземах) азотные удобрения в богарных условиях (без орошения) действуют слабее, что обусловлено более высокими запасами минерального азота в этих почвах и часто наблюдаемым дефицитом влаги в почве. Корректировку доз азотных удобрений проводят по содержанию минерального азота и запасам продуктивной влаги в корнеобитаемом слое почвы.
Хорошими предшественниками яровой пшеницы в этой зоне являются картофель, корнеплоды и кукуруза на силос, под которых вносились довольно высокие дозы органических и минеральных удобрений, а также уничтожаются сорные растения при междурядной обработке посевов.
В западном и северо-западном регионах страны яровую пшеницу часто возделывают после клевера или льна, идущего по клеверному пару, в Предуралье и Западной Сибири — после многолетних трав и пропашных культур. Следовательно, во всех зонах возделывания яровой пшеницы большинство культур севооборота не ограничивают ее продуктивность. Однако во всех зонах следует воздерживаться от повторных посевов пшеницы и размещении ее в севообороте после зерновых колосовых культур.
Система удобрения для получения планируемой урожайности яровой пшеницы, как и других культур, должна базироваться на данных агрохимического обследования почвы, оперативной почвенной диагностики содержания минерального азота перед посевом и учете последействия удобрений, внесенных под предшествующие культуры (Ермохин Ю. И., 2010).
В Нечерноземной зоне яровая пшеница сильнее всего отзывается на азотные удобрения. На типичных и выщелоченных черноземах, где в осенний и весенний периоды создаются благоприятные условия для накопления достаточного запаса минерального азота в почве, эффективность азотных удобрений значительно ниже, чем на дерново-подзолистых и серых лесных почвах.
На обыкновенных черноземах и каштановых почвах степных районов юга и юго-востока страны урожайность яровой пшеницы зависит в большей мере от уровня применения фосфорных, нежели азотных удобрений. Оптимальные дозы азота удобрений под яровую пшеницу на этих почвах 30 -40 кг/га. Более высокие дозы азотных удобрений в этих районах и редко оказывают положительное действие, а калийные в целом неэффективны.
В Нечерноземной зоне на дерново-подзолистых и серых лесных почвах урожайность яровой пшеницы также в большей мере зависит от обеспечения растений азотом. Прибавки от азотных удобрений на фоне РК, составляют в зависимости от дозы азота и условий произрастания 5 -10 ц/га, а общий прирост зерна от NPK колеблется в пределах от 10 до 20 ц/га и более. Действие фосфорных и калийных удобрений в этой зоне на бедных и среднеокультуренных почвах достаточно высокое (5-10 ц/га), на почвах с высоким содержанием подвижных фосфатов и обменного калия часто выражается невысокими и неустойчивыми прибавками урожая зерна. В исследованиях Московской сельскохозяйственной академии (РГАУ-МСХА) внесение на дерново-подзолистой среднеокультуренной почве азота удобрений в дозе 60, 90 и 120 кг/га на фоне Р90К90 повышало урожайность зерна яровой пшеницы, соответственно на 6,9 ц/га, 9,8 и 11,2 ц/га. Аналогичные результаты были получены многими научными учреждениями и хозяйствами этой зоны.
В Западной и Восточной Сибири на выщелоченных черноземах прибавка урожая яровой пшеницы при внесении N30-60 составляет 5-9 ц/га. Действие удобрений на яровую пшеницу в значительной мере зависит от погодных условий, содержания доступных форм фосфора и калия в почве и сортовых особенностей.
В районах достаточного увлажнения, где преобладают дерново-подзолистые и серые лесные почвы, эффективность азотных удобрений наиболее высокая; в степных засушливых районах действие удобрений значительно снижается. Однако в орошаемых условиях на черноземах обыкновенных и каштановых почвах эффективность азотных удобрений сопоставима, а во многих случаях выше, чем в Нечерноземной зоне. Прибавка урожая зерна яровой пшеницы от NPK в условиях орошения достигает 15-30 ц/га и выше.
Результаты Географической сети опытов показывают, что в зависимости от зоны и условий произрастания оптимальные дозы азота под яровую пшеницу варьируют в пределах от 40 до 120 кг/га.
Наряду с почвенно-климатическими условиями оптимальные дозы азотных удобрений в значительно степени зависят от предшественника. При размещении яровой пшеницы по пласту и обороту пласта многолетних бобовых и бобово-злаковых трав дозы азота составляют 40-70 кг/га, а после зерновых предшественников — 80-110 кг/га.
Таким образом, действия удобрений на урожай яровой пшеницы в отдельных почвенно-климатических зонах и в пределах отдельных полей проявляется по-разному. Для выявления наиболее значимых факторов повышения продуктивности посевов требуется детальное изучение характеристики поля особенностей и условий возделывания культур. Однако во всех климатических зонах прибавки урожая, получаемые от применения удобрений в наибольшей степени обусловливаются плодородием почв, водным и температурным режимами, а также реализуемой продуктивностью сорта.
На эффективность азотных удобрений особенно сильно влияют условия увлажнения и теплообеспеченность. В европейской части РФ от районов распространения дерново-подзолистых почв к лесостепной, степной и сухостепной зонам возрастает теплообеспеченность, ухудшаются условия увлажнения, что приводит к снижению действия азотных удобрений.
Существенное влияние на эффективность азотных удобрений оказывает интенсивность минерализации азотсодержащих органических веществ в почве — аммонификации.
Оптимальные температурные условия и высокая гумусированность почв способствует накоплению в корнеобитаемом слое почвы относительно большого количества нитратного азота, что существенно снижает эффективность азотных удобрений. Повышенная отзывчивость яровой пшеницы на азот отмечается на слабоокультуренных почвах.
Во всех почвенно-климатических зонах страны существует довольно тесная зависимость эффективности азотных удобрений и обеспеченности почв фосфором и водой. Чем лучше почвы обеспечены фосфором, тем выше эффективность азотных и калийных удобрений. В районах возделывания яровой пшеницы чаще всего в минимуме бывает азот или фосфор. Калийные удобрения, как правило, действует слабо.
В северо-восточных районах России в условиях длительной сезонной мерзлоты складываются особые условия произрастания сельскохозяйственных культур и эффективности минеральных удобрений. Здесь на низкоплодородных почвах с небольшим корнеобитаемым слоем, низкой теплообеспеченностью и активностью биологических процессов, протекающих в почве наблюдается довольно высокая отзывчивость пшеницы на минеральные удобрения и особенно азотные, поскольку степень гумусированности почв, определяющая уровень текущей минерализации почвенного азота довольно низкая.
Для оптимизации минерального питания пшеницы важное значение имеет почвенная диагностика обеспеченности азотом, фосфором и калием. Почвенная диагностика азотного питания яровой пшеницы в большинстве районов Сибири базируется чаще всего на определении весной перед посевом содержания в почве нитратов, в европейской части России — аммонийного и нитратного азота в слое 0-40 см (Кочергин А. Е., 1974; Ермохин Ю. И., 1988; Гамзиков Г. П., 1990). Почвенная диагностика азотного питания позволяет учесть пестроту почвенного покрова, а также предшествующие погодные условия. Примерные уровни содержание N-NO3— в почве характеризует обеспеченность пшеницы в азотном питании и необходимость внесения азотных удобрений без учета предшественника и окультуренности почвы.
Однако для боле рационального применения азота удобрений во всех почвенно-климатических зонах РФ разработаны более дифференцированные градации обеспеченности растений элементами питания с учетом уровня предшествующей удобренности, гранулометрического состава и планируемой урожайности (Ермохин Ю. И., 1988).
Большое влияние на эффективность удобрений оказывают предшественники.
В степных районах, где яровая пшеница является ведущей культурой в севообороте, ее часто размещают по пару. Пшеница, высеваемая после пара, значительно лучше обеспечена азотом, поэтому азотные удобрения часто не дают высокой прибавки урожая. В то же время на бедных гумусом почвах, эффективность азотных удобрений при посеве яровой пшеницы после пара может быть довольно высокая в связи с лучшей обеспеченью влагой и слабой текущей минерализацией азота почвы.
В северных и восточных регионах страны, с более холодным температурным режимом, позднее оттаивание и раннее промерзание пахотного слоя значительно сокращают период активной микробиологической деятельности и накопления нитратов в почве.
Степень положительного влияния бобовых предшественников сказывается по-разному в зависимости от их вида и урожайности. В Нечерноземной зоне многолетние бобовые травы значительно ослабляют действие азота удобрений при возделывании пшеницы. Последействие однолетних бобовых культур на продуктивность пшеницы зависит от их урожайности и плодородия почвы. На слабогумусированных дерново-подзолистых и серых лесных почвах растительные остатки зернобобовые культур оказывают положительное влияние на урожай пшеницы, ослабляя тем самым действие азота удобрений, в то время как на хорошоокультуренных высокогумусированных почвах последействие однолетних бобовых малоощутимо.
Наряду с влиянием вида предшественников, яровая пшеница по-разному реагирует на азот удобрений в зависимости от времени их уборки. Сроки уборки предшествующей культуры особенно большое значение имеют при возделывании пшеницы в степных районах с непромывным водным режимом почвы.
Чем раньше убрана предшествующая пшенице культура, тем больше до наступления холодов остается времени для минерализации и накопления азота и влаги в почве. Поэтому после раноубираемых сельскохозяйственных культур (например, кукурузы на силос) потребность яровой пшеницы в удобрениях и, прежде всего, азотных заметно ослабевает по сравнению с поздно убираемыми (кукурузы на зерно, кормовой свеклы и др.) предшественниками.
Довольно высокое положительное действие на урожайность яровой пшеницы оказывает применение органических удобрений. Внесение навоза в дозе 20-30 т/га на дерново-подзолистых, серых лесных почвах, оподзоленных и выщелоченных черноземах обеспечивает прибавки урожая зерна яровой пшеницы в среднем 5-10 ц/га и более. Однако в настоящее время органические удобрения под яровые зерновые культуры, за редким исключением, не вносят. В южных степных районах навоз часто не обеспечивает ожидаемой прибавки урожая из-за недостатка влаги в почве, а в зонах достаточного и избыточного увлажнения при сложившемся дефиците навоза его лучше вносить под предшествующие поздние пропашные культуры, а яровая пшеница будет использовать последействие навоза.
Органические, фосфорные и калийные удобрения под яровые зерновые необходимо вносить осенью, глубоко (на 22-26 см) заделывая в почву при основной ее обработке. Однако на легких песчаных почвах органические и минеральные удобрения следует вносить (под культиватор) весной перед посевом пшеницы, поскольку при осеннем применении возможно вымывание за пределы корнеобитаемого слоя почвы не только нитратов, но и фосфора, калия и коллоидной фракции органических удобрений.
Эффективность фосфорных удобрений зависит от содержания подвижных фосфатов в почве. При низкой обеспеченности почвы подвижными фосфатами (40-80 мг/кг Р2О5) фосфорные удобрения высокоэффективны при увеличении дозы до 90-120 кг/га Р2О5. При среднем уровне содержания подвижных фосфатов в почве (100-160 мг/кг Р2О5) дозы фосфорных удобрений должны составлять 45-60 кг/га. На хорошоокультуренных почвах, отличающихся высоким содержанием подвижных фосфатов (>200-250 мг/кг Р2О5) применение фосфорных удобрений неэффективно, поэтому следует ограничиться внесением 10-15 кг/га Р2О5 при посеве.
Дозы калия устанавливают с учетом содержания в почве обменного калия и других элементов питания, ее гранулометрического состава и последействия калийных удобрений, внесенных под предшественник. В зависимости от условий возделывания доза калия колеблется от 20 до 90 кг/га. При выращивании яровой пшеницы на дерново-подзолистых и серых лесных почвах довольно эффективно внесение калия (К2О) в дозе 60-90 кг/га, на выщелоченных и типичных черноземах — 40-60 кг/га, на обыкновенных черноземах и каштановых почвах применение калийных удобрений под зерновые неэффективно.
В начале развития яровой пшеницы требуется хорошая обеспеченность растений всеми макро — и микроэлементами и особенно фосфором, поскольку фосфор принимает участие во всех биохимических процессах обусловливающих рост и развитие растений. Поэтому наряду с основным удобрением важным приемом повышения урожайности яровой пшеницы является припосевное (рядковое) удобрение фосфором, так как в силу слаборазвитой корневой системы после всходов наименее доступным растениям является фосфор. Высокая эффективность внесения при посеве яровой пшеницы небольшого количества (8-12 кг/га Р2О5) фосфора в виде гранулированного суперфосфата или аммофоса характерна для многих районов страны.
Многочисленными исследованиями установлено, что в отличие от озимых зерновых культур, корневые азотные подкормки яровых зерновых культур, в том числе яровой пшеницы менее эффективно по сравнению с внесением азота удобрений до посева. Однако при планировании высоких урожаев в зоне достаточного увлажнения, а также орошаемых условиях, дробное применение азотных удобрений — до посева и в фазу выхода в трубку обеспечивает более высокие прибавки урожая, нежели внесение всей дозы азота до посева.
В целом принципы оптимизации минерального питания и удобрения яровой пшеницы по азоту, фосфору и калию, примерно такие же как и под другие зерновые культуры.
Примерные дозы минеральных удобрений под яровую пшеницу на разных почвах, кг/га
| Почвы | Урожайность зерна, ц/га | N | P2O5 | К2O |
| Дерново-подзолистые | 40-50 | 80-90 | 80-90 | 60-80 |
| Серые лесные | 40-50 | 60-80 | 80-90 | 60-70 |
| Черноземы выщелоченные | 40-50 | 50-60 | 60-80 | 40-60 |
| Черноземы обыкновенные | 25-30 | 40-45 | 40-60 | — |
| Каштановые почвы | 20-25 | 30-40 | 40-50 | — |
В прошлые годы в России широко использовали азотные удобрения для некорневых подкормок зерновых. Некорневые подкормки раствором мочевины в дозе 20-40 кг/га азота проводились с использованием сельскохозяйственной авиации. Ежегодно обрабатывали до 10 млн. га посевов озимой и яровой пшеницы. Значимость этого агроприема для повышения содержания белка в настоящее время еще более актуальна, чем в прошлые годы. Поскольку за последние 20 лет заметно снизилось плодородие почв и содержание в них минерального азота. Однако из-за высокой стоимости работ сельскохозяйственной авиации и азотных удобрений, поздние некорневые подкормки азотом поводятся лишь в отдельных хозяйствах. Некорневые подкормки для повышения белковости зерна пшеницы проводят в фазы колошения, цветения или молочной спелости зерна, когда интенсивно протекают процессы синтеза белков в зерне за счет реутилизации азотных соединений из вегетативных частей растений. Некорневые подкормки азотом мочевины способствуют существенному повышению содержания белка и клейковины в зерне.
Что касается качества пшеницы, то вопросы эти довольно хорошо изучены в зональном аспекте, поэтому следует использовать рекомендации близлежащих научных учреждений и вузов. Эти методы и приемы примерно такие же, как и при возделывании озимых зерновых культур.
Поскольку более 2/3 азота, содержащегося в листьях и стеблях после цветения гидролизуется и в виде аминокислот перемещается в формирующиеся репродуктивные органы, то увеличение содержания азота в листьях пшеницы обусловливает повышение белковости зерна. Значительное повышение содержания белка в зерне наблюдается не только при проведении некорневых азотных подкормом, но и привнесении повышенных доз азотных удобрений до посева и, прежде всего, на черноземах и каштановых почвах.
В то же время, несмотря на внедрение новых высокопродуктивных сортов яровой пшеницы, в Нечерноземной зоне европейской части России более целесообразно выращивать высокопродуктивные сорта ячменя как основной фуражной зерновой культуры.