Как макро- и микроудобрения влияют на урожайность сахарной свеклы

Представлены результаты изучения влияния некорневых подкормок растворами микроудобрений (цинковые, марганцевые и медные) на урожайность и сахаристость корнеплодов сахарной свеклы на черноземе выщелоченном в лесостепи Центрально-Черноземного региона (Воронежская область) в условиях мелкоделяночного опыта (2016-2018 гг.).
Сахарная свекла размещалась в полевом шестипольном севообороте: чистый (черный) пар – озимая пшеница – сахарная свекла – вико-овес (на зеленый корм) – озимая пшеница – ячмень. Микроэлементы вносились на фоне полного минерального удобрения (N₁₂₀P₁₂₀K₁₂₀). Изучали два вида азотных удобрений – аммонийную селитру и сульфат аммония.

Схема опыта включала 10 вариантов. Результаты исследования показали, что внесение азотных и фосфорнокалийных туков способствовало улучшению пищевого режима чернозема выщелоченного. Аммонийная селитра имела преимущество перед сульфатом аммония по влиянию на запасы минерального азота в почве – разница в запасах в начале вегетации (июнь) составляла 35 кг/га. 
Сульфат аммония превосходил по эффективности аммонийную селитру, прибавка урожая корнеплодов свеклы по сравнению с контролем от его внесения была выше – 14,8 т/га, а на варианте с аммонийной селитрой – 12,1 т/га. Применение микроэлементов в качестве некорневой подкормки сахарной свеклы в фазу смыкания рядков способ­ствовало росту урожайности, прибавки к контрольному варианту варьировали от 13,6 до 17,3 т/га (в зависимости от микроэлементов и фонов). Также возросла и сахаристость корнеплодов: на 0,7-0,8% на фоне аммонийной селитры и на 0,5-0,9% на фоне сульфата аммония. Применение макро– и микроудобрений способствовало существенному увеличению сбора сахара с 1 га, самая большая прибавка – 3,3 т/га получена на варианте подкормки сернокислым марганцем на фоне сульфата аммония.
Введение
Сахарная свекла – важнейшая сельскохозяйственная культура во многих регионах мира. На больших площадях она возделывается в странах Европы. В ряде государств она является основным источником получения ценнейшего продукта питания – сахара, поэтому имеет важное экономическое и народнохозяйственное значение.
Большую ценность для животноводства представляет побочная продукция, получаемая при возделывании сахарной свеклы и переработке корнеплодов на сахарных заводах (листья, жом, патока, дефекат).
Включение сахарной свеклы в севооборот имеет большое агротехническое значение, так как она способствует повышению культуры земледелия и урожайности последующих культур.
Для получения высоких урожаев сахарной свеклы необходимы плодородные окультуренные почвы, нейтральные или даже слабощелочные, так как эта культура отличается высокой солевыносливостью. В районах недостаточного увлажнения лучшими предшественниками для свеклы являются хорошо удобренные озимые, идущие после черного пара. В зоне достаточного увлажнения сахарную свеклу выращивают в основном после озимых, следующих после многолетних трав или зерновых бобовых культур.

С усилением технического оснащения сельского хозяйства (механизация, удобрения, пестициды, агромелиоранты и др.) сахарная свекла распространилась во многих регионах и с успехом возделывается в настоящее время на самых разнообразных почвах (дерново-подзолистые, черноземы, сероземы и др.), став культурой как неорошаемого, так и поливного земледелия.
Азот – один из основных элементов, необходимых для растений. Он входит в состав всех простых и сложных белков, которые являются главной составной частью цитоплазмы растительных клеток, и в состав нуклеиновых кислот (рибонуклеиновая – РНК и дезоксирибонуклеиновая – ДНК), играющих исключительно важную роль в обмене веществ в организме. Азот содержится в хлорофилле, фосфатидах, алкалоидах, ферментах и во многих других органических веществах растительных клеток.
Главным источником азота для питания растений служат соли азотной кислоты и соли аммония. Поступившие в растения минеральные формы азота проходят сложнейший цикл превращений, конечным этапом которых является включение их в состав белковых молекул. Белки синтезируются из аминокислот, которые, в свою очередь, образуются при взаимодействии аммиака с кетогруппой соответствующих органических кислот (аминирование).
При нормальном азотном питании растений повышается синтез белковых веществ, усиливается и дольше сохраняется жизнедеятельность организма, ускоряется рост и несколько замедляется старение листьев. Растения образуют мощные стебли и листья, имеющие интенсивно-зеленый цвет, хорошо растут и развиваются, улучшается формирование репродуктивных органов. В результате резко повышается урожай и со­держание белка в урожае.
Недостаток азота, также как и серы, снижает синтез белков. В почвах сера встречается в двух формах: минеральной и органической. Этот элемент имеет большое значение в активизации энзимов и способствует фиксации азота растениями из атмосферы.

Положительное влияние серы на урожай часто оставалось незамеченным, поскольку она воздействует главным образом, не столько на его величину, сколько на качество продукции. Между тем вынос серы из почвы с урожаем сельскохозяйственных культур лишь немного уступает выносу фосфора, а в некоторых случаях даже превосходит его.
Для получения высокого и стабильного урожая и улучшения его качества большое значение имеет подкормка. Ее эффективность в значительной мере зависит от вида и форм применяемых удобрений. Некорневая подкормка растворами микроудобрений позволяет усилить питание растений микроэлементами в определенные периоды вегетации культуры. Однако действие такого приема в значительной мере определяется применением комплекса других приемов агротехники, а также обеспеченностью почвы данными элементами.
Необходимо также учитывать, что проведение некорневой подкормки сельскохозяйственных культур во время их роста по фазам развития в настоящее время легко можно осуществлять на полях, где культуры возделываются по интенсивной технологии. Рентабельность данного приема повышается при комбинированном опрыскивании (или опыливании) раствором, в который входят микроудобрения и пестициды.
В связи с этим целью наших исследований являлось изучение влияния различных форм азотных удобрений и некорневых подкормок микроэлементами (Zn, Mn, Си) на урожайность корнеплодов сахарной свеклы и их сахаристость на черноземе выщелоченном.
Методика эксперимента
Исследования проводились в 2016-2018 гг. на территории УНТЦ «Агротехнология» Воронежского ГАУ в мелкоделяночном полевом опыте.
Почва опытного участка представлена выщелоченным черноземом малогумусным среднемощным тяжелосуглинистым, со следующей агрохимической характеристикой:
гумус – 3,9-4,0%;
Р2О5 – 96-99 мг/кг;
К20 – 97-102 мг/кг;
Нг – 6,3-6,6 мг-экв./ЮО г почвы;
pH-4,8;
S – 22–24 мг-экв./ЮО г почвы;
V-79-80%.
Сахарная свекла размещалась в полевом шестипольном севообороте: чистый (черный) пар – озимая пшеница – сахарная свекла – вико-овес (на зеленый корм) – озимая пшеница – ячмень.
Схема опыта включала 10 вариантов.
Контроль – без удобрений.
Р₁₂₀К₁₂₀ – фон.
N₁₂₀(Na)P₁₂₀K₁₂₀
N₁₂₀(Na)P₁₂₀K₁₂₀
N₁₂₀(Naa)P₁₂₀K₁₂₀ + Zn.
N₁₂₀(Naa)P₁₂₀K₁₂₀ + Mn.
N₁₂₀₍Naa)P₁₂₀K₁₂₀ + Cu
N₁₂₀(Na)P₁₂₀K₁₂₀ + Zn
N₁₂₀(Na)P₁₂₀K₁₂₀ + Mn.
N₁₂₀(Na)P₁₂₀K₁₂₀ + Cu.
Повторность четырехкратная. Общая площадь делянки составляла 24 м2, учетная – 18 м2. Размещение повторений четырехъярусное, расположение делянок рендомизированное.
В опыте использовались следующие минеральные удобрения: аммонийная селитра (Naa) – 34,5%, сульфат аммония (Na) – 21%, суперфосфат простой – 20%, хлористый калий – 60%, сульфат цинка, сульфат марганца, сульфат меди. Доза минеральных удобрений устанавливалась как рекомендованная в регионе на данном подтипе почвы. Макроудобрения вносились поделяночно вручную осенью под вспашку. Микроэлементы вносились ранцевым опрыскивателем в фазе смыкания рядков в виде 0,1% раствора сернокислого цинка, 0,5% сернокислого марганца и 0,05% сернокислой меди.
При возделывании сахарной свеклы применялась общепринятая для Центрально-черноземного региона агротехника. Высевались семена гибрида Портланд.
В период вегетации культуры изучалась динамика агрохимических свойств почвы, а также осуществлялись наблюдения за растениями. Перед уборкой урожая были отобраны растительные образцы сахарной свеклы. Агрохимические анализы почвенных и растительных образцов проводились по общепринятым методам. Определяли:
- содержание аммонийного азота, находящегося в поглощенном состоянии, – фотометрическим методом;
- содержание нитратного азота – потенциометрическим методом;
- содержание подвижных форм фосфора и калия – по Чирикову в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26204);
- содержание сахарозы в корнеплодах – поляриметрическим методом.
Результаты и их обсуждение
Вегетационный период сахарной свеклы во второй и третий год исследования отличался неравномерным выпадением осадков. Несмотря на то, что в 2017 и 2018 гг. условия увлажнения характеризовались как недостаточные, в наиболее важные периоды развития культуры выпадало достаточное количество осадков. Количество осадков за период вегетации в 2016 г. составило 424 мм, в 2017 г. – 274, а в 2018 г. – 253 мм (среднегодовое количество – составляет 360 мм). Сумма активных температур за период вегетации в 2016 г. составила 2899°С, в 2017 г. – 2674°С, в 2018 г. – 2916°С (среднегодовое количество – 2555°С).
Содержание аммонийной и нитратной форм азота в почве определяли 4 раза за вегетацию сахарной свеклы.

Для этого отбирались почвенные образцы до глубины 1 м слоями через 20 см. На основании полученных данных были рассчитаны запасы минерального азота в метровом слое почвы (табл. 1).

Как видно из представленных в таблице 1 данных, азотные удобрения значительно повышали запасы минерального азота в почве в начале вегетации. Так, если на контроле и на варианте без внесения азота (Р120К120) запасы минерального азота в начале вегетации были 81 кг/га, то при внесении аммонийной селитры они составили 212 кг/га, а при внесении сульфата аммония – 177 кг/га.
Запасы азота при использовании аммонийной селитры в начале вегетации были выше на 35 кг/га по сравнению с вариантом использования сульфата аммония, что, на наш взгляд, можно объяснить тем, что весь азот в сульфате аммония находится в аммонийной форме, которая может необменно фиксироваться, а в аммонийной селитре примерно половина азота находится в нитратной форме, которая находится в почвенном растворе.
К уборке, вследствие поглощения и выноса азота растениями, его запасы резко снижались и изменялись по вариантам в пределах 37–46 кг/га.
При этом закономерность несколько больших запасов азота на варианте с аммонийной селитрой по сравнению с сульфатом аммония сохранялась во все сроки отбора образцов, хотя к уборке она была менее ярко выражена, чем в первой половине вегетации.
Необходимо отметить, что интенсивность снижения запасов минерального азота к уборке на контрольном и фоновом вариантах была значительно ниже, чем на вариантах с азотными удобрениями. Так, если на контрольном и фоновом вариантах запасы минерального азота перед уборкой составляли 46% от запасов в начале вегетации, то на варианте с аммонийной селитрой – 22%, а с сульфатом аммония – 20%. Это, вероятно, связано с более интенсивным поглощением азота, находящегося в легкодоступной форме в азотных удобрениях, и более высоким выносом его с урожаем.
Таким образом, азотные удобрения, внесенные под сахарную свеклу в рекомендуемых дозах, как в форме аммонийной селитры, так и сульфата аммония способствуют улучшению азотного режима почвы.
Окисленные соединения фосфора, безусловно, необходимы всем живым организмам. Без фосфорной кислоты не может существовать живая клетка. Нуклеопротеиды – важнейшее вещество клеточных ядер – содержат в своем составе фосфорную кислоту. Нуклеопротеиды – соединения белков с нуклеиновыми кислотами. Как и белковые вещества, нуклеиновые кислоты – высокополимерные соединения коллоидного характера. В нуклеиновых кислотах содержание фосфора составляет около 20%.
Фосфор содержится также в составе ряда других органических веществ растений, таких как фитин, лецитин, сахарофосфаты и др. Фитину принадлежит первое место среди других фосфорных соединений по содержанию в семенах и вегетативных ор­ганах некоторых сельскохозяйственных культур.
Таким образом, фосфор входит в состав многих органических биологически важных веществ в растениях, без которых жизнедеятельность организмов невозможна.
Калий в растениях находится в ионной форме и не входит в состав органических соединений клеток. Он содержится главным образом в цитоплазме и вакуолях, а в ядре отсутствует. Около 20% калия удерживается в клетках растений в обменно поглощенном состоянии коллоидами цитоплазмы, до 1% его необменно поглощается митохон­дриями, а основная часть (примерно 80%) находится в клеточном соке и легко извлекается водой.
Калий оказывает влияние, прежде всего, на усиление гидратации коллоидов цитоплазмы, повышая степень их дисперсности, что помогает растению лучше удерживать воду и переносить временные засухи. Под влиянием калия усиливается накопление крахмала, сахарозы и моносахаридов. Калий повышает холодоустойчивость и зимостойкость растений, устойчивость растений к грибковым и бактериальным заболева­ниям.
В опытах содержание подвижного фосфора и обменного калия в почве определяли также в 4 срока в слоях 0-20 и 20-40 см (табл. 2).

Приведенные в таблице 2 данные показывают, что внесение фосфорно-калийных удобрений приводило к увеличению содержания подвижного фосфора и обменного калия в почве по сравнению с контролем как в слое 0-20, так и 20–40 см. Если на контроле в июне содержание подвижного фосфора в слое 0-20 см было 112 мг/кг почвы, то на удобренных вариантах оно изменялось от 124 до 127 мг/кг почвы, в слое 20-40 см эти показатели составляли соответственно 96 и 97-105 мг/кг почвы. То есть наибольшее увеличение содержания подвижного фосфора отмечалось в слое 0-20 см, что связано, вероятно, с малой подвижностью этого элемента в почве.
Что касается обменного калия, то его распределение по слоям почвы было более равномерным. Так, если на контроле оно было в слое 0-20 см 118 мг/кг 
почвы, то на удобренных вариантах изменялось от 129 до 139 мг/кг почвы, в слое 20–40 см эти показатели составляли соответственно 114 и 105-110 мг/кг 
почвы, что связано с большей подвижностью калия в почве по сравнению с фосфором.
К концу вегетации содержание подвижного фосфора и обменного калия в почве равномерно снижалось. При этом следует отметить, что интенсивность снижения содержания как подвижного фосфора, так и обменного калия было несколько выше на удобренных вариантах по сравнению с контролем. Если на контроле содержание подвижного фосфора перед уборкой в слое 0-20 см составляло 81% от его содержания в начале вегетации, то на удобренных вариантах оно изменялось от 78 до 80%, в слое 20–40 см эти показатели составляли соответственно 83 и 76-84%. По обменному калию эти показатели выражены более ярко и составляли в слое 0-20 см 93 и 75-81%, а в слое 20-40 см – 90 и 77-89%.
Кроме этого, необходимо отметить, что интенсивность снижения содержания подвижного фосфора и обменного калия была выше на варианте с сульфатом аммония по сравнению с аммонийной селитрой. Так, если содержание подвижного фосфора в слое 0-20 см перед уборкой на варианте с аммонийной селитрой составляло 80% от содержания в начале вегетации, то на варианте с сульфатом аммония – 78%. В слое 20-40 см эти показатели составляли соответственно 84 и 76%. Содержание обменного калия в слое 0-20 см составляло 79 и 75%, а в слое 20-40 см – соответственно 89 и 77%. Такие показатели связаны с большим выносом этих элементов и соответственно большим урожаем на варианте с сульфатом аммония (табл. 3).

Таким образом, внесение фосфорных и калийных туков способствует созданию более благоприятного фосфатно-калийного режима для сахарной свеклы в черноземе выщелоченном.
Данные о влиянии макро– и микроудобрений на урожайность корнеплодов сахарной свеклы на черноземе выщелоченном представлены в таблице 3.
Как видно из представленных в таблице 3 данных, урожайность на контроле в среднем за три года составила 35,5 т/га. Внесение удобрений способствовало росту урожайности корнеплодов сахарной свеклы: на удобренных вариантах она изменялась от 39,0 до 52,8 т/га.
Самая низкая прибавка урожайности (3,5 т/га, или 9,9%) получена на фоновом варианте без азотных удобрений. Добавление азота к фосфорно-калийным тукам приводило к росту урожайности корнеплодов. При этом за три года исследования сульфат аммония действовал эффективнее аммонийной селитры, и в среднем за три года прибавка урожайности к контролю составила при внесении аммонийной селитры 12,1 т/га (34,1%), а сульфата аммония – 14,8 т/га (41,7%), что, вероятно, связано с наличием в сернокислом аммонии серы.
Некорневые подкормки растворами микроэлементов (цинк, марганец, медь) обеспечивали прибавку урожайности корнеплодов сахарной свеклы как на варианте с аммонийной селитрой, так и на варианте с сульфатом аммония. Так, в среднем за 3 года урожайность на варианте применения N₁₂₀(Naa)P₁₂₀K₁₂₀ составила 47,6 т/га, а на вариантах применения некорневых подкормок цинком, марганцем и медью – соответственно 50,3; 49,1 и 50,3 т/га. На варианте применения сульфата аммония (N₁₂₀(Na)P₁₂₀K₁₂₀) эти показатели были соответственно 50,3 и 52,8; 52,6 и 51,9 т/га. При этом необходимо отметить, что, несмотря на повышение урожайности на всех вариантах с микроэлементами, в отдельных случаях (2016 г. – марганец на фоне аммонийной селитры и медь на фоне сульфата аммония; 2018 г. – марганец на фоне аммонийной селитры и сульфата аммония и медь на фоне сульфата аммония) прибавка находилась в пределах ошибки опыта (в этом случае можно говорить только о тенденции). Если рассматривать урожайность по годам, то можно отметить, что она была существенно выше в 2016 г., что можно объяснить более благоприятными гидротермическими условиями, особенно в начале вегетации сахарной свеклы.
Результаты исследований по влиянию макро– и микроэлементов на сахаристость корнеплодов сахарной свеклы на черноземе выщелоченном и сбор сахара с гектара представлены в таблице 4.

Определение сахаристости показало, что внесение фосфорно-калийных удобрений способствовало некоторому росту содержания сахара по сравнению с контролем (на 0,2% в среднем за три года). При добавлении азотных удобрений сахаристость повышалась с 0,3 до 0,5% по отношению к контролю в среднем за три года и составила на варианте с аммонийной селитрой 16,7%, а с сульфатом аммония – 16,9%.
Проведение некорневых подкормок микроэлементами способствовало дальнейшему повышению сахаристости корнеплодов сахарной свеклы. Так, если на контрольном варианте сахаристость составляла 16,4%, то на вариантах с микроэлементами на фоне аммонийной селитры этот показатель изменялся от 17,1 до 17,2%, а на фоне сульфата аммония – от 16,9 до 17,3%. При сравнении сахаристости по годам видно, что она была заметно ниже в 2016 г., что, на наш взгляд, связано с более высокой урожайностью корнеплодов сахарной свеклы в этом году (эффект разбавления).
Более существенное влияние удобрения оказали на величину сбора сахара с 1 га. Так, на контроле этот показатель составлял 5,8 т/га, на фоновом варианте – 6,5 т/га, на варианте с аммонийной селитрой – 7,9 т/га и на варианте с сульфатом аммония – 8,5 т/га.
Внесение микроудобрений на фоне аммонийной селитры повышало сбор сахара по сравнению с контролем на 2,6-2,8 т/га, а на фоне сульфата аммония – на 2,9-3,3 т/га.
Выводы
1. Азотные и фосфорно-калийные удобрения, внесенные под сахарную свеклу в рекомендуемых дозах, улучшают пищевой режим чернозема выщелоченного.
2.  Применение сульфата аммония на черноземе выщелоченном обеспечивает получение более высокой урожайности и сахаристости корнеплодов сахарной свеклы по сравнению с аммонийной селитрой.
Ž 3. Некорневая подкормка растворами микроэлементов (цинк, марганец, медь) в фазе смыкания рядков сахарной свеклы способствует как росту урожайности корнеплодов, так и сбору сахара с гектара.
Дмитрий Сергеевич Пелагин, аспирант,Николай Георгиевич Мязин, доктор с.-х. наук, профессор;
Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра