Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству
На правах рукописи
МИХАЙЛОВА ЛЮДМИЛА АРКАДЬЕВНА
ОПТИМИЗАЦИЯ ПИТАНИЯ ЯЧМЕНЯ, ОЗИМОЙ РЖИ, КАРТОФЕЛЯ И КЛЕВЕРА И ЭФФЕКТИВНОСТЬ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПРИ РАЗНОЙ ОКУЛЬТУРЕННОСТИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ
ПРЕДУРАЛЬЯ
06.01.04 - агрохимия
Автореферат
на соискание ученой степени
доктора сельскохозяйственных наук
Пермь, 2008
Работа выполнена в Пермской государственной сельскохозяйственной академии имени академика Д.Н. Прянишникова за период с 1977 по 2006 гг.
Научный консультант: |
доктор сельскохозяйственных наук, профессор Осокин Иван Васильевич |
Официальные оппоненты: |
доктор сельскохозяйственных наук, |
профессор Башков Александр Степанович |
|
доктор сельскохозяйственных наук, |
|
профессор Кузнецов Максим Филиппович |
|
доктор сельскохозяйственных наук, |
|
профессор Попова Сталина Ивановна |
Ведущее учреждение: Удмуртский государственный научно-исследовательский институт сельского хозяйства
Защита состоится 18 декабря 2008 года в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ-220.054.02 в Пермской государственной сельскохозяйственной академии им. Д.Н. Прянишникова по адресу:
614990, ГСП-165, г. Пермь, ул. Коммунистическая, 23.
E-mail: psaa@perm-edu. ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермской государственной сельскохозяйственной академии
Автореферат разослан У У 2008 года
Учёный секретарь диссертационного совета Колясникова Н.Л.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. В настоящее время в условиях недостаточного ресурсного обеспечения сельскохозяйственного производства отмечаются существенные изменения агрохимических свойств почв. В сложившейся ситуации важно проследить изменения агрохимических свойств окультуренных дерново-подзолистых почв, длительно использующихся без внесения удобрений, чтобы не допустить деградацию их почвенного плодородия. Изучению последействия удобрений исследователи уделяли недостаточно внимания. В частности нет данных о том, в течение какого времени происходят существенные изменения физико-химических свойств окультуренных дерново-подзолистых почв без внесения удобрений.
Уровень содержания доступных фосфатов является главным признаком плодородия почв, а их фосфатный фонд Ц национальным достоянием страны. По мере повышения содержания фосфора в почве и улучшения фосфорного питания растений возрастает продуктивность агроценозов и их устойчивость к неблагоприятным климатическим условиям. От обеспеченности почв подвижным фосфором напрямую зависит эффективность удобрений. Низкая обеспеченность почв фосфором ведёт к непроизводительным затратам азота и калия, а излишнее обогащение им приводит к резкому снижению эффективности вновь вносимых фосфорных удобрений (Касицкий Ю.И., 1983; Сдобникова О.В., 1985; Постников А.В., 1988).
Нам представляется, что при решении этой проблемы более целесообразно идти по пути установления оптимального уровня содержания подвижного фосфора для конкретных сельскохозяйственных культур и эффективности доз минеральных удобрений в зависимости от содержания его в почве.
К настоящему времени в Предуралье накоплен обширный, богатый по содержанию экспериментальный материал по изучаемым вопросам. Однако отсутствует единое мнение об оптимальном количестве подвижного фосфора в почвах Предуралья с учётом особенностей отдельных полевых культур. Кроме того, в Предуралье недостаточно данных по влиянию различных уровней фосфора на эффективность вносимых удобрений и качество продукции. Отсутствуют нормативы затрат фосфора и калия почвы при выращивании культур без внесения удобрений.
Цель и основные задачи исследований. Цель работы Ц экспериментальное и теоретическое обоснование оптимизации минерального питания ячменя, озимой ржи, картофеля и клевера на разных созданных фонах окультуренности дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почв Предуралья. Исходя из поставленной цели, решались следующие задачи:
- изучить изменение агрохимических показателей дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почв при длительном применении извести, минеральных и органических удобрений;
- обосновать периодичность известкования для оптимизации питания исследуемых культур на окультуренных почвах;
- установить оптимальные уровни обеспеченности исследуемых почв подвижными фосфатами для изучаемых культур;
- обосновать оптимальные дозы и комбинации минеральных удобрений на разных по окультуренности почвах под исследуемыми культурами (по урожайности и качеству продукции их), а также нормативы затрат фосфора почв для оптимизации питания этих культур;
- провести экономико-энергетическую оценку оптимизации питания исследуемых культур на изучаемых почвах.
Научная новизна. Впервые в условиях Предуральского региона Нечернозёмной зоны РФ проведена сравнительная оценка фосфатных уровней согласно существующей градации, дано теоретическое обоснование оптимальных уровней содержания подвижного фосфора для ячменя, озимой ржи, картофеля и клевера. Рассчитаны фактические нормативы затрат фосфора и калия почвы при выращивании культур без внесения удобрений. Изучена взаимосвязь между содержанием подвижного фосфора в почве и эффективностью минеральных удобрений на изучаемых культурах в длительных стационарных опытах в условиях севооборотов. Обобщены данные по действию и последействию извести и удобрений на агрохимические показатели дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почв в течение четырёх ротаций восмипольного севооборота.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
- действие и последействие извести, минеральных и органических удобрений на агрохимические показатели и фосфатный режим дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почв;
- нормативы затрат фосфора и калия почвы при выращивании культур без внесения удобрений;
- научное обоснование оптимального уровня подвижного фосфора в дерново-подзолистых почвах Предуралья для выращивания ячменя, озимой ржи, картофеля и клевера;
- количественная взаимосвязь между содержанием подвижного фосфора в почве и эффективностью минеральных удобрений на ячмене, озимой ржи, картофеле и клевере;
- оценка действия фосфатных уровней и минеральных удобрений на качество урожая изучаемых культур;
-энергетическая и экономическая эффективность применения минеральных удобрений на ячмене, озимой ржи, картофеле и клевере в зависимости от уровней фосфора в почве.
Практическая значимость. Обоснованы и предложены производству:
- периодичность проведения известкования окультуренных дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почв;
- оптимальные уровни содержания подвижного фосфора в почве для ячменя, озимой ржи, картофеля и клевера;
- эффективные дозы минеральных удобрений для изучаемых культур в зависимости от содержания фосфора в почве;
- определены фактические нормативы затрат фосфора и калия почвы при выращивании культур севооборота без внесения удобрений.
Полученные результаты исследований могут быть использованы при выращивании ячменя, озимой ржи, картофеля и клевера не только в Предуралье, но и в других районах Нечерноземной зоны России, имеющих аналогичные почвенно-климатические условия.
Реализация научных исследований. Материалы диссертации использовались при составлении рекомендаций Научные основы системы земледелия Пермской области на 1981-1985 гг., 1982; Система ведения агропромышленного производства Пермской области (производственно-технологические системы), 2002, 2005.
Научные разработки реализованы в сельскохозяйственных предприятиях на площади 19000 га. Производственная проверка результатов исследований проведена в хозяйствах Пермского и Кунгурского районов Пермского края.
Апробация. Материалы диссертационной работы докладывали на научно-практических конференциях ученых и специалистов Пермской государственной сельскохозяйственной академии им. академика Д.Н. Прянишникова (Пермь, 1977 - 2008 гг.), на Всероссийских и межвузовских конференциях (Ижевск 2005, 2008 гг., Киров 2004, 2006 гг., Екатеринбург 2006 г., Москва 2006 г., Пермь 2008). Методика и правильность закладки полевых опытов ежегодно проверялись методической комиссией по приемке опытов при ФГОУ ВПО Пермская ГСХА.
Публикация результатов исследований. Основные положения, выносимые на защиту, опубликованы в 32 работах, в т.ч. 9 работ в рецензируемых журналах, вошедших в список ВАК.
Объём и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 295 страницах машинописного текста, состоит из введения, 8 глав, выводов и предложений производству. Экспериментальный материал приведен в 172 таблицах, 24 рисунках и 95 приложениях. Список литературы включает 657 источников, 52 из них Ц зарубежных.
ОБЪЕКТЫ, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследования проведены на дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почвах. Всего было проведено 11 полевых опытов и 1 лабораторный. Опыты проводили на учебно-опытном поле Пермской сельскохозяйственной академии (1977-2006 гг.) и центральном опытном поле Пермского НИИСХ (2000-2002 гг.).
Исследования проводили в четырёх закладках многолетнего стационарного полевого опыта кафедры агрохимии Пермской ГСХА (1967, 1968, 1969 и 1970 гг.) с восмипольным севооборотом (пар чистый - озимая рожь - пшеница - клевер 1 г.п. - клевер 2 г.п. - ячмень - картофель - овес). В данном опыте в течение первых двух ротаций изучали различные системы удобрений на культурах севооборота (табл. 1). В результате чего были созданы различные уровни по обеспеченности фосфором, на которые накладывали дозы минеральных удобрений в последующие ротации.
Для установления влияния фосфатных уровней на урожайность и качество ячменя было заложен полевой однофакторный опыт без внесения удобрений в третьей, четвёртой и пятой ротациях. В третьей и четвёртой ротациях изучалось влияние следующих фосфатных уровней: 51 - 100, 101-150, 151-200, 201-250, >251 мг/кг почвы.
В пятой ротации появился фон с содержанием подвижного фосфора 26-50 мг/кг почвы и отсутствовал фон >200 мг/кг. Минеральные удобрения не вносили. Размещение вариантов рендомизированное. Общая площадь делянки составляла 150 м2 (256); учётная - 80 м2 (204). Количество учётов по вариантам от 3 до 67.
Таблица 1
Схема внесения удобрений в многолетнем стационарном полевом опыте кафедры
агрохимии за четыре ротации
№ вар-та |
Внесено удобрений (навоз - т/га, минеральные удобрения - кг/га д.в.) |
|||||||||
1 и 2 ротации |
3 ротация |
4 ротация |
||||||||
навоз* |
N |
P2O5 |
K2O |
N |
P2O5 |
K2O |
N |
P2O5 |
K2O |
|
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
2 |
120 |
- |
- |
- |
245/305 |
140/170 |
395 |
90/120 |
60 |
360 |
3 |
- |
670 |
354 |
678 |
245/305 |
140/170 |
395 |
90/120 |
60 |
360 |
4 |
120 |
645 |
705 |
555 |
245/305 |
140/170 |
395 |
90/120 |
60 |
360 |
5 |
120 |
645 |
705 |
- |
245/305 |
140/170 |
395 |
90/120 |
60 |
360 |
6 |
120 |
645 |
- |
555 |
245/305 |
140/170 |
395 |
90/120 |
60 |
360 |
7 |
120 |
1290 |
1410 |
1110 |
245/305 |
140/170 |
395 |
90/120 |
60 |
360 |
8 |
120 |
1290 |
1410 |
245/305 |
140/170 |
395 |
90/120 |
60 |
360 |
|
9 |
120 |
1290 |
- |
1110 |
245/305 |
140/170 |
395 |
90/120 |
60 |
360 |
10 |
- |
1290 |
1410 |
1110 |
245/305 |
140/170 |
395 |
90/120 |
60 |
360 |
11 |
- |
1290 |
1410 |
- |
245/305 |
140/170 |
395 |
90/120 |
60 |
360 |
12 |
- |
1290 |
- |
1110 |
245/305 |
140/170 |
395 |
90/120 |
60 |
360 |
13 |
120 |
150 |
705 |
555 |
245/305 |
140/170 |
395 |
90/120 |
60 |
360 |
14 |
120 |
250 |
1410 |
1110 |
245/305 |
140/170 |
395 |
90/120 |
60 |
360 |
* - 1-я ротация - 60т/га; 2-я ротация - 60 т/га.
Химический состав навоза: 1968 г. - азот 0,47%, фосфор 0,30% и калий 0,58%; 1976 г. - азот 0,48%, фосфор 0,29% и калий 0,55%; 1969 г. - азот 0,40%, фосфор 0,24% и калий 0,51%; 1977 г. - азот 0,49%, фосфор 0,37% и калий 0,47%;.1970 г. - азот 0,69%, фосфор 0,22% и калий 0,61%; 1978 г. - азот 0,49%, фосфор 0,23% и калий 0,40%.
Для установления эффективности азотных удобрений на ячмене изучали действие N60 и N90 при содержании подвижного фосфора в почве 51-100,151-200, 201-250 и >250 мг/кг. Дозы фосфорно-калийных удобрений вносили на возмещение выноса планируемой урожайностью 30 ц/га без учета коэффициентов использования из удобрений. Размещение вариантов рендомизированное методом расщепленных делянок. Площадь делянки первого порядка 150 м2 (256), общая площадь делянки второго порядка 75 м2 (12,56), учётная - 40 м2 (104). Количество учётов по вариантам - от 5 до 33.
Изучение влияние азотных и калийных удобрений на урожайность и качество ячменя при разных уровнях содержания подвижного фосфора в почве проводили в пятой ротации (2004-2006 гг.) по следующей схеме:
Фактор А - уровень содержания фосфора в почве Р2О5, мг/кг:
А1 - 26 - 50; А2 - 51 - 100; А3 - 101 - 150; А4 - 151 - 250;
Фактор В - доза азота, % от выноса без учёта коэффициентов использования: В1 - 0; В2 - 50; В3 - 100.
Фактор С - доза калия, % от выноса без учёта коэффициентов использования: С1 Ц50; С2 Ц100; С3 Ц150.
Дозы азота и калия под ячмень, рассчитанные на 100% возмещение при урожайности 3 кг/10м2, составили: азот - 87 кг/га, калий - 69 кг/га.
Повторность вариантов шестикратная, размещение вариантов рендомизированное. В 2004 и 2006 годах общая площадь делянки порядка составила 12 м2, учетная 4 м2, а в 2005 году соответственно 6 и 2 м2. Предшественником в данном опыте был клевер луговой.
Объектом исследований в третьей и четвёртой ротациях был сорт ячменя Роланд, в пятой ротации - сорт Сонет.
Для определения влияния минеральных удобрений на урожайность и качество ячменя при средней обеспеченности почв фосфором в 2004-2006 гг. дополнительно был проведён однолетний полевой опыт в трёх закладках на опытном поле Пермской ГСХА по следующей схеме:
Фактор А - % возмещения азота: А1 Ц50; А2 Ц100; А3 Ц150;
Фактор В - % возмещения фосфора и калия: В1 - Р100К50; В2 - Р150К75; В3 - Р200К100.
Дозы удобрений рассчитывали на возмещение выноса без учёта коэффициентов использования элементов питания из удобрений. Планируемая урожайность ячменя 3 кг/10 м2. При 100% возмещении элементов питания доза азота составила 87 кг/га, фосфора Ц 30 кг/га, калия Ц 69 кг/га.
Повторность вариантов шестикратная, размещение вариантов систематическое. Площадь делянок порядка в опыте была следующей: общая - 7,2 м2, учетная - 2 м2. Объектом исследований был сорт Сонет.
Эффективность возрастающих доз элементов питания на ячмене при высокой обеспеченности почв фосфором изучали в многолетнем стационарном полевом опыте Пермского НИИСХ заложенном в 1971 г. с восмипольным севооборотом (пар чистый - озимая рожь - картофель - пшеница - клевер 1 г.п. - клевер 2 г. п. - ячмень - овес). Исследования проводили в 2000-2002 гг. в 3-х закладках по факториальной схеме 1/9 (6×6×6). Схема представляет 24 вариантную выборку (3 восьмерные схемы) из полного факториального эксперимента объёмом 216 вариантов.
Выборка представлена следующими вариантами:
000, 300, 030, 003, 033, 303, 330, 333,
111, 411, 141, 114, 144, 414, 441, 444,
222, 522, 252, 225, 255, 525, 552, 555.
Повторность вариантов - двукратная, размещение вариантов проведено по специальной схеме, разработанной В.Н. Перегудовым (блоками).
Площадь делянки: посевной - 120 м2 (620), которая после внесения удобрения была разделена (расщеплена) на три делянки с сортами площадью 40 м2 (2×20), учетная площадь под каждым сортом составляла 27 м2 (1,5 18). Одна доза каждого макроэлемента составляет 30 кг д.в./га. Объектом исследования являлись сорта - Эколог, Сонет, Биос 1.
На озимой ржи во второй ротации (1977-1979 гг.) изучали действие N60 и N120 при содержании подвижного фосфора в почве 151-200, 201-250 и >250 мг/кг, в третьей (1985 - 1987 гг.) - N45 и четвёртой (1993 - 1995 гг.) - N30 и N60 при содержании подвижного фосфора в почве 51-100, 101-150, 151-200, 201-250 и >250 мг/кг. Общая площадь делянки во все годы исследований составляла 150 м2 (256); учётная - 80 м2 (204). Количество учётов по вариантам составляло от 3 до 37. Объектом исследования являлся сорт Вятка-2.
На картофеле исследования проводили в третьей и четвёртой ротациях севооборота. В третьей ротации (1989-1992 гг.) на каждом уровне, кроме варианта без удобрений вносили две дозы азота 90 и 120 кг/га д.в. на фоне Р60К240. Дозы фосфорно-калийных удобрений вносили на возмещение выноса планируемой урожайностью 300 ц/га без учета коэффициентов использования из удобрений. Размещение вариантов методом расщепленных делянок. Площадь делянки первого порядка 150 м2 (256), общая площадь делянки второго порядка 75 м2 (12,56), учётная - 40 м2 (104). В четвёртой ротации (1997-2000 гг.) общим фоном внесены минеральные удобрения в дозе N60Р60К60. Общая площадь делянки составляла 150 м2 (256); учётная - 80 м2 (204). Количество учётов по вариантам составляло от 4 до 33. Объектом исследования являлся сорт Невский.
Для установления влияния фосфатных уровней и фосфорно-калийных удобрений на урожайность и качество клевера исследования проводили в третьей ротации севооборота (1988-1990 гг.). На каждом фосфатном уровне изучалось действие удобрений К40 и Р30К40. Удобрения вносили весной в подкормку на клевере 1 г.п., при этом на половину делянки удобрения не вносили. Размещение вариантов рендомизированное методом расщепленных делянок. Площадь делянки первого порядка 150 м2 (256), общая площадь делянки второго порядка 75 м2 (12,56), учётная - 40 м2 (104). Количество учётов по вариантам составляло от 4 до 53. Объектом исследования был сорт клевера лугового Пермский местный.
абораторные анализы почвенных образцов проводили по методикам, приведённым в Агрохимических методах исследования почв (1975); определение влажности почвы проводили по методике описанной С.А. Воробьёвым и др. (ПрактикумЕ, 1971). Определение коэффициентов использования питательных веществ из удобрений проводили разностным методом. Учет урожайности Ц сплошным методом.
Анализы химического состава изучаемых культур проводили по методикам, утвержденным стандартами. Статистическую обработку результатов исследований проводили на ЭВМ по алгоритму дисперсионного анализа в изложении Б.А. Доспехова (1969, 1985), корреляционно-регрессивный анализ с использованием программы УStatФ. Определение численных значений параметров уравнения факториального опыта проводили по методу наименьших квадратов в изложении В.Н. Перегудова (1965), В.Н. Перегудова, Т.И. Ивановой (1977).
Главная особенность климата Нечернозёмной зоны Урала по сравнению с другими районами Нечернозёмной зоны России - его континентальность, обусловленная расположением Урала в глубине материка. Опыты закладывали в IVб агроклиматическом районе Пермского края. Район умеренно теплый, влажный. Осадков за год выпадает 475Ц500мм, сумма активных температур (10С и выше) составляет 1600Ц1800С. Метеоусловия в годы исследований были различными. Засушливые явления 1991, 1999 и 2005 гг. неблагоприятно сказалось на урожайности ячменя, 1998 и 2000 гг. - на урожайности картофеля. 1994 год был переувлажненным, что неблагоприятно повлияло на урожайность озимой ржи.
ИЗМЕНЕНИЕ АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДЕРНОВО-МЕЛКОПОДЗОЛИСТОЙ ТЯЖЕЛОСУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЫ В ТЕЧЕНИЕ ЧЕТЫРЁХ РОТАЦИЙ
Высокие и стабильные урожаи можно получать на почвах с оптимальными агрохимическими показателями, поэтому вся практика земледелия должна быть направлена на их улучшение, то есть на окультуривание почв. В большинстве случаев реакция почвенной среды выступает как главный фактор, ограничивающий урожайность сельскохозяйственных культур.
Для создания оптимальной реакции почвы после уборки озимой ржи в первой и в чистом пару во второй ротациях севооборота проводили известкование по полной гидролитической кислотности. Для установления действия и последействия извести, навоза и минеральных удобрений на агрохимические свойства дерново-мелкоподзолистой почвы были взяты восемь вариантов (1, 2, 3, 4, 7, 10, 11 и 12) базового стационарного полевого опыта (табл. 1). Исследования проводили на закладках 1969 и 1970 гг. При внесении извести во всех без исключения вариантах произошло снижение кислотности почвы (табл. 2). После первого известкования рН солевой вытяжки изменился на 0,5 единицы, гидролитическая кислотность снизилась на 1,28 мг-экв на 100г почвы; после повторного известкования рН солевой вытяжки составил 5,8Ц6,0 при исходном значении 5,1Ц5,2, гидролитическая кислотность - 1,85Ц2,65 мг-экв/100 г почвы.
Наибольшее снижение кислотности отмечено в вариантах с внесением навоза (2, 4). Применение минеральных удобрений без навоза (вар. 10, 11, 12) привело к менее значительным изменениям. Положительное действие извести на рН проявлялось в течение 24 лет. В последующие восемь лет произошло подкисление почвенного раствора, скорость падения рН составила 0,09 единицы ежегодно. К началу пятой ротации отмечается также повышение гидролитической кислотности на 0,44 мг-экв/100 г почвы по сравнению с кислотностью в четвёртой ротации. Сумма обменных оснований в среднем по опыту снизилась на 6,34 мг-экв/100 г почвы, ежегодное снижение составило 0,8 мг-экв/100 г почвы. По нашему мнению основными причинами ухудшения физико-химических свойств являются вынос кальция и магния урожаями сельскохозяйственных культур, выщелачивание их выпадающими осадками в результате физико-химического взаимодействия между почвенно-поглощающим комплексом и одновалентными катионами вносимых удобрений (NH4NO3, KCL) и вытеснение из поглощающего комплекса водорода и алюминия катионами, входящими в состав удобрений. Результаты исследований показали, что для поддержания оптимальной реакции почвенной среды дерново-подзолистых тяжелосуглинистых окультуренных почв повторное известкование требуется проводить через 24 года.
Таблица 2
Влияние извести, минеральных удобрений и навоза на изменение рНКСl и
гидролитической кислотности дерново-мелкоподзолистой тяжелосуглинистой почвы
Удобрения (А) |
рНКСl |
Нг мг-экв/100 г почвы |
||||||||||
перед закладкой опыта* |
ротация (В) |
среднее по А |
перед закладкой опыта* |
ротация (В) |
средняя по А |
|||||||
2 |
3 |
4 |
5 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|||||
1 |
5,2 |
5,8 |
6,0 |
5,9 |
5,2 |
5,6 |
3,80 |
2,50 |
1,85 |
1,90 |
2,00 |
2,41 |
2 |
5,1 |
5,8 |
6,0 |
6,0 |
5,2 |
5,6 |
4,20 |
2,35 |
1,85 |
1,70 |
2,40 |
2,50 |
3 |
5,1 |
5,6 |
5,8 |
5,9 |
5,2 |
5,5 |
4,20 |
2,40 |
2,25 |
2,65 |
2,70 |
2,72 |
4 |
5,1 |
5,8 |
5,9 |
5,9 |
5,0 |
5,5 |
4,00 |
2,45 |
2,05 |
2,00 |
2,70 |
2,64 |
7 |
5,1 |
5,6 |
5,8 |
5,7 |
5,0 |
5,4 |
4,35 |
3,00 |
2,40 |
2,45 |
2,70 |
2,98 |
10 |
5,2 |
5,5 |
5,8 |
5,7 |
5,0 |
5,4 |
3,95 |
3,00 |
2,55 |
2,50 |
2,90 |
2,98 |
11 |
5,1 |
5,5 |
5,8 |
5,7 |
5,0 |
5,4 |
3,75 |
3,05 |
2,65 |
2,50 |
2,70 |
2,93 |
12 |
5,2 |
5,4 |
5,8 |
5,8 |
5,4 |
5,5 |
3,60 |
2,85 |
2,35 |
2,20 |
2,70 |
2,74 |
средняя по В |
5,1 |
5,6 |
5,8 |
5,8 |
5,1 |
- |
3,98 |
2,70 |
2,24 |
2,16 |
2,60 |
- |
НСР0,01 гл. эфф. А |
0,1 |
0,38 |
||||||||||
НСР0,01 гл. эфф. В и АВ |
0,1 |
0,30 |
||||||||||
НСР0,01 для частных различий |
0,2 |
0,87 |
||||||||||
*-В этой таблице и далее данные из отчетов кафедры агрохимии, полученные В.Г. Изотовым
В формировании почвенного плодородия важная роль принадлежит гумусу. Отмечается существенное снижение содержания гумуса на 0,41% в варианте без удобрений по сравнению с вариантом 2, где вносили органические удобрения. Ежегодные потери гумуса за время проведения опыта при использовании пашни без внесения удобрений составили 0,5 т/га. В целом по опыту выявлена тенденция снижения содержания гумуса по ротациям за исключением второго варианта, где вносили один навоз. В этом варианте навоз способствовал стабилизации гумуса на исходном уровне.
Однако и в других вариантах с удобрениями резкого снижения содержания гумуса не наблюдали. Основной причиной, препятствующей резкому снижению содержания гумуса, является наличие двух полей клевера в севообороте и применение удобрений, особенно органических. По нашим данным для сохранения содержания гумуса на исходном уровне в изучаемом восьмипольном севообороте необходимо наличие двух полей клевера и насыщенность органическими удобрениями не менее 7,5 т/га, что согласуется с результатами полученные ранее С.И. Поповой и др. (1981).
Применение калийсодержащих удобрений в первой и второй ротациях привело к повышению содержания обменного калия в почве на 16Ц35 мг/кг (табл. 3). Содержание обменного калия увеличилось пропорционально дозам вносимых удобрений (r=0,66). В четвёртой и пятой ротациях отмечается снижение его содержания в среднем по опыту на 25 мг/кг почвы из-за необменного поглощения его и превышения выноса над внесением. В то же время возделывание сельскохозяйственных культур в течение 32 лет без внесения калия (варианты 1 и 11) не привело к значительному снижению содержания его в пахотном слое. По данным Г.Н. Беляева (2005) в питании растений участвует калий всего почвенного профиля. Также В.У. Пчёлкин (1966), Л.М. Жукова (1974), К.М. Забавская и др. (1981), В.В. Прокошев и др. (2000) отмечают, что все формы калия находятся во взаимной связи, т.е. как обменный калий может переходить в необменный, так и необменный пополнять запасы обменного.
Таблица 3
Влияние извести, минеральных удобрений и навоза на содержание подвижного
фосфора и обменного калия, мг/кг
Удобрения (А) |
Р2О5 |
К2О |
||||||||||
перед закладкой опыта* |
ротация (В) |
среднее по А |
перед закладкой опыта* |
ротация (В) |
среднее по А |
|||||||
2 |
3 |
4 |
5 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|||||
1 |
140 |
135 |
127 |
130 |
121 |
131 |
134 |
115 |
124 |
120 |
106 |
120 |
2 |
163 |
172 |
197 |
175 |
146 |
171 |
127 |
117 |
143 |
135 |
127 |
130 |
3 |
179 |
182 |
219 |
186 |
157 |
185 |
125 |
112 |
141 |
127 |
129 |
127 |
4 |
135 |
204 |
233 |
227 |
184 |
196 |
132 |
126 |
167 |
151 |
126 |
140 |
7 |
158 |
248 |
313 |
249 |
206 |
235 |
123 |
139 |
185 |
153 |
145 |
149 |
10 |
138 |
204 |
276 |
241 |
200 |
212 |
152 |
150 |
175 |
158 |
124 |
152 |
11 |
138 |
210 |
276 |
220 |
179 |
204 |
139 |
116 |
123 |
103 |
135 |
123 |
12 |
142 |
130 |
136 |
117 |
101 |
125 |
145 |
148 |
167 |
142 |
138 |
148 |
среднее по В |
149 |
185 |
222 |
193 |
162 |
149 |
134 |
128 |
153 |
136 |
129 |
|
НСР0,01 гл. эфф. А |
48 |
20 |
||||||||||
НСР0,01 гл. эфф. В и АВ |
38 |
16 |
||||||||||
НСР0,01 для частных различий |
107 |
46 |
||||||||||
Подтверждением этого является эффективность использования калия удобрений и почвы. В первой ротации суммарные потери обменного калия составили 57-708 кг/га, а вынос - 669-1031 кг/га, во второй ротации соответственно 237-876 кг/га и 669-1095кг/га, в третьей ротации - 407-491 кг/га и 727-908 кг/га и в четвёртой ротации - 264-462 кг/га и 472-598 кг/га.
Для формирования урожая культуры использовали необменные формы калия. В первой ротации потребность растений в элементе за счёт необменных его форм удовлетворялась в среднем на 57%, во второй - на 59%, в третьей - на 44% и в четвёртой Ц на 27%. Это указывает на то, что калий минералов нельзя считать неисчерпаемым источником для питания растений. При отрицательном балансе для оценки изменения калийного режима важным является знать затраты калия, вызывающие снижение обменного калия в почве на 10 мг/кг. Для снижения обменного калия на 10 мг/кг почвы в третьей ротации вынос составил 243 кг, в четвёртой - 130 кг/га (табл. 4). При этом темпы снижения обменных форм калия по ротациям в среднем были близкими и составили 2,1-1,6 мг/кг в год. Затраты калия почвы, вызывающие в пахотном горизонте снижение обменного калия зависят от процесса мобилизации его из необменных форм. По нашим данным при недостаточном внесении калийных удобрений в течение длительного времени мобилизующая способность почвы в отношении данного элемента значительно снижается.
Таблица 4
Нормативы затрат калия (кг/га), дополнительно вынесенных из почвы
для уменьшения содержания его на 10 мг/кг почвы
Ротации |
Скорость снижения, мг/кг в год |
Вынесено сверх внесённого, кг/га д.в. в год |
Затраты калия почвы |
3-я ротация |
2,1 |
51 |
243 |
4-я ротация |
1,6 |
21 |
130 |
Как показали наши исследования, проводимые в пятой ротации на ячмене для получения высоких урожаев данной культуры, требуется обязательно вносить калийные удобрения. При определении насыщенности пашни калийными удобрениями необходимо, прежде всего, учитывать уровень урожайности культур.
В наших исследованиях применение удобрений, содержащих в своём составе фосфор, в первой и второй ротациях, способствовало значительному накоплению его в почве (см. табл. 3). Содержание подвижного фосфора изменялось в зависимости от доз фосфорных удобрений, коэффициент корреляции составил 0,67 или 44,6 % подвижного фосфора образуется за счёт вносимых удобрений. Затраты фосфора удобрений на увеличение содержания подвижного фосфора на 10 мг/кг в первой ротации в среднем составили 67 кг/га, во второй ротации - 56 кг/га д.в. (табл. 5). Нами установлено, что затраты фосфора на повышение содержания подвижных фосфатов в пределах одной почвенной разности изменяются в зависимости от интенсивности баланса. При интенсивности баланса до 200% они составили 38-42 кг, при интенсивности больше 250% - 73-82 кг. В третьей ротации на 1 га севооборотной площади было внесено 23 кг Р2О5, в четвёртой - 7,5 кг, что было недостаточным для поддержания созданных уровней (см. табл. 1). Снижение содержания подвижного фосфора составило в среднем по опыту 29 мг/кг, в четвёртой ротации - 31 мг/кг почвы (см. табл. 3). Темпы падения абсолютных значений возрастали с ростом обеспеченности почвы подвижным фосфором.
Однако следует отметить, что полный отказ от применения фосфорных удобрений в течение 32 лет (варианты 1 и 12) не привёл к резкому снижению содержания подвижного фосфора. Основными причинами, препятствующими значительному уменьшению содержания подвижного фосфора, являются следующие: почва сформирована на элювии пермских глин, богатых фосфором, и дважды проведено известкование по полной гидролитической кислотности. Известно, что основным источником почвенного фосфора является почвообразующая порода. Под воздействием растений, животных и микроорганизмов фосфор материнской породы вовлекается в биологический круговорот, образуются новые вторичные соединения фосфора Ц органические и минеральные, которые перераспределяются по профилю почвы. А известкование способствует не только сохранению остаточных фосфатов, внесенных с удобрениями в подвижном состоянии, но и увеличению подвижности природных почвенных фосфатов.
Таблица 5
Затраты фосфора удобрений на увеличение содержания подвижных фосфатов (Р2О5) на 10 мг/кг
Варианты |
1- я ротация |
2-я ротация |
||||||
увеличение Р2О5, мг/кг |
баланс (), кг/га д.в. |
затраты удобрений, кг/га д.в. |
интенсивность баланса,% |
увеличения Р2О5, мг/кг |
баланс (), кг/га д.в.** |
затраты удобрений, кг/га д.в. |
интенсивность баланса,% |
|
1 |
-5 |
-222 |
- |
- |
-8 |
-238 |
- |
- |
2 |
9 |
-102 |
- |
58 |
25 |
-94 |
- |
65 |
3 |
3 |
-98 |
- |
58 |
37 |
-85 |
- |
65 |
4 |
69 |
+263 |
38 |
194 |
29 |
+178 |
61 |
159 |
7 |
90 |
+660 |
73 |
329 |
65 |
+473 |
73 |
255 |
10 |
66 |
+540 |
82 |
300 |
72 |
+299 |
42 |
199 |
11 |
72 |
+547 |
76 |
308 |
66 |
+307 |
47 |
205 |
12 |
-12 |
-229 |
- |
- |
6 |
-269 |
- |
- |
Средние за ротацию |
67 |
- |
56 |
- |
||||
** - данные Л.В. Дербенёвой (1994)
Для более полной характеристики изменения содержания подвижных форм фосфора необходимо учитывать трансформацию подвижных фосфатов. По данным наших исследований вынос фосфора с урожаем в третьей и четвёртой ротациях превышал потери (табл. 6). В третьей ротации он в среднем составил 91 кг/га, в четвёртой - 74 кг/га д.в. Превышение выноса над потерями свидетельствует о последействии фосфорных удобрений, внесённых в первые две ротации. Это указывает на то, что на окультуренных дерново-подзолистых почвах фосфор удобрений длительное время остаётся доступным для растений.
При дефицитном балансе для оценки фосфатного режима нужно знать затраты почвенных фосфатов, потребляемых растениями в количествах, обеспечивающих снижение содержания подвижных фосфатов в почве на 10 мг/кг. Это позволит прогнозировать снижение подвижных фосфатов с учётом выноса. Следует отметить, что нормативы затрат по снижению подвижного фосфора из почвы в большей степени зависят от исходного фосфатного уровня и с увеличением последнего уменьшались (табл. 7). Если для снижения содержания подвижного фосфора на 10 мг/кг почвы при четвёртом классе обеспеченности (101-150 мг/кг) было вынесено его с урожаем сверх внесённого с удобрениями 100 кг, то для 6 класса (>250 мг/кг) - 38 кг/га. При этом темпы снижения подвижного фосфора составили от 1,8 до 6,5 мг/кг в год и возрастали с ростом исходной обеспеченности
Изменение содержания подвижного фосфора в почве в зависимости от выноса можно выразить следующим уравнением регрессии: Р2О5=8,8-0,6B (1),
где Р2О5 - изменение содержания подвижного фосфора, мг/кг;
В - вынос Р2О5 сельскохозяйственными культурами, кг/га.
Таблица 6
Трансформация подвижного фосфора в пахотном горизонте
в третьей и четвёртой ротациях севооборота, кг/га д.в.
Варианты |
Внесено удобрений за 8 лет |
Сумма удобрений и почвы в начале ротации |
Содержание в почве в конце ротации |
Изменения в почве |
Вынос с урожаем за 8 лет |
Мобилизация |
Третья ротация |
||||||
1 |
155 |
536 |
390 |
146 |
287 |
141 |
2 |
155 |
746 |
525 |
221 |
320 |
99 |
3 |
155 |
812 |
558 |
254 |
321 |
67 |
4 |
155 |
854 |
681 |
173 |
356 |
183 |
7 |
155 |
1094 |
747 |
347 |
365 |
18 |
10 |
155 |
983 |
723 |
260 |
353 |
93 |
11 |
155 |
983 |
660 |
323 |
355 |
32 |
12 |
155 |
563 |
351 |
212 |
303 |
91 |
Четвёртая ротация |
||||||
1 |
60 |
450 |
363 |
87 |
208 |
121 |
2 |
60 |
585 |
438 |
147 |
227 |
80 |
3 |
60 |
618 |
471 |
147 |
227 |
80 |
4 |
60 |
741 |
552 |
189 |
244 |
55 |
7 |
60 |
807 |
618 |
189 |
262 |
73 |
10 |
60 |
783 |
600 |
183 |
234 |
51 |
11 |
60 |
720 |
537 |
183 |
218 |
35 |
12 |
60 |
411 |
303 |
108 |
208 |
100 |
Таблица 7
Затраты почвенных фосфатов, потребляемых растениями (кг/га),
эквивалентных снижению содержания подвижных фосфатов в почве на 10 мг/кг
Р2О5, мг/кг почвы |
Скорость снижения, мг/кг в год |
Вынесено сверх внесённого, кг/га д.в. в год |
Затраты почвенных фосфатов |
101-150 |
1,8 |
18 |
100 |
151-200 |
3,3 |
21 |
64 |
201-250 |
5,0 |
22 |
46 |
>250 |
6,5 |
25 |
38 |
Третья ротация |
|||
4,8 |
22,7 |
47 |
|
Четвёртая ротация |
|||
3,9 |
21,1 |
54 |
|
В среднем за две ротации |
|||
4,4 |
21,8 |
51 |
|
Определение группового состава фосфатов показало, что использование почв без внесения фосфорных удобрений приводит к ухудшению фосфатного режима за счёт использования доступных фосфатов растениями и их перегруппировки.
В пятой ротации по сравнению с третьей отмечается снижение общей суммы минеральных фосфатов на 3,9Ц16,4 мг/100 г почвы. Существенно уменьшилась сумма фосфатов кальция (на 11,9Ц23,5 мг/100 г почвы). После прекращения внесения удобрений содержание легкоусвояемых фосфатов падает быстрее, чем менее растворимых форм. Содержание однозамещенных фосфатов (Са-Р1) в среднем по опыту снизилось вдвое, двухзамещенных - на 2,6 мг/100 г и трехзамещенных - на 5,4 мг/100 г почвы. В то же время содержание фосфатов алюминия повысилось на 33,6% и фосфатов железа - на 28,6 %. На перераспределение минеральных фосфатов существенное влияние оказывают кислотность почвы и сумма обменных оснований, а изменение данных показателей напрямую связано с известкованием. Увеличение содержания полуторных окислов пропорциональны повышению кислотности почвы (r=0,75), а снижение количества фосфатов кальция уменьшению суммы обменных оснований (r=0,64). Полученные результаты указывают, что одним из главных условий улучшения фосфатного режима почв является известкование. На превращение остаточных фосфатов существенное влияние оказали и ранее вносимые удобрения. Установлено длительное (в течение 24 лет) положительное последействие навоза на фосфатный режим почв. По органической системе удобрения (2 вариант) отмечается меньшее снижение фосфатов кальция и незначительное повышение фосфатов алюминия и железа. Совместное использование органических и минеральных удобрений также способствует меньшему образованию полуторных фосфатов.
В то же время применение одних минеральных удобрений и особенно азотно-калийных (вариант 12) привело к увеличению фосфатов полуторных окислов с 22,5 до 45,6 мг/100 почвы. Это указывает на то, что фосфор, накопленный в почве при применении навоза, более подвижен, так как меньше связывается с полуторными окислами, чем при внесении минеральных удобрений, которые мобилизуют эти окислы.
В настоящее время при резком сокращении применения фосфорных удобрений вопросы превращения фосфора и, в частности, влияние известкования на мобилизацию фосфатов дерново-подзолистых почв различной степени окультуренности представляют большой практический интерес. Для решения поставленной задачи был заложен лабораторный опыт в 3-кратной повторности. Для проведения опыта использовали пахотный слой дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почв разной степени окультуренности (табл. 8).
Таблица 8
Физико-химические показатели пахотного слоя дерново-мелкоподзолистых
тяжелосуглинистых почв до закладки опыта*
Гумус, % |
рН(KCl) |
Мг-экв./100г почвы |
V, % |
Степень подвижности Р2О5, мг/л |
Подвижные элементы, мг/кг |
|||
S |
Hг |
EКО |
Р2О5 |
К2О |
||||
2,26 |
4,3 |
16,4 |
4,7 |
21,1 |
78 |
0,08 |
28 |
56 |
1,91 |
5,8 |
19,2 |
4,4 |
23,6 |
81 |
0,10 |
115 |
167 |
2,53 |
5,7 |
22,0 |
2,1 |
24,1 |
91 |
0,39 |
230 |
127 |
1,94 |
5,8 |
22,9 |
2,6 |
25,5 |
90 |
0,95 |
472 |
182 |
*Исследования проведены совместно с Л.В. Дербенёвой
Известкование по разному повлияло на содержание подвижных фосфатов, определяемых по Кирсанову (табл. 9).
Таблица 9
Содержание подвижного фосфора по срокам компостирования
разноокультуренных дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почв,
Р2О5 мг/кг почвы
Исходное содержание Р2О5 (А) |
Варианты (В) |
Продолжительность компостирования (месяцы) |
Средне по А |
||||
1 |
2 |
3 |
5 |
10 |
|||
28 |
Без извести |
29 |
28 |
28 |
23 |
21 |
25 |
Известь по 1 Hг |
28 |
26 |
29 |
23 |
17 |
||
115 |
Без извести |
108 |
92 |
109 |
83 |
84 |
102 |
Известь по 1 Hг |
125 |
128 |
122 |
98 |
72 |
||
230 |
Без извести |
234 |
236 |
209 |
180 |
111 |
198 |
Известь по 1 Hг |
230 |
242 |
229 |
190 |
116 |
||
472 |
Без извести |
478 |
369 |
381 |
365 |
242 |
353 |
Известь по 1 Hг |
472 |
388 |
319 |
281 |
236 |
||
Средне по В |
Без извести |
112 |
181 |
182 |
166 |
115 |
|
Известь по 1 Hг |
214 |
196 |
175 |
148 |
110 |
||
НСР0,01 гл. эфф. А |
14 |
6 |
10 |
5 |
11 |
||
НСР0,01 гл. эфф. В и АВ |
9 |
4 |
7 |
3 |
8 |
||
НСР0,01 для частных различий |
19 |
9 |
14 |
7 |
16 |
||
На кислых почвах с низким содержанием фосфора (28 мг/кг) известкование не оказало существенного влияния на содержание подвижного фосфора. В нейтральных почвах изменения зависели от исходного содержания фосфора и продолжительности компостирования. При повышенной (115 мг/кг) и высокой (230 мг/кг) обеспеченности почв фосфором положительное действие извести проявлялось до 5 месяцев, но наибольшим было на 2-ом и 3-ем месяце. При очень высоком исходном содержании фосфора (472 мг/кг) положительное действие извести отмечалось только на второй месяц, в дальнейшем наблюдалось резкое снижение запасов подвижного фосфора. Уменьшение содержания подвижного фосфора с увеличением срока компостирования связано с тем, что в растворе повышалось содержание кальция и шло новообразование трёхзамещенных фосфатов кальция.
Изучение динамики фракционного состава минеральных фосфатов показало, что общая сумма минеральных фосфатов находилась в прямой зависимости от исходного содержания подвижного фосфора. На почве кислой с низким содержанием фосфора известкование не оказало влияние на содержание минеральных фосфатов. Наибольшее увеличение суммы минеральных фосфатов на 44 мг/кг отмечалось в почве с содержанием подвижного фосфора 115 мг/кг при рН 5,7. При содержании подвижного фосфора 230 и 472 мг/кг почвы известкование увеличило количество одно- и трехзамещенных фосфатов и снизило - 2-замещенных. Содержание фосфатов алюминия и железа почти не изменилось.
Полученные данные свидетельствуют, что на групповой состав минеральных фосфатов оказывает влияние и реакция почвенной среды. На сильнокислых почвах известкование не позволяет сразу достичь оптимального значения рН. Под воздействием процесса нитрификации на кислых почвах повышается подвижность алюминия и железа, что приводит к некоторому увеличению фосфатов алюминия. Смещение реакции почвенного раствора до 6,4Ц6,5 при известковании сопровождается значительным увеличением концентрации иона кальция, что привело к увеличению фосфатов кальция на 23Ц36 мг/кг. При рН до 6,2 содержание фосфатов кальция и общая сумма минеральных фосфатов не изменилась.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ЯЧМЕНЕ, ОЗИМОЙ РЖИ, КАРТОФЕЛЕ И КЛЕВЕРЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОДЕРЖАНИЯ ПОДВИЖНОГО ФОСФОРА В ПОЧВЕ
Влияние фосфатных уровней на урожайность и качество ячменя. Для определения отзывчивости ячменя на содержание подвижного фосфора в почве исследования проводили в третьей, четвёртой и пятой ротациях севооборота многолетнего стационарного опыта.
Данные таблицы 10 свидетельствуют о положительном влиянии уровней обеспеченности почв подвижным фосфором на урожайность ячменя. Наибольшая урожайность 42 ц/га в третьей ротации и 39,7 ц/га в четвёртой получена при содержании подвижного фосфора 101-150 мг/кг почвы. Действие фосфатных уровней определялось метеоусловиями вегетационного периода. За годы исследований неблагоприятными для роста и развития ячменя были 1991 и 1999 годы. В 1991 году в мае Ц июне развитие ячменя проходило при высокой температуре и резком недостатке влаги, а в августе выпало 2,5 нормы осадков. 1999 год был холодный с неравномерным распределением осадков. В мае развитие проходило при недостатке тепла, в июне - при недостатке влаги и в августе при недостатке тепла и избыточном увлажнении. Это сказалось на отзывчивости данной культуры на содержание подвижного фосфора в почве. В 1991 году с увеличением содержания фосфора в почве отмечалось существенное повышение урожайности во всех вариантах. Наибольшая прибавка 8,0 ц/га к уровню фосфора 51-100 мг/кг была получена при очень высоком содержании
Таблица 10
Урожайность ячменя в зависимости от содержания подвижного фосфора в почве
№ группы |
Р2О5, мг/кг почвы |
Количество учётов в группе |
Средняя урожайность (Мm), ц/га |
Отклонения от |
|||
1 группы |
2 группы |
3 группы |
4 группы |
||||
средняя (1989, 1991 гг.) |
|||||||
2 |
101-150 |
44 |
45,81,3 |
- |
- |
||
3 |
151-200 |
59 |
40,11,7 |
- |
-5,7*** |
- |
|
4 |
201-250 |
30 |
36,62,2 |
- |
-9,2*** |
-3,5* |
- |
5 |
>250 |
71 |
30,20,7 |
- |
-15,6*** |
-9,9*** |
-6,4*** |
средняя (1996 - 1999 гг.) |
|||||||
1 |
До 100 |
20 |
34,32,3 |
- |
- |
- |
- |
2 |
101-150 |
70 |
39,71,2 |
5,4*** |
- |
- |
- |
3 |
151-200 |
77 |
37,21,4 |
2,9** |
-1,5** |
- |
- |
4 |
201-250 |
32 |
35,22,8 |
0,9* |
-4,5** |
-2,0* |
- |
*- t эксп.<t табл., разница не существенна; ** - разница существенна при уровне значимости Р=0,05; *** - разница существенна при уровне значимости Р=0,001
фосфора, то есть фосфор почвы позволяет снизить влияние экологических стрессов на культуру, в частности водного стресса. В 1999 году среднее и повышенное содержание подвижного фосфора в почве не оказало существенного влияния на урожайность ячменя.
В пятой ротации отмечается значительное снижение уровня урожайности (табл. 11). Причин этому несколько. Как указывалось ранее, по биологическим особенностям ячмень отличается повышенными требованиями к уровню питания, что объясняется коротким вегетационным периодом и чрезвычайно быстрым усвоением питательных веществ. В пятой ротации в почве резко снизилась подвижность фосфатов, то есть количество легкоусвояемого фосфора за счёт повышения кислотности. Если в четвёртой ротации подвижность по фосфатным уровням изменялась от 0,2 до 0,68 мг/л, то в пятой ротации от 0,05 до 0,23 мг/л. Отмечено также значительное снижение обменного калия. На уровень урожайности могли оказать влияние сортовые особенности. Сорт Сонет относится к группе сортов требовательных к условиям произрастания. Это подтверждается проведенными исследованиями, урожайность ячменя сорта Сонет повышалась с увеличением содержания подвижного фосфора в почве свыше 100 мг/кг. Наибольшая прибавка зерна 2,9 ц/га в среднем за 3 года получена при содержании фосфора в почве 151-200 мг/кг.
В среднем за девять лет ячмень положительно отзывается на повышение содержания подвижного фосфора в пахотном горизонте почвы до 200 мг/кг, увеличение содержания фосфора свыше 250 мг/кг приводило к снижению урожайности (рис. 1).
Связь между урожайностью зерна и содержанием подвижного фосфора может быть выражена следующим уравнением (2):
У=17,457+0,1733Рп-0,0004Рп2, (2)
где У - урожайность ячменя, ц/га;
Рп - содержание подвижного фосфора, мг/кг почвы.
В наших исследованиях положительное влияние доступного фосфора в почве на урожайность ячменя обусловлено увеличением количества продуктивных растений и продуктивностью колоса.
Таблица 11 Влияние уровней обеспеченности почвы подвижным фосфором на урожайность ячменя сорта Сонет (2004-2006 гг.)
|
|||||||||||||||||||
Рисунок 1 Ц Отзывчивость ячменя на содержание подвижного фосфора в почве (средняя за 9 лет) |
Для более точной оценки действия фосфатных уровней на ячмене была определена энергетическая и экономическая эффективность. Расчёты показывают, что выращивать ячмень на почвах с повышенным и высоким содержанием подвижного фосфора выгодно с энергетической и экономической точки зрения. Энергетические затраты составляют 18,6-23,6 ГДж/га и различия обусловлены уборкой и подработкой урожая. Наибольший биоэнергетический коэффициент на сорте Роланд получен при содержании подвижного фосфора в почве 101-150 мг/кг, на сорте Сонет - 151-200 мг/кг. Важным показателем при расчёте энергетической эффективности является энергетическая себестоимость производства единицы продукции. Наименьшие энергетические затраты 5,6-5,7 ГДж на производство 1 т зерна на сорте Роланд получены при повышенном содержании фосфора в почве, на сорте Сонет 9,5 ГДж/т - при высоком. В этих же вариантах получен наибольший уровень рентабельности. При обобщении данных за 9 лет близкие показатели экономической и энергетической эффективности возделывания ячменя получены при содержании подвижного фосфора 101-150 и 151-200 мг/кг.
Эффективность азотных удобрений на ячмене при разном содержании подвижного фосфора в почве. Влияние доз азотных удобрений на урожайность ячменя зависело от погодных условий вегетационного периода и обеспеченности почв фосфором. В благоприятном 1989 году положительное действие дозы N60 проявилось при содержании фосфора 151-200 мг/кг, в неблагоприятном 1991 г. - при содержании фосфора >250мг/кг почвы, прибавка составила 3,7 ц/га. Доза N90 оказала положительное влияние только в 1991 году, эффективность её возрастала с увеличением содержания подвижного фосфора в почве. В среднем за 2 года (табл. 12) наибольшая урожайность от применения N60 и N90 получена при содержании подвижного фосфора 151-200 мг/кг почвы. Дальнейшее повышение фосфора в почве приводило к снижению урожайности при внесении изучаемых доз азотных удобрений. Слабая отзывчивость ячменя
Таблица 12 Урожайность ячменя при разном содержании подвижного фосфора в почве и дозах азотных удобрений, (средняя за 1989, 1991 гг.) |
в этой ротации на фосфатные уровни обусловлена тем, что рНKCl для данной культуры по всем вариантам имел оптимальные значения, и по степени подвижности обеспеченность почв фосфором во всех вариантах была высокая. Слабое влияние азотных удобрений в данном опыте можно объяснить тем, что предшественником был клевер луговой, урожайность которого по всем вариантам была высокая, и в почве накопилось значительное количество биологического азота. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
* - t эксп.<t табл., разница не существенна; ** - разница средних величин существенна при уровне значимости Р=0,05;*** - разница средних величин существенна при уровне значимости Р=0,001. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Фосфатные уровни и удобрения в этой ротации также не оказали существенного влияния на качество и химический состав ячменя. Сбор белка, сырого протеина и вынос элементов питания в большей степени определялся уровнем урожайности.
Наибольший биоэнергетический коэффициент получен при внесении N60 и содержании подвижного фосфора до 200 мг/кг. Таким образом, на дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почвах Предуралья с реакцией среды близкой к нейтральной при внесении азотных удобрений оптимальный уровень подвижного фосфора не превышает 150 мг/кг. С учётом энергетической и экономической эффективности при возделывании ячменя после клевера на данных почвах достаточно вносить азот в дозе 60 кг/га д.в., что позволяет получать урожайность на уровне 45 ц/га.
Влияние азотных и калийных удобрений на урожайность и качество ячменя при разных уровнях содержания подвижного фосфора в почве. Результаты исследований, проведённые в пятой ротации севооборота (2004-2006 гг.) показали, что урожайность ячменя возрастала при увеличении содержания подвижного фосфора в почве (табл. 13). Самая высокая урожайность по главному фактору А в среднем за два года 3,31 кг/10 м2 получена на высоком фосфатном уровне. При сочетании с полной дозой азота и полуторной дозой калия этот уровень фосфора в почве позволил получить 4,02 кг/10 м2 зерна ячменя.
Таблица 13
Урожайность ячменя при разном содержании фосфора в почве и дозах азотных и
калийных удобрений, кг/10 м2
Содержание Р2О5, мг/кг почвы - (А) |
Дозы N удобрений, % от выноса - (В) |
Дозы К удобрений, % от выноса - (С) |
Средняя по А |
||||||||||
К50 |
К100 |
К150 |
|||||||||||
05-06 |
04-06 |
05-06 |
04-06 |
05-06 |
04-06 |
05-06 |
04-06 |
||||||
26-50 |
N0 |
2,18 |
2,01 |
2,21 |
2,15 |
2,50 |
2,49 |
2,77 |
2,66 |
||||
N50 |
2,94 |
2,91 |
2,60 |
2,63 |
2,89 |
2,82 |
|||||||
N100 |
2,99 |
2,80 |
3,19 |
2,95 |
3,46 |
3,14 |
|||||||
51-100 |
N0 |
2,24 |
2,14 |
2,37 |
2,28 |
2,70 |
2,53 |
2,90 |
2,75 |
||||
N50 |
2,79 |
2,67 |
2,94 |
2,84 |
3,10 |
2,96 |
|||||||
N100 |
3,23 |
3,00 |
3,24 |
3,10 |
3,48 |
3,25 |
|||||||
101-150 |
N0 |
2,17 |
2,21 |
2,29 |
2,44 |
2,29 |
2,52 |
2,93 |
3,05 |
||||
N50 |
2,97 |
3,17 |
3,06 |
3,20 |
2,89 |
3,07 |
|||||||
N100 |
3,31 |
3,38 |
3,56 |
3,74 |
3,80 |
3,71 |
|||||||
151-250 |
N0 |
2,96 |
3,04 |
3,10 |
3,31 |
- |
|||||||
N50 |
3,07 |
3,19 |
2,98 |
||||||||||
N100 |
3,78 |
3,67 |
4,02 |
||||||||||
Средняя по С гл. эфф. |
2,89 |
2,80 |
2,95 |
2,81 |
3,10 |
2,94 |
- |
- |
|||||
Средняя по В гл. эфф. |
05-06 |
04-06 |
|||||||||||
В1 |
2,50 |
2,31 |
|||||||||||
В2 |
2,95 |
2,92 |
|||||||||||
В3 |
3,48 |
3,23 |
|||||||||||
05-06 |
04-06 |
||||||||||||
НСР0,01 гл. эфф. А=0,10 |
НСР0,01 част. разл. А=0,30 |
НСР0,01 гл. эфф. А=0,17 |
НСР0,01 част. разл. ф. А=0,52 |
||||||||||
В=0,09 |
В=0,32 |
В=0,10 |
В=0,31 |
||||||||||
С=0,06 |
С=0,20 |
С=0,06 |
С=0,18 |
||||||||||
Примечание: 05-06 - средняя за 2005-2006 гг.; 04-06 - средняя за 2004-2006 гг.
Выявлена довольно сильная реакция ячменя на калийные удобрения. Это можно объяснить тем, что предшественником был клевер луговой - культура, выносящая много калия. Наибольшее положительное действие калийных удобрений проявилось при возмещении калия на 150%. По главному эффекту доз калийных удобрений в этом варианте получена самая большая урожайность как в среднем за два года (3,48 кг/10 м2), так и в среднем за три года (3,23 кг/10 м2).
При рассмотрении урожайных данных в комплексе влияния всех изучаемых факторов в среднем за 3 года (2004-2006 гг.) наибольшая урожайность 3,74 кг/10 м2 получена в варианте с возмещением N100% К100% при повышенном уровне фосфора, в среднем за два года 4,02 кг/10 м2 - при возмещении N100% К150% при высоком содержании подвижного фосфора. Нами установлено, что азот и калий необходимо возмещать в зависимости от содержания подвижного фосфора в почве. Для получения запланированной урожайности при низкой и средней обеспеченности почв фосфором необходимо азот и калий возмещать на 100%, при повышенной и высокой обеспеченности - на 50%. То есть с повышением содержания подвижного фосфора в почве снижаются затраты азотных и калийных удобрений на производство единицы продукции и повышается окупаемость удобрений прибавкой урожая. В выше указанных вариантах повышение урожайности обусловлено наибольшим количеством продуктивных стеблей, озерненностью колоса и массой зерна с колоса.
Результаты статистической обработки урожайных данных с использованием программы Stat показали, что оптимальные условия питания ячменя сорта Сонет в среднем за три года сложились при содержании в почве минерального азота 43,9 мг/кг, подвижного фосфора 209,3 мг/кг, внесении азотных удобрений 87 кг/га д.в. и калийных - 103,5 кг/га д.в. При фактической урожайности 4,02 кг/10 м2 расчетная урожайность составляет 4,06 кг/10 м2.
Зависимость между изучаемыми факторами выражается следующим уравнением (3):
У, кг/10 м2=1,5586+0,008Nмин.+0,0045Рпод.+0,01Nуд.+0,0032Куд. (3),, где Nмин. Ц содержание минерального азота в почве в фазу кущения, мг/кг;
Рпод. - содержание подвижного фосфора в почве в фазу кущения, мг/кг;
Nуд., Куд., - дозы минеральных удобрений, кг/га д.в.
Более высокая отзывчивость ячменя на минеральные удобрения и содержание фосфора в почве в данной ротации по сравнению с третьей ротацией обусловлена тем, что изменилась кислотность почвы. рНKCl по вариантам опыта составил 5,0-5,4. При повышении концентрации ионов водорода повышается растворимость алюминия и по нашим данным, полученным в этой ротации, отмечается резкое увеличение алюмофосфатов. Большинство сельскохозяйственных культур не способны усваивать фосфаты алюминия. В связи с этим на таких почвах растения требуют более высокое содержание усвояемых фосфатов.
Таким образом, результаты наших исследований, полученные в пятой ротации, свидетельствуют, что увеличение содержание подвижного фосфора в дерново-мелкоподзолистой тяжелосуглинистой почве способствует неуклонному повышению продуктивности ячменя и повышает эффективность азотно-калийных удобрений. При определении оптимального фосфатного уровня для ячменя также необходимо учитывать кислотность почвы.
При выращивании ячменя на кормовые цели важным показателем качества является содержание сырого протеина в зерне и соломе. Фосфатные уровни оказали существенное положительное влияние на изменение содержания сырого протеина в зерне ячменя. Наибольшее содержание протеина (12,16%) отмечено при повышенном содержании подвижного фосфора. На содержание сырого протеина в соломе существенное положительное влияние оказали только дозы азотных удобрений.
Положительное влияние доз азотных удобрений проявилось по всем фосфатным уровням, наибольшее содержание сырого протеина в зерне и соломе получено при 100%-ом возмещении азота и 50%-ом возмещении калия. В данном опыте чётко проявилась протеинопонижающая роль калия, особенно при 150%-ом возмещении его. Максимальный сбор сырого протеина 0,73 кг/10м2 (с урожаем зерна и соломы) получен при высокой обеспеченности почвы фосфором и возмещении выноса азота на 100% и калия на 50%.
Минимальное содержание сырой клетчатки в зерне получено на всех фосфатных уровнях при 50%-ом возмещении калия. Увеличение доз калия приводит к повышению её содержания, что является вполне закономерным, так как калийные удобрения повышают содержание углеводов, в том числе и содержание клетчатки. При повышении содержания подвижного фосфора до 150 мг/кг почвы отмечается тенденция увеличения содержания клетчатки, при дальнейшем повышении содержания фосфора происходит её снижение, что повышает кормовую ценность зерна.
Каких либо закономерных изменений содержания жира в зерне ячменя в зависимости от изучаемых уровней фосфора и доз азотно-калийных удобрений не выявлено.
Таким образом, зерно лучшего качества ячменя сорта Сонет получено на почвах с высоким содержанием фосфора при возмещении выноса планируемой урожайностью азота на 100%, калия на 50%.
Энергетическая оценка доз азотно-калийных удобрений при разной обеспеченности почвы фосфором с учетом качества продукции показала, что наибольший биоэнергетический коэффициент был получен в варианте со 100%-ым возмещением азота и 150%-ым калия при содержании Р2О5 151-250 мг/кг. В этом же варианте была минимальная энергетическая себестоимость производства зерна - 7,8 ГДж/т. Расчет экономической эффективности показал, что при содержании фосфора в почве от 26 до 150 мг/кг достаточно возмещать азот и калий на 50%. Увеличение доз азотных и калийных удобрений на всех фосфатных уровнях приводит к снижению рентабельности за счёт повышения затрат на применение удобрений. Но следует отметить, что с увеличением содержания подвижного фосфора в почве существенно повышается эффективность более высоких доз азотно-калийных удобрений. Наибольший условный чистый доход 19161 руб./га получен на четвёртом фосфатном уровне за счёт более высокой урожайности при возмещении азота на 100% и калия на 150%.
Таким образом, на слабокислых дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почвах наиболее выгодным с экономической и энергетической точки зрения является возделывание ячменя при содержании подвижного фосфора 151-250 мг/кг. При таком уровне фосфора в почве после клевера для получения урожайности 3 т/га вынос азота и калия достаточно возмещать на 50%, для уровня урожайности не ниже 4 т/га Ц азот на 100%, калий на 150% без учёта коэффициентов использования из минеральных удобрений.
Изменение урожайности и качества ячменя в зависимости от доз минеральных удобрений при возделывании на почвах со средним содержанием подвижного фосфора. Для квалифицированной оценки степени соответствия полученных урожаев количеству вносимых удобрений и имеющемуся плодородию необходимы обоснованные дозы минеральных удобрений. Дозы минеральных удобрений должны соответствовать уровню урожаев культур хорошего качества с одновременным сохранением плодородия почв. На современном этапе экономического развития особую важность приобретают энергосберегающие технологии применения удобрений, основной задачей которых является максимальная отдача от 1 кг удобрений. Основным условием эффективного использования минеральных удобрений под конкретные культуры является экономически обоснованный уровень возмещения выноса элементов питания в зависимости от содержания их в почве. В Пермском крае по неопубликованным данным Центра химизации Пермский на 1 января 2007 года почв со средним содержанием подвижного фосфора было 483,22 тыс. га (32,3%). Это послужило основой для проведения настоящих исследований.
Полученные нами данные свидетельствуют о высоком положительном действии удобрений (r=0,7) на данном уровне фосфора. Наибольшее влияние на уровень урожайности оказали азотные удобрения. В среднем за 3 года наблюдали существенное повышение урожайности по мере увеличения возмещения азота до 150% (табл. 14). От фосфорно-калийных удобрений в среднем на различных азотных фонах в среднем за 3 года получена равная урожайность зерна ячменя при возмещении фосфора на 150% и 200%, калия 75% и 100%.
Полученные данные указывают, что при увеличении доз азотных удобрений повышается использование фосфора и калия из почвы. Расчёт множественной корреляции выявил также тесную взаимосвязь между урожайностью и обеспеченностью ячменя элементами питания в фазу кущения (r=0,70). Как показали результаты математической обработки, урожайность ячменя определялась в большей степени запасами минерального азота. Между урожайностью и содержанием минерального азота в почве отмечается сильная связь (r=0,68). По результатам математических расчётов на почвах средне обеспеченных фосфором для получения урожайности на уровне 3 т/га содержание минерального азота в фазу кущения должно быть не ниже 30 мг/кг и обменного калия 160-165 мг/кг почвы, для уровня урожайности 4 т/га соответственно - 40 мг/кг и 170-180 мг/кг почвы. Расчёт доз азотных и фосфорных удобрений необходимо вести на 150%-ое возмещение выноса планируемым урожаем, калийных Ц 75%-ое. Полученные расчёты подтверждаются экспериментальными данными.
|
С увеличением доз минеральных удобрений повышалось содержание сырого протеина в зерне и соломе, что способствовало большему его сбору с единицы площади. Наибольший общий сбор сырого протеина 0,66 кг/10м2 получен в вариантах с возмещением азота на 150%. Но существенное изменение содержание сырого протеина в зерне выявлено в вариантах с 100% возмещением азота, в вариантах с большим возмещением азота содержание его оказалось чуть ниже. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Это можно объяснить тем, что в этих вариантах азот больше расходовался на формирование урожая зерна.
Каких либо закономерных изменений в содержании жира и клетчатки в зерне ячменя в зависимости от изучаемых доз удобрений не выявлено. Увеличение зольности связано с дозами фосфорно-калийных удобрений.
Результаты химического анализа показали, что содержание общего азота в зерне ячменя зависело от доз азотных удобрений и изменялось от 1,85 до 2,27%. Максимальное его содержание получено в вариантах со 150%-ым возмещением азота и фосфора, 75%-ым возмещением калия. Содержание фосфора изменялось от 0,65 до 0,80% и калия от 0,34 до 0,44%. На накопление фосфора и калия большее влияние оказали азотные удобрения. Это подтверждает положение, что азотный режим оказывает влияние на потребление фосфора и калия.
С увеличением дозы азота повышалось содержание этого элемента в соломе. Наибольшее содержание азота (0,50Ц0,56%) выявлено в вариантах со 150%-ым его возмещением. Четкой закономерности влияния фосфорных удобрений на содержание фосфора в соломе практически не установлено, колебания по вариантам составили от 0,11 до 0,19% с наибольшим содержанием его в варианте N75%Р200%К100%. Содержание калия закономерно увеличивалось с повышением дозы калия в удобрении.
Для определения потребности культуры в удобрениях необходимо иметь данные по выносу питательных веществ. Минеральные удобрения оказали существенное влияние на вынос азота и фосфора 10 ц продукции. Вынос азота увеличивался от 22 до 52 кг, а вынос калия от 16 до 29 кг при увеличении доз удобрений. Вынос фосфора мало изменялся при этом. На основании наши исследований для расчёта доз минеральных удобрений на дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почвах со средним содержанием фосфора для сорта Сонет рекомендуется использовать норматив выноса 10 ц Ц азота 33 кг, фосфора 8 кг, калия 20 кг.
Показателем, позволяющим контролировать уровень плодородия почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур, является баланс питательных веществ. По мнению Д.Н. Прянишникова (1963) возмещение потерь фосфора из почвы не менее чем на 100%, а азота и калия на 75-80% может обеспечить получение устойчивых урожаев. Близкие данные получены нами, максимальная урожайность 3,91 кг/10м2 получена при возмещении фактического выноса азота на 85%, фосфора на 160% и калия на 51%.
На основании урожайных данных для получения запланированной урожайности 3 т/га зерна ячменя сорта Сонет на дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почвах со средним содержанием подвижного фосфора и повышенным обменного калия после озимой ржи достаточно возмещать азот и калий на 65-75%, фосфор - на 150%. Урожайность на уровне 4 т/га может быть получена за счёт увеличения дозы азота до 150% от общего выноса.
Влияние возрастающих доз минеральных удобрений на урожайность и качество ячменя на почве с высоким содержанием подвижного фосфора. В рамках поставленной задачи были проведены исследования по влиянию возрастающих доз минеральных удобрений на урожайность и качество сортов ячменя Эколог, Сонет и Биос.
Для установления связи урожайности ячменя с дозами удобрений была проведена обработка данных с использованием метода наименьших квадратов и были получены следующие уравнения регрессии:
Сорт Эколог У, ц/га=48,11+2,85К*-0,40 К2 (4);
Сорт Сонет У, ц/га =31,91+0,32NPЦ 0,27РK (5);
Сорт Биос 1 У, ц/га =29,85+0,44NР (6).
*- дозы удобрения в кодированном виде от 0 до 5, шаг удобрения - 30 кг д.в./га.
Изучаемые сорта хорошо использовали плодородие почвы. Наиболее отзывчивым сортом на почвенное плодородие был Эколог. Его урожайность без внесения удобрений составила 48,1 ц/га, при урожайности сорта Сонет 31,9, сорта Биос 1 - 29,9 ц/га.
Отзывчивость ячменя на минеральные удобрения в значительной степени определялась сортовыми особенностями. Существенное и устойчивое влияние на урожайность ячменя сорта Эколог оказали калийные удобрения. Наибольшая прибавка получена при внесении калия 90 кг/га д.в. На сортах Сонет и Биос 1 раздельное внесение азотных, фосфорных и калийных удобрений было малоэффективным, прибавка получена от парных сочетаний NP (уравнение 5, 6). Наибольшая прибавка на обоих сортах получена при внесении N150P150 , которая составила на Сонете 8 ц/га, Биосе 1 - 11 ц/га.
В наших исследованиях из элементов структуры урожайности наибольшее влияние на урожайность оказал продуктивный стеблестой. Данный показатель при возрастании доз минеральных удобрений на сорте Эколог изменялся от 467до 620 шт./м2, на сорте Биос 1 - от 394 до 608 и на сорте Сонет Ц от 339 до 565. Зависимость данного показателя от доз минеральных удобрений подтверждается математически. Коэффициент корреляции по сортам составил 0,45 - 0,77, что указывает на среднюю и сильную связь. Внесение калийных удобрений под Эколог в дозе 90 кг/га увеличивало продуктивный стеблестой на 65 шт./м2, дальнейшее повышение доз калия приводило к снижению данного показателя. На сорте Сонет положительное действие одних азотных удобрений проявлялось при увеличении дозы азота до 90 кг/га д.в. Наибольшее воздействие оказали азотно-фосфорные удобрения, при внесении максимальной дозы N150P150, данный показатель изменился с 488 до 644 шт./м2. У сорта Биос 1 наибольшее количество продуктивных стеблей 553 шт./м2 сформировалось также при внесении максимальной дозы N150P150.
Зерно сорта Эколог характеризуется более высоким содержанием белка по сравнению с сортами Сонет и Биос 1 (рис. 2). На всех сортах наибольшее влияние оказала доза N90Р90К90, содержание белка при внесении этой дозы повысилось на 0,6 - 2,2 % по сравнению с контролем. Дальнейшее увеличение доз минеральных удобрений не обеспечивало существенного повышения содержания белка.
При использовании ячменя на кормовое зерно важным показателем является содержание сырого протеина. У всех сортов увеличение доз азотных удобрений повышало количество сырого протеина (рис. 3). Максимальное содержание протеина у Эколога отмечено при внесении N150, у Биос 1 - N120 и у Сонета - N90.
Применение азотных удобрений на всех сортах привело к снижению содержания крахмала в зерне. Наибольшее отрицательное действие азотных удобрений проявилось на сорте Сонет.
Важным показателем технологических свойств зерна является натура. В наших исследованиях применение минеральных удобрений привело к снижению натуры зерна у всех сортов. На сортах Эколог и Биос 1 большее отрицательное влияние оказали азотные и калийные удобрения, на сорте Сонет - азотные.
В среднем за годы исследований минеральные удобрения не оказали существенного влияния на выравненность зерна.
Рисунок 2 - Влияние минеральных удобрений на содержание белка |
Рисунок 3 - Влияние минеральных удобрений на содержание сырого протеина |
Расчёты показывают, что наиболее выгодно с энергетической и экономической точки зрения выращивать сорт Эколог. При возделывании его на окультуренных дерново-подзолистых почвах после клевера он прекрасно отзывается на почвенное плодородие и на калийные удобрения. При возделывании без удобрений получен самый высокий уровень рентабельности, но наименьшая энергетическая себестоимость (4,8 ГДж) при производстве 1 т получена в варианте К60 и К90.
Применение возрастающих доз минеральных удобрений на сортах Сонет и Биос 1 приводит к существенному снижению энергетической эффективности. В варианте N150Р150, обеспечивающем максимальную урожайность, получен самый низкий биоэнергетический коэффициент (3,3 - 3,4) и наибольшая энергетическая себестоимость зерна 9,3 - 9,4 ГДж/т. При оценке энергетической эффективности на сортах Сонет и Биос 1 лучший результат получен при возделывании данных сортов без внесения удобрений.
Экономический анализ показал, что все дозы минеральных удобрений дали положительные эффекты, но условно чистый доход и рентабельность снижались с увеличением доз минеральных удобрений. Тем не менее, применение максимальных доз N150P150 является экономически оправданным, на Сонете условно чистый доход составил 1458 рублей на га при рентабельности 13,9%, на Биосе 1 - 1727 рублей и 16,4% соответственно. Но лучший результат получен в варианте без удобрений, на 1 руб. затрат получено на сорте Сонет Ц 1,26 руб., на Биос 1 - 1,15 руб. чистого дохода.
Эффективность азотных удобрений на озимой ржи в зависимости от содержания подвижного фосфора в почве. Нами установлена средняя (r=0,62) положительная зависимость урожайности ржи от содержания подвижного фосфора в почве. Доля участия фосфора почвы в формировании урожайности озимой ржи составила 38,5%. Связь между урожайностью зерна (У, ц/га) и содержанием подвижного фосфора в почве (Рп, мг/кг) выражается следующим уравнением У=13,688+0,1329Рп-0,0002Рп2 (7). Положительное действие фосфора на урожайность проявилось через увеличение количества продуктивных стеблей (r=0,54), массы зерна с колоса (r=0,48) и массы 1000 зёрен (r=0,50). Однако увеличение содержания фосфора в почве свыше 330 мг/кг приводит к снижению урожайности, что вероятно произошло из-за нарушения оптимального соотношения элементов питания. При обобщении данных за три ротации нами установлена средняя положительная зависимость между содержанием подвижного фосфора и эффективностью азотных удобрений (r=0,51). Ограничивающим фактором увеличения урожайности с повышением доз азотных удобрений является низкое содержание в почве подвижного фосфора (рис. 4). При содержании Р2О5 до 125 мг/кг почвы независимо от дозы азота в большинстве случаев максимальная урожайность не превышала 15-20 ц/га. Урожайность зерна не менее 35 ц/га при любой дозе азота была получена при содержании фосфора в почве не менее 250 мг/кг. Наибольшая урожайность 38,8 ц/га и максимальная прибавка 12 ц/га получены при применении 120 кг/га азота и содержании подвижного фосфора в почве >250 мг/кг, но наибольшая окупаемость1 кг азота зерном отмечена при внесении 45 кг/га и составила 16,7 кг (табл. 15).
Рисунок 4 - Зависимость урожайности озимой ржи от доз азота и содержания
подвижного фосфора в почве
Таблица 15
Влияние доз азотных удобрений на урожайность озимой ржи, (средняя за 6 лет)
N, кг/га д.в. |
Количество учётов в группе |
Средняя урожайность (Мm), ц/га |
Отклонения от |
Окупаемость 1 кг азота зерном, кг |
||
N30 |
N45 |
N60 |
||||
N30 |
39 |
26,81,8 |
- |
- |
- |
- |
N45 |
123 |
34,30,5 |
7,5*** |
- |
- |
16,7 |
N60 |
55 |
30,10,8 |
3,3** |
-4,2** |
- |
5,5 |
N120 |
22 |
38,80,7 |
12,0*** |
4,5*** |
8,7*** |
10,0 |
* - t эксп.<t табл., разница не существенна;
** - разница средних величин существенна при уровне значимости Р=0,05;
*** - разница средних величин существенна при уровне значимости Р=0,001.
Повышение содержания подвижного фосфора в почве во второй ротации способствовало увеличению содержания белка в зерне в среднем на 0,22%, в третьей - на 1,05%. Основным фактором, воздействующим на содержание белка в зерне озимой ржи, явились азотные удобрения (r=0,62). Максимальное его содержание в зерне во второй ротации 13,56%, а также максимальный его сбор 541 кг/га получили при внесении 120 кг/га азота и очень высоком содержании фосфора в почве, в третьей ротации - 13,33% и 469 кг/га при внесении дозы азота 45 кг/га и содержании фосфора 201-250 мг/кг.
Ценность зерна заключается в высоком содержании незаменимых аминокислот. Данные по изучению аминокислотного состава зерна ржи показали, что с увеличением содержания подвижного фосфора в почве общая сумма аминокислот в 1 кг зерна увеличивается с 96,3 до 117,6 г, незаменимых - с 29,1 до 33,5 г. Однако повышение количества незаменимых аминокислот происходит не пропорционально общей сумме, а более медленно. Поэтому относительное их содержание снижается с 30,2 % до 28,1%.
При внесении дозы N120 по сравнению с N60 общая сумма аминокислот увеличилась на 11 г/кг, незаменимых Ц на 5,1 г/кг зерна, но содержание незаменимых аминокислот в общей сумме уменьшилось на 1,1%, т.е. качественный состав сырого белка ухудшался.
Важным показателем качества является аминокислотный состав чистого белка. По данным наших исследований повышение содержания подвижного фосфора в почве положительно повлияло на качественный состав чистого белка. Общая сумма аминокислот увеличилась с 752 до 903 г, незаменимых - с 227 до 259 г/кг белка. Применение азотных удобрений не привело к ухудшению аминокислотного состава чистого белка.
Фосфатные уровни и азотные удобрения оказали слабое влияние на зольность зерна, содержание фосфора и калия. Вынос азота увеличивался за счёт повышения урожайности и более высокого содержания его в зерне и соломе, вынос фосфора и калия зависел преимущественно от уровня урожайности. Наибольший вынос питательных веществ был получен при очень высоком содержании подвижного фосфора. С увеличением доз азотных удобрений и содержания фосфора в почве поглощение азота и калия на единицу фосфора повышается. Это указывает на то, что на почвах хорошо обеспеченных фосфором растения лучше усваивают азот и калий.
Максимальная энергетическая и экономическая эффективность получена при применении N30-45 и содержании подвижного фосфора в почве >250 мг/кг.
Таким образом, высокая обеспеченность почвы подвижным фосфором является основным условием формирования высоких урожаев озимой ржи хорошего качества и эффективного применения азотных удобрений. С учётом энергетической и экономической эффективности наиболее выгодным является возделывание озимой ржи на почвах с содержанием подвижного фосфора 250Ц330 мг/кг. На таких почвах для получения урожайности на уровне 36Ц38 ц/га достаточно вносить одни азотные удобрения в дозе 30Ц45 кг/га д.в. в ранневесеннюю подкормку.
Эффективность азотных удобрений на картофеле на почвах с различным содержанием подвижного фосфора. При обобщении данных за 8 лет выявлено постепенное повышение урожайности с увеличением содержания подвижного фосфора в почве. Наибольшая урожайность 315 ц/га получена при очень высокой обеспеченности почв фосфором (табл. 16).
Наблюдения за динамикой нарастания массы и количества клубней в период клубнеобразования показали, что при очень высокой обеспеченности почвы фосфором процесс клубнеобразования и накопление массы клубней идут интенсивнее. Нашими исследованиями установлено, что фосфор почвы способствует увеличению количества крупных клубней (r=0,76) и общей массы с одного куста (r=0,88).
Для практического земледелия важным является установление оптимальных доз удобрений в зависимости от содержания подвижного фосфора в почве. Наши исследования показывают, что эффективность азотных удобрений повышается с увеличением обеспеченности почвы фосфором (рис. 5). Внесение 60, 90 и 120 кг/га азота при содержании Р2О5 до 190 мг/кг почвы обеспечивает равную урожайность. Более того, применение N90-120 на почвах с содержанием Р2О5 до 70 мг/кг по сравнению с дозой N60 приводит к снижению урожайности. Преимущество доз азота 90 и 120 кг/га отмечается при содержании подвижного фосфора 260-280 мг/кг почвы. При содержании фосфора в почве до 200 мг/кг максимальная урожайность, которая может быть получена при внесении удобрений, составляет 300 ц/га. Для получения урожайности 350-370 ц/га содержание подвижного фосфора в почве надо довести до 330-400 мг/кг.
Таблица 16
Зависимость урожайности картофеля от содержания подвижного фосфора в почве (средняя за 8 лет)
№ группы |
Р2О5 в почве, мг/кг |
Количество учётов в группе |
Средняя урожайность (Мm), ц/га |
Отклонения от |
|||
1 группы |
2 группы |
3 группы |
4 группы |
||||
1 |
51-100 |
47 |
2107 |
- |
- |
- |
- |
2 |
101-150 |
151 |
2335 |
23*** |
- |
- |
- |
3 |
151-200 |
186 |
2556 |
45*** |
22*** |
- |
- |
4 |
201-250 |
92 |
2719 |
61*** |
38*** |
16* |
- |
5 |
>250 |
113 |
31510 |
105*** |
82*** |
60*** |
44*** |
* - t эксп.<t табл., разница не существенна;
** - разница средних величин существенна при уровне значимости Р=0,05;
*** - разница средних величин существенна при уровне значимости Р=0,001.
Рисунок 5. - Влияние обеспеченности почв фосфором и доз азота на урожайность картофеля
В третьей ротации при внесении N90 и N120существенное увеличение урожайности произошло на трех уровнях фосфора (101-150, 151-200 и > 250 мг/кг почвы) (рис. 6). Максимальная прибавка от обеих доз азота получена при содержании подвижного фосфора в почве более 250 мг/кг. Доза N120 кг/га не имела преимущества перед N90, а в 1990 году применение данной дозы привело
к существенному снижению урожайности при содержании фосфора более 150 мг/кг почвы. Наибольшая окупаемость 1 кг азота (125,6 кг клубней) получена при внесении N90 при содержании Р2О5 >250 мг/кг, в этом же варианте получены наименьшие затраты удобрений для получения 1 т клубней. Удобрения и фосфатные уровни оказали влияние на качество клубней картофеля. |
|
Рисунок 6 - Влияние доз азотных удобрений на урожайность картофеля в зависимости от содержания подвижного фосфора в почве |
В наших исследованиях более высокое содержание сухого вещества в клубнях картофеля было при применении N90Р60К240. В среднем за три года при внесении N120Р60К240 содержание сухого вещества уменьшилось на 2,6%. Большинство исследователей считают, что при усиленном азотном питании тормозится процесс старения. Это выражается в усиленном росте ботвы и слабом оттоке органических веществ в клубни. С увеличением содержания подвижного фосфора в почве свыше 100 мг/кг также отмечали незначительное снижение процента сухого вещества. Причиной может быть то, что с улучшением фосфорного питания растения лучше усваивают азот. Кроме того, с повышением содержания фосфора в почве увеличивается урожайность данной культуры, т.е. идёт процесс Уростового разбавленияФ. Максимальное содержание сухого вещества 21,5 и 21,8 % накапливалось при внесении N90Р60К240 на почве со средним и повышенным содержанием фосфора, а наибольший сбор 75 ц/га получен при внесении этой же дозы минеральных удобрений, но при содержании фосфора в почве более 250 мг/кг за счёт большей урожайности.
Увеличение дозы азота с 90 до 120 кг/га сдерживало процесс крахмалонакопления в клубнях картофеля (r=-84). Большинство исследователей считают, что в вариантах с усиленным азотным и азотно-калийным питанием уменьшение содержания крахмала связано со снижением синтетической активности -глюканфосфорилазы. По нашему мнению причиной снижения содержания крахмала при внесении N120 может быть существенное повышение содержания сырого протеина, т. к. при возрастающем поступлении азота в растения увеличивается расход углеводов на образование аминокислот и белка и соответственно уменьшается содержание крахмала в клубнях. Повышенное азотное питание также способствовало чрезмерному развитию ботвы и удлинению вегетационного периода, и картофель во все годы был убран до наступления физиологической спелости. Необходимо учитывать сортовые особенности.
Максимальное количество крахмала (12,3%) получено при внесении N90Р60К240 и содержании подвижного фосфора 151-200мг/кг почвы, а его сбор (38,4 ц/га) при этой же дозе минеральных удобрений, но при очень высокой обеспеченности почв азотом за счёт большей урожайности.
В питании человека и животных картофель является источником витамина С, при употреблении суточной нормы (300 г клубней) обеспечивается половинная потребность в этом витамине (Власенко И.Е., 1987). В наших исследованиях изучаемые факторы не оказали влияния на содержание витамина С.
При определении качества клубней картофеля необходимо учитывать содержание нитратов. Содержание их в клубных картофеля за годы проведения опыта изменялось от 45 до 453 мг/кг. Накопление нитратов в клубнях свыше ПДК в большинстве вариантов отмечено в 1990 году. Увеличение дозы азота с 90 до 120 кг/га в этом году также способствовало повышению содержания нитратов. В 1991 и 1992 годах применение минеральных удобрений не привело к существенному повышению количества нитратов в клубнях. Максимальное накопление нитратов произошло при содержании Р2О5 151-200 мг/кг почвы, дальнейшее увеличение фосфора в почве способствовало снижению их количества. Это вероятно связано с тем, что при очень высоком содержании фосфора в почве растения испытывают недостаток азота.
Минеральные удобрения и фосфор почвы не оказали влияния на содержание фосфора в клубнях картофеля. Повышение дозы азота с 90 до 120 кг/га приводило к снижению содержания калия, а повышение фосфора в почве более 200 мг/кг - к увеличению.
Таким образом, повышение содержания фосфора в почве способствует увеличению содержания крахмала и калия, снижению содержания нитратов и сырого протеина в клубнях картофеля. Применение N120 на окультуренных дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах приводит к снижению содержания сухого вещества, крахмала и калия в клубнях по сравнению с дозой N90.
Расчёт энергетической эффективности показал, что картофель следует возделывать на почвах с содержанием подвижного фосфора не ниже 250 мг/кг при внесении азота не более 90 кг/га д.в. При этом получены наибольший биоэнергетической коэффициент (2,2) и наименьшая энергетическая себестоимость 1 кг клубней (1,9 МДж). Наибольший чистый доход и рентабельность также получены в варианте с N90. Расчёт экономических показателей позволяет оценить эффективность фосфатных уровней. Повышение обеспеченности почв фосфором от средней до очень высокой в варианте с N90 снижает себестоимость 1 тонны продукции на 10%, повышает рентабельность на 35%. Аналогичная закономерность проявляется при внесении N120.
Эффективность минеральных удобрений на клевере в зависимости от содержания подвижного фосфора в почве. В Предуралье в посевах бобовых доминирует клевер луговой. При возделывании бобовых трав нужно максимально использовать способность клубеньковых бактерий связывать атмосферный азот. Главным фактором, ограничивающим урожайность и способность клевера к азотофиксации, является повышенная кислотность. В наших опытах рНKCl для данной культуры по всем вариантам имел оптимальные значения и составлял 5,7-5,9. Почва не нуждалась в известковании.
В среднем по двум закладкам максимальная урожайность без внесения удобрений 41,7 ц/га сена клевера 1 г.п. получена при очень высокой обеспеченности фосфором (>250 мг/кг) (рис. 7). На клевере 2 г.п. - 77,8 ц/га при уровне фосфора в почве 101Ц150 мг/кг, дальнейшее повышение фосфора привело к снижению урожайность (рис. 8). Такое влияние фосфатных уровней объясняется метеоусловиями вегетационного периода. В оба года в июне и июле отмечали засуху, то есть развитие клевера 1 г.п. проходило при недостатке влаги. Как указывалось ранее, фосфор почвы позволяет снизить влияние экологических стрессов на культуру, в частности водного стресса.
Повышение урожайности клевера 1 г.п. в варианте с очень высоким содержанием фосфора в почве наблюдалось и на фоне внесения К40 и Р30К40 (см. рис. 7). Прибавка к уровню 101-150 мг/кг при внесении К40 составила 3,8 ц/га, а при внесении Р30К40 - 7,8 ц/га. На фоне внесения К40 существенное увеличение урожайности клевера 2 г.п. произошло при повышенном содержании фосфора в почве по сравнению со средним уровнем содержания (см. рис. 8). При высоком содержании фосфора в почве увеличение урожайности было несущественным, а при очень высоком наблюдалось даже существенное снижение. На фоне дополнительной подкормки фосфором наблюдали чёткую тенденцию снижения урожайности клевера 2 г.п. по мере повышения содержания фосфора в почве по сравнению со средним уровнем. Фосфорные и калийные удобрения по сравнению с вариантом без удобрений на всех фосфатных уровнях не оказали существенного влияния на урожайность сена клевера 1 г.п. На клевере 2 г.п. проявилось положительное действие калийных удобрений при содержании подвижного фосфора 151-200 мг/кг, прибавка составила 7,4 ц/га.
|
Рисунок 7. - Влияние фосфатных уровней и удобрений на урожайность клевера 1 г.п. |
Рисунок 8. - Влияние фосфатных уровней и удобрений на урожайность клевера 2 г.п. |
Фактором снижения эффективности свежевнесённого фосфора и фосфатных уровней является то, что наши исследования проводились на дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почвах, сформированных на карбонатных породах, которые на глубине 80-150 см содержат повышенные количества усвояемого фосфора. Корневая система клевера способна проникать на глубину до 200 см, т.е. часть её находится в слоях с высоким содержанием природных фосфатов, поэтому клевер на таких почвах слабо отзывается на содержание подвижного фосфора в пахотном горизонте и дополнительное внесение фосфорных удобрений. Кроме того, клевер может удовлетворять свою потребность в фосфоре не только за счёт подвижных, но и малодоступных фосфатов, благодаря фосфатазе и образованию на корнях симбиотических микоризных грибов. Свободные гифы этих грибов на корнях, увеличивая поглощающую поверхность, способствуют растворению малодоступных соединений фосфора.
Фосфатные уровни оказали слабое влияние на содержание сырого протеина, незначительное увеличение его отмечали на всех уровнях при внесении фосфорно-калийных удобрений. Содержание его в большей степени изменялось по годам, что обусловлено погодными условиями. Сбор сырого протеина в большей степени определялся уровнем урожайности и по фосфатным уровням изменялся незначительно (от 10,76 ц/га до 11,42 ц/га). Максимальный 12,76 ц/га в сумме за два года был при содержании подвижного фосфора 201-250 мг/кг почвы и внесении Р30К40.
Из углеводов в клевере больше всего содержится клетчатки. В сене клевера 1 г.п. содержание клетчатки было ниже. С увеличением содержания сырого протеина в корме, как правило, её содержание снижается. Повышение содержания клетчатки в сене 2 г.п. произошло под действием фосфора (r=0,66) и калия (r=0,62) почвы.
На содержание каротина в корме 1 г.п. существенное влияние оказала обеспеченность почвы фосфором, 2 г.п. - все изучаемые факторы. Внесение фосфорно-калийных удобрений снижало содержание каротина на всех фосфатных уровнях. Более высокое содержание каротина получено в сене при содержании подвижного фосфора 101-150 мг/кг почвы и внесении одних калийных удобрений.
Важным показателем качества сена является содержание минеральных веществ. Они необходимы для поддержания нормальных жизненных функций животного, и особенно для роста тканей, в первую очередь костных. По нашим данным на содержание фосфора в сене влияли фосфатные уровни и погодные условия. Наибольшее его содержание (0,57-0,67%) отмечается в сене клевера 1 г.п. и при содержании подвижного фосфора 201-250 мг/кг почвы. Фосфорные удобрения на всех уровнях не оказали существенного влияния на его количество. Более значительные изменения произошли по годам. Содержание Р2О5 в сене клевера 1 г.п. колебалось в пределах 0,57-0,67%, 2 г.п. - от 0,30 до 0,44%. Это объясняется погодными условиями. При неблагоприятных погодных условиях содержание общего фосфора в растениях увеличивается. На содержание калия в клевере 1 г.п. положительное влияние оказали фосфатные уровни, в клевере 2 г.п. - калийные удобрения.
Общее содержание зольных элементов в урожае клевера 1 г.п. повышалось при внесении удобрений, а клевера 2 г.п. Ц под действием фосфатных уровней.
Считается, что повышение количества нитратов наблюдается вследствие нарушения биологических процессов в растении, когда минеральный азот, поступающий в растение, не используется для синтеза органических соединений. В наших исследованиях внесение фосфорно-калийных удобрений по сравнению с вариантом без удобрений способствовало повышению содержания нитратов на клевере 1 и 2 г.п., но существенным оно было только в урожае клевера 1 г.п. Фосфатные уровни снижали содержание нитратов. Самое низкое содержание нитратов получено при содержании подвижного фосфора 151-200 мг/кг почвы.
На уровень накопления нитратов существенное влияние оказали погодные условия. В 1988 году, когда продуктивность растений была невысокой, в нем накапливалось в 3,0-6,3 раза больше нитратов. Но содержание нитратов не
превышало установленную в стране предельно допустимую концентрацию, составляющую 1000 мг/кг сухого вещества.
Таким образом, клевер на окультуренных дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах выгоднее выращивать без внесения удобрений. Дополнительное внесение калийных и фосфорно-калийных удобрений в подкормку приводит к снижению рентабельности. Максимальный чистый доход (11080-11463 руб./га) и уровень рентабельности (458-469%) получены без внесения удобрений при содержании подвижного фосфора в почве до 200 мг/кг.
ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОВЕРКА
Производственная проверка результатов исследования была проведена в 8 хозяйствах Кунгурского района в 1990-1991 годах. Озимая рожь возделывалась по чистому пару с подкормкой азотом в дозе 30 кг/га. Предшественниками ячменя являлись зерновые культуры (озимая рожь и яровая пшеница), доза внесения удобрений составила N16P16K16.
Наибольшая урожайность озимой ржи получена при очень высоком содержании подвижного фосфора, а ячменя - при повышенном (табл. 17). Прибавка на озимой ржи к фону со средним содержанием фосфора составила 5,3 ц/га, на ячмене - 4,5 ц/га или соответственно -31,2% и 28 %.
Таблица 17
Влияние содержание подвижного фосфора на урожайность озимой ржи и ячменя
Р2О5, мг/кг почвы |
Культура |
|||||
озимая рожь, n=22 |
ячмень, n=23 |
|||||
урожайность, ц/га |
прибавка |
урожайность, ц/га |
прибавка |
|||
ц/га |
% |
ц/га |
% |
|||
51-100 |
17,0 |
- |
16,1 |
- |
- |
|
101-150 |
18,1 |
1,1 |
6,5 |
20,6 |
4,5 |
28,0 |
151-250 |
19,4 |
2,4 |
14,1 |
19,8 |
3,7 |
23,0 |
>250 |
22,3 |
5,3 |
31,2 |
- |
||
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. Положительное действие извести на агрохимические свойства окультуренных дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почв Предуральского региона, внесённой по полной гидролитической кислотности, сохранялось в течение 16 лет. В последующие восемь лет произошло ухудшение физико-химических свойств. В среднем скорость падения рН в год составила 0,09 ед., повышение гидролитической кислотности - 0,05 мг-экв/100 г и снижение суммы обменных оснований - 0,8 мг-экв/100 г почвы.
2. При использовании пашни без внесения удобрений в течение 24 лет ежегодные потери гумуса составили 0,5 т/га. Для сохранения гумуса на исходном уровне в восьмипольном севообороте необходимо наличие двух полей клевера и насыщенности органическими удобрениями не менее 7,5 т/га.
3. При недостаточном внесении калийных удобрений в течение длительного времени мобилизующая способность почвы в отношении данного элемента значительно снижается. Затраты калия почвы, вызывающие снижение его обменных форм в пахотном горизонте на 10 мг/кг составили в третьей ротации 243 кг, в четвёртой - 130 кг/га. При этом размеры падения обменного калия в абсолютном значении изменялись незначительно. Это указывает на то, что калий минералов нельзя считать неисчерпаемым источником для питания растений.
4. Затраты фосфора на повышение содержания подвижных фосфатов на 10 мг/кг в пределах одной почвенной разности изменяются в зависимости от интенсивности баланса. При интенсивности баланса до 200% они составили 38-42 кг, при интенсивности больше 250% - 73-82 кг.
При дефицитном балансе затраты почвенных фосфатов, потребляемых растениями в количествах, обеспечивающих снижение содержания подвижных фосфатов в почве на 10 мг/кг, в большей степени зависят от исходного фосфатного уровня и с увеличением последнего уменьшаются. При четвёртом классе обеспеченности (101-150 мг/кг) они составили 100 кг, при 6 (>250 мг/кг) - 38 кг/га. При этом темпы снижения подвижного фосфора возрастали с ростом исходной обеспеченности и составили от 1,8 до 6,5 мг/кг в год.
5. Увеличение содержания полуторных окислов связано с повышением кислотности почвы (r=0,75), а снижение количества фосфатов кальция с уменьшением суммы обменных оснований (r=0,64). Связыванию фосфора в недоступные соединения препятствуют органические удобрения.
6. Внесение извести по полной гидролитической кислотности на высокоокультуренных почвах с нейтральной реакцией приводит к большему увеличению фосфатов кальция по сравнению со средне - и низкоокультуренными. Известкование пахотного слоя почв до рН (сол.) 6,4-6,5 служит одним из главных условий, обуславливающих доступность почвенных фосфатов для растений.
7. Наиболее отзывчивыми культурами на повышение содержания подвижного фосфора являются озимая рожь и картофель. Оптимальный уровень фосфора в почве для клевера на известкованных почвах до 150 мг/кг. В отношении ячменя выявлены следующие оптимальные уровни; при возделывании без удобрений - 101-200 мг/кг, при внесении азотно-калийных удобрений - 150-250 мг/кг и дополнительном внесении фосфорных удобрений на возмещение выноса планируемой урожайностью без учетов коэффициентов использования - 51-100 мг/кг почвы. В целом, на всех культурах за исключением клевера с увеличением содержания фосфора в почве повышается эффективность вносимых минеральных удобрений. Фосфор почвы на ячмене и озимой ржи способствовал увеличению количества продуктивных стеблей, массы зерна с колоса и массы 1000 зёрен, а на картофеле увеличению количества клубней и общей массы с одного куста.
8. С учётом экономической и энергетической эффективности на слабокислых дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почвах посевы ячменя следует размещать на почвах с высоким содержанием фосфора. При таком уровне фосфора в почве после клевера для получения урожайности 3 т/га вынос азота и калия достаточно возмещать на 50%, для уровня урожайности не ниже 4 т/га - азот на 100%, калий на 150% без учёта коэффициентов использования из минеральных удобрений.
9. При средней обеспеченности почв фосфором после озимой ржи под ячмень сорта Сонет необходимо вносить полное минеральное удобрение. С энергетической и экономической точек зрения наиболее эффективно вносить N150%Р150%К75% (от планового выноса).
10. Отзывчивость ячменя на минеральные удобрения на почвах с высоким содержанием подвижного фосфора в значительной степени определяется сортовыми особенностями. Существенное и устойчивое влияние на урожайность ячменя сорта Эколог оказали калийные удобрения в дозе 60-90 кг/га д.в., на урожайность сортов Сонет и Биос 1 Ц азотно-фосфорные в дозе 150 кг/га д.в. На окультуренных дерново-подзолистых почвах после клевера экономически оправданным является возделывать данные сорта без внесения удобрений
11. Урожайность зерна ячменя в большей степени определялась запасами элементов питания в фазу кущения (r=0,7). При выращивании ячменя после озимой ржи урожайность его зависела в большей степени от запасов минерального азота (r=0,8), а по пласту клевера от содержания обменного калия (r=0,7).
12. Элементный состав зерна и соломы ячменя определялся дозами вносимых минеральных удобрений и не зависел от содержания фосфора в почве. Повышенное содержание сырого протеина в зерне и соломе отмечается при больших дозах азота, повышенное и высокое содержание фосфора в почве способствует большему сбору сырого протеина с единицы площади.
13. Озимая рожь положительно отзывается на повышение фосфатного уровня. Оптимальное содержание подвижного фосфора в дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почвах для получения урожайности 37 ц/га составляет 300-330 мг/кг. Для получения этой урожайности достаточно вносить ранневесеннюю подкормку 30-45 кг/га д.в. азотных удобрений.
14. Увеличение содержания подвижного фосфора в почве и применение азотных удобрений способствовало повышению содержания общего азота, белка в зерне и сырого протеина в соломе озимой ржи. Фосфатные уровни и азотные удобрения оказали слабое влияние на зольность зерна, содержание фосфора и калия. Повышение содержания подвижного фосфора в почве положительно влияет на аминокислотный состав белка озимой ржи. Общая сумма аминокислот увеличилась с 752 до 903 г, незаменимых - с 227 до 259 г/кг белка. Применение азотных удобрений также не привело к ухудшению аминокислотного состава белка.
15. Наибольшая урожайность картофеля 350 ц/га может быть получена при содержании подвижного фосфора 330-340 мг/кг почвы. Для получения такой урожайности достаточно вносить N90P60K240, при этом получены наибольший биоэнергетический коэффициент (2,2) и наименьшая энергетическая себестоимость (1,9 МДж/кг). Повышение обеспеченности почв от средней до очень высокой в варианте с N90 снижает себестоимость 1 тонны продукции на 10% и повышает рентабельность на 35%.
16. Максимальное содержание сухого вещества 21,5 и 21,8 % было при этой же дозе удобрений на почве со средним и повышенным содержанием фосфора. Но наибольший сбор сухого вещества 75 ц/га за счёт роста урожайности получен при содержании фосфора в почве более 250 мг/кг. Повышение содержания фосфора в почве способствовало увеличению содержания крахмала и калия, снижению содержания нитратов и сырого протеина в клубнях картофеля.
17. Высокие природные запасы фосфатов материнских пород дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почв, сформированных на элювии пермских глин, являются важным резервом обеспеченности клевера фосфором. Главным условием получения высокой урожайности клевера на таких почвах является известкование. Оптимальный уровень содержания подвижного фосфора в пахотном слое составляет 101-150 мг/кг почвы.
18. Различная обеспеченность почвы подвижным фосфором не оказала влияние на содержание сырого протеина в сене клевера. Увеличение фосфора свыше 150 мг/кг снизило содержание каротина и нитратов, повысило содержание зольных элементов и клетчатки.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ
1. Для предотвращения деградации плодородия дерново-подзолистых почв необходимо проводить известкование и внесение органических удобрений. На окультуренных дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах необходимо проводить известкование один раз в 24 года по полной гидролитической кислотности. Для стабилизации гумуса насыщенность органическими удобрениями должна быть не мене 7,5 т/га.
2. Оптимальный уровень содержания подвижного фосфора в почве для ячменя составляет 101-200 мг/кг. При выращивании ячменя сорта Сонет на дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почвах при средней обеспеченности фосфором после озимой ржи для получения 3 т/га нужно возмещать азот и калий на 75%, фосфор - на 150%. Урожайность на уровне 4 т/га может быть получена за счёт увеличения дозы азота до 150 % от планового выноса. При возделывании данного сорта после клевера при содержании подвижного фосфора в почве 151-250 мг/кг для получения урожайности 3 т/га вынос азота и калия достаточно возмещать на 50%, а для урожайности не ниже 4 т/га - азот на 100%, калий на 150% без учётов коэффициентов использования из минеральных удобрений.
3. При возделывании ячменя на дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почвах с высоким содержанием подвижного фосфора после клевера на сорте Эколог требуется применять калийные удобрения в дозе 60-90 кг/га д.в., а сорта Биос 1 и Сонет возделывать без внесения удобрений.
4. Посевы озимой ржи желательно размещать на почвах с высоким содержанием подвижного фосфора. Оптимальный уровень содержания подвижного фосфора для данной культуры составляет >250 мг/кг. Для получения урожайности зерна озимой ржи ~ 37 ц/га при таком содержании фосфора в почве достаточно вносить азотные удобрения в дозе 30-45 кг/га д.в. в ранневесеннюю подкормку.
5. На окультуренных дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почвах при очень высокой обеспеченности подвижным фосфором в Предуралье для получения урожайности 350 ц/га достаточно вносить под картофель N90P60K240.
6. Для получения высокой урожайности клевера лугового достаточно довести уровень содержания подвижного фосфора в почве до 101-150 мг/кг.
ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Кичигина Л.А. (Михайлова Л.А) Содержание и превращение фосфора удобрений в условиях 8-мипольного севооборота на дерново-среднеподзолистой почве / Л.А. Кичигина // Вопросы агрохимии, физиологии растений и почвоведения: Сб. наун. тр. /Пермский СХИ. - Пермь, 1979. - Т. 148. - С. 80Ц86.
2. Кичигина Л.А. (Михайлова Л.А) Влияние удобрений на урожайность и качество озимой ржи в условиях севооборота на дерново-подзолистой почве / Л.А Кичигина // Вопросы агрохимии и почвоведения: Сб. научн. тр. /Пермский СХИ. - Пермь, 1980. - С. 103Ц110.
3. Кичигина Л.А. (Михайлова Л.А) Действие удобрений на плодородие дерново-подзолистой почве в условиях севооборота / Л.А Кичигина // Основы повышения плодородия почв в хозяйствах Уральского региона: Межвузовский сб. научн. тр. - Пермь, 1982. - С. 113Ц121.
4. Кичигина Л.А. (Михайлова Л.А) Урожайность зерновых культур и агрохимические показатели дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы при различных условиях питания /Н.Х. Дудина, Л.А. Кичигина //Повышение эффективности применения удобрений: Межвузовский сб. научн. тр. - Пермь, 1983. - С. 103Ц107.
5. Кичигина Л.А. (Михайлова Л.А) Изменение аминокислотного состава зерна озимой ржи Вятка-2 в зависимости от условий питания /Л.А. Кичигина //Повышение эффективности применения удобрений: Межвузовский сб. научн. тр.Ц Пермь, 1983. - С. 108Ц112.
6. Михайлова Л.А. Влияние удобрений на урожайность клевера и фосфатный режим дерново-подзолистых почв /Л.А. Михайлова, Л.В. Дербенёва, В.В. Мельникова. //Сб. научн. тр.: Эффективность использования органических и минеральных удобрений в Предуралье. - Пермь, 1991. - С. 78-84.
7. Михайлова Л.А. Эффективность удобрений на картофеле в зависимости от содержания фосфора в почве /Л.А. Михайлова, Е. Снимченко, В. Брезгин, О. Соколова. // 75 лет сельскохозяйственному образованию на Урале: Сб. научн. тр.: - Пермь, 1993. - С. 43.
8. Михайлова Л.А. Влияние удобрений и обеспеченности почвы подвижным фосфором на урожайность озимой ржи и яровой пшеницы /Л.В. Дербенёва, Л.А. Михайлова // Агрометеорологические условия и агротехнические факторы повышения урожайности полевых культур в Предуралье: Сб. научн. тр. - Пермь, - 1996. Ц С. 80-84.
9. Михайлова Л.А. Научно-методические основы земледелия в Предуралье /Ю.Н. Зубарев, А.А. Васильев, Л.А. Михайлова и др. - Пермь, 2001. - 201 с.
10. Михайлова Л.А. Оптимизация минерального питания на ячмене сорта Эколог / Л.А. Михайлова, П.А. Лейних // Совершенствование системы земледелия Уральского региона: Сб. научн. тр. Ц Екатеринбург, 2005. - С. 86-89.
11. Михайлова Л.А. Эффективность действия и взаимодействия удобрений на ячмене сорта Эколог / Л.А. Михайлова, П.А. Лейних // Достижения науки Ц агропромышленному производству: Материалы XLIV международной научно-технической конференции Ц Челябинск, 2005г. - Ч.3. Ц С. 170-174.
12. Михайлова Л.А. Оптимизация минерального питания ячменя при различном фосфорном режиме /Л.А. Михайлова Ю.А. Акманаева. //Экология: проблемы и пути решения: Материалы XIII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых: Сб. научн. тр. /Перм. ун-т, Перм. техн. ун-т и др. - Пермь, 2005. - Ч.1. Ц С. 7-9.
13. Михайлова Л.А. Влияние соотношения элементов питания в удобрении на урожайность ячменя /Л.А. Михайлова, П.А. Лейних //Агрохимические приёмы повышения плодородия почв и продуктивность сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтных системах земледелия: Материалы 40-ой научной международной конференции (ВНИИА). М.: ВНИИА, 2006. - С. 176-178.
14. Михайлова Л.А. Продуктивность ячменя в зависимости от различных соотношений элементов питания / Л.А. Михайлова Ю.А. Акманаева // Научное обеспечение реализации национальных проектов в сельском хозяйстве: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. /Ижевская ГСХА - Ижевск, 2006. - С. 153-156.
15. Михайлова Л.А. Эффективность доз азотно-калийных удобрений на ячмене сорта Сонет при различной обеспеченности почвы подвижным фосфором / Л.А. Михайлова Ю.А. Акманаева //Пермский аграрный вестник. - 2006. - Вып. ХVI. - Ч. I. - С. 9-12.
16. Михайлова Л.А. Оптимизация минерального питания - основа повышения урожайности ячменя сорта Эколог /Л.А. Михайлова, П.А. Лейних //Агроэкологические аспекты адаптивно-ландшафтного земледелия и органическое вещество пахотных почв Предуралья /Пермский НИИ сельского хозяйства. Ц Пермь: Издательство ПОНИЦАА, 2006. - С. 69-72.
17. Михайлова Л.А. Отзывчивость ячменя на возрастающие дозы азотных, фосфорных и калийных удобрений в полевом многофакторном опыте на дерново-подзолистой почве. /Л.А. Михайлова, П.А. Лейних //Агроэкологические аспекты адаптивно-ландшафтного земледелия и органическое вещество пахотных почв Предуралья /Пермский НИИ сельского хозяйства. Ц Пермь: Издательство ПОНИЦАА, 2006. - С. 168-172.
18. Михайлова Л.А. Влияние доз минеральных удобрений на урожайность и качество ячменя сорта Сонет / Л.А. Михайлова Ю.А. Акманаева. Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова, 2006. - №5. Ц С. 15-16.
19. Михайлова Л.А. Влияние известкования на фосфатный режим дерново-подзолистых почв разной степени окультуренности /Л.А. Михайлова, Л.В. Дербенёва //Аграрная наука Евро-Северо-Востока. Киров, 2007. - №10. - С. 28-32.
20. Михайлова Л.А. Химический состав картофеля при внесении удобрений на почвах с различным содержанием фосфора //Плодородие. - 2007. -№4 (37). - С. 2-3.
21. Михайлова Л.А. Урожайность картофеля в зависимости от доз азотных удобрений и содержания фосфора в почве //Плодородие. - 2007. Ц №4 (37). - С. 3-4.
22. Михайлова Л.А. Действие и последействие извести, навоза и минеральных удобрений на некоторые агрохимические свойства дерново-мелкоподзолистой тяжелосуглинистой почвы /Л.А. Михайлова, Л.В. Дербенёва //Плодородие. - 2007. - №6 (39). - С. 4-6.
23. Михайлова Л.А. Изменение урожайности ячменя под влиянием возрастающих доз удобрений /Л.А. Михайлова П.А. Лейних // Плодородие. - 2008. - №6 (39). - С. 6-7.
24. Михайлова Л.А. Действие азотных удобрений и фосфатных уровней на урожайность озимой ржи //Земледелие. - 2008. Ц №3. - С. 22.
25. Михайлова Л.А. Трансформация фосфора минеральных соединений в дерново-мелкоподзолистых почвах при длительном выращивании сельскохозяйственных культур без внесения фосфорных удобрений /Плодородие. - 2008 - №3 (42). - С. 6 -7.
26. Михайлова Л.А. Урожайность ячменя в зависимости от доз минеральных удобрений при возделывании на дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах со средним содержанием подвижного фосфора / Л.А. Михайлова, Ю.А. Акманаева //Плодородие. - 2008. Ц №3 (42). - С. 15-16.
27. Михайлова Л.А. Урожайность ячменя в зависимости от содержания подвижного фосфора в почве и доз удобрений / Л.А. Михайлова, Ю.А. Акманаева //Плодородие. - 2008. - №4 (43). - С. -6-7.
28. Михайлова Л.А. Влияние минеральных удобрений на кормовые качества ячменя сорта Сонет/ Л.А. Михайлова, Ю.А. Акманаева, С.Г. Аликина //Сохранение плодородия земель сельскохозяйственного назначения как национального достояния Пермского края: Сб. научн. статей и передового опыта сельскохозяйственных предприятий. Пермь: ОТ и ДО, 2008. - С. 72-76.
29. Михайлова Л.А. Влияние длительного применения удобрений на агрохимические свойства дерново-мелкоподзолистой тяжелосуглинистой почвы / Л.А. Михайлова, Л.В. Дербенёва. //Сохранение плодородия земель сельскохозяйственного назначения как национального достояния Пермского края: Сб. научн. статей и передового опыта сельскохозяйственных предприятий. Пермь: ОТ и ДО, 2008. - С. 105-112.
30. Михайлова Л.А. Урожайность и качество озимой ржи при разных уровнях содержания фосфора в почве и дозах азотных удобрений /И.В. Осокин, Л.А. Михайлова //Эффективность адаптивных технологий в растениеводстве и животноводстве: Сб. научн. статей. /Ижевская ГСХА - Ижевск, 2008. - С. 115-122.
31. Михайлова Л.А. Эффективность минеральных удобрений на клевере в зависимости от содержания подвижного фосфора в почве /И.В. Осокин, Л.А. Михайлова //Эффективность адаптивных технологий в растениеводстве и животноводстве: Сб. научн. статей. /Ижевская ГСХА - Ижевск, 2008. - С. 122-128.
32. Михайлова Л.А. Влияние удобрений и обеспеченности почвы подвижными формами фосфора и калия на урожайность озимой ржи и яровой пшеницы / Л.В. Дербенёва, Л.А. Михайлова, В.Г. Изотов //Пермский аграрный вестник. - 2008. - Вып. LХVI. - Ч. I. - С. 73-77.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству