Содержание к диссертации
Введение
1. История и состояние изученности вопроса 9
1.1 Биологические особенности полыни гладкой 11
1.2 Комплексный метод диагностики минерального питания растений 18
2. Объекты, методы и условия проведения исследований 24
2.1 Агрохимическая характеристика почв 24
2.2 Метеорологические условия в годы проведения исследований 26
2.3 Общие сведения о методике полевых опытов и лабораторных исследований 33
3. Диагностика потребности полыни гладкой в удобрениях на основе полевого опыта 37
3.1 Влияние минеральных удобрений на продуктивность полыни гладкой .38
3.2 Оценка доли участия каждого элемента питания NPK в формировании прибавки урожайности полыни гладкой 45
3.3 Биометрическая диагностика потребности полыни гладкой в удобрениях 49
4. Диагностика потребности полыни гладкой в удобрениях на основе химического анализа почвы 67
4.1 Связь в системе почва - удобрение 67
4.2 Математические модели связи в системе почва - удобрение - урожай и уровни обеспеченности элементами питания растений 74
4.3 Диагностика минерального питания полыни гладкой и расчет доз удобрений при основном внесении 78
4.4 Нормативные агрохимические и физиологические показатели для определения потребности полыни гладкой в элементах минерального питания 82
5. Анализ растений как метод определения потребности полыни гладкой в удобрениях (растительная диагностика) 95
5.1 Содержание основных элементов питания в растениях в зависимости от фазы роста и применяемых удобрений 96
5.2 Оптимальные уровни и соотношения элементов питания в растениях и их связь с урожаем 106
5.3 Использование химического анализа растений в практике применения удобрений 114
5.4 Диагностика качества урожая 117
6. Биоэнергетическая и экономическая оценка эффективности применения минеральных удобрений под полынь гладкую 124
Общие выводы 130
Рекомендации производству 133
Библиографический список 134
Приложения 154
- Оценка доли участия каждого элемента питания NPK в формировании прибавки урожайности полыни гладкой
- Математические модели связи в системе почва - удобрение - урожай и уровни обеспеченности элементами питания растений
- Оптимальные уровни и соотношения элементов питания в растениях и их связь с урожаем
- Использование химического анализа растений в практике применения удобрений
Введение к работе
«Никакое питательное вещество не действует отдельно само по себе; все питательные вещества должны находиться в распоряжении растения в нужных количествах и в нужное время.»
Ю. Либих
В обширном арсенале лекарственных средств, применяемых в медицинской и ветеринарной практике для профилактики и лечения различных заболеваний, около 40% приходится на препараты растительного происхождения. В последнее время, несмотря на высокие достижения химии в синтезе лекарств, хорошо видна тенденция более широкого использования в медицине веществ природного происхождения (П.С. Чиков, 1982).
Лекарственные препараты из растительного сырья обладают стойким терапевтическим действием, малотоксичны, оказывают меньше отрицательных побочных эффектов и поэтому в лечении многих заболеваний являются приоритетными (М.А. Кузнецова, 1984; Р.А. Музычкина, 2004).
Успех применения растительных лекарств зависит в первую очередь от качества лекарственного сырья, в значительной мере определяемого агротехникой (П.И. Сараев, 1952; М. Akos, 1999; В.Б. Загуменников, 1996; 2001), особенно от условий минерального питания. Д.Н. Прянишников (1963; 1965) указывал, что из всех агротехнических мероприятий наиболее существенное влияние на химический состав растений оказывают минеральные удобрения.
Необходимо отметить, что для регулирования жизнедеятельности растений минеральное питание является одним из наиболее доступных факторов. С помощью удобрений можно не только изменить направленность процессов обмена веществ в желаемую сторону, с целью повышения урожайности, но и воздействовать на химический состав, который определяет качество урожая, т.е. усиливать накопление в растениях ценных веществ.
Поэтому, наряду с вопросами повышения продуктивности лекарственных
5 растений, целесообразно изучение зависимости содержания лекарственных веществ в растениях от условий их произрастания и правильной системы применения удобрений на основе почвенной и растительной диагностики.
Многолетние исследования показали, что большая роль в повышении урожайности лекарственных культур принадлежит удобрениям (Н.Я. Ицков, П.Т. Кондратенко, 1954; Б.А. Винтерголлер, 1976; Л.В. Полуденный, Ю.П. Журавлев, 2000; Т.П. Егошина, А.В. Помелов, 2003).
В исследованиях, проведенных в Карагандинском НИИ растениеводства и селекции с полынью гладкой, была установлена ее высокая отзывчивость на внесение минеральных удобрений. Однако при этом не были изучены вопросы дозировки и сочетания используемых удобрений.
Известно, что химический состав растений является функцией химического состава почвы: Хр=/(Хп), а величина и качество растений (У) зависит от содержания и соотношения химических элементов, поступивших непосредственно в растительный организм (Хр), и может быть выражена в виде общей формулы: У=/(Храст). Отсюда нарушение баланса минеральных веществ в почве неизбежно приведет к изменению химического состава, к нарушению жизненных процессов внутри растительного организма и тем самым к снижению продуктивности и качества урожая (Ю.И. Ермохин, 1991, 1995).
В связи с этим возникает необходимость разработки и внедрения системы "ПРОД"- ОмГАУ (почвенно-растительной оперативной диагностики) при возделывании лекарственных растений и установление функциональных зависимостей, связывающих урожайность и качество продукции с количеством применяемых удобрений.
Актуальность темы. Промышленная культура лекарственных растений на данном этапе еще не достаточно развита, в основном идет заготовка сырья в природных условиях произрастания. Но есть ценные эндемичные виды растений, которые имеют небольшой ареал распространения, заготовка их сырья в естественных условиях сопряжена с целым рядом трудностей. В этом случае
возделывание лекарственных растений позволяет расширить сырьевую базу для нужд медицины (Н.С. Ющенко и др. 1993; 1994; 1997; Г.В. Елсаков и др., 2001; Г.З. Мангазбаева, 2002).
Повышение продуктивности растительной сырьевой базы фармакологического производства во многом определяется эффективным применением минеральных удобрений. В связи с этим особую актуальность приобретают вопросы диагностики минерального питания лекарственных растений. Разработанный учеными Н.К. Болдыревым (1972), Ю.И. Ермохиным (1975, 1983), В.В. Церлинг (1978) и другими исследователями комплексный метод диагностики минерального питания растений, объединяющий методы полевого опыта, почвенной и растительной диагностики, позволяет на основе функциональных зависимостей рассчитывать и корректировать дозы удобрений в процессе вегетации возделываемых растений.
Данный метод детально разработан для многих сельскохозяйственных культур: овощных, зерновых, кормовых и для картофеля в условиях Западной Сибири и Северного Казахстана (Н.К. Болдырев, 1961, 1972; Ю.И. Ермохин, 1968, 1983; Л.Ф. Карчевский, 1969; З.И. Журбицкий, В.М. Лавриченко, 1977; Л.М. Лихоманова, 1986; С.Д. Масалкин, 1986; В.П. Кормин, 1988; Э.С. Про-берж, 1991; И.А. Свешников, 1993; Н.К. Трубина, 1993; И.А. Павлик, 1996; И.А. Бобренко, 1997; Н.В. Михальская, 2003). В то время как диагностика потребности в минеральных удобрениях лекарственных растений остается практически не изученной, что определило цель и задачи проводимых нами исследований.
Цель исследований. Разработать научно обоснованную комплексную систему применения минеральных удобрений с целью повышения продуктивности полыни гладкой и получения урожая надземной массы с высоким содержанием арглабина на темно-каштановых почвах Центрального Казахстана.
Задачи исследований:
выявить действие и последействие удобрений на урожайность и качество полыни гладкой;
установить взаимосвязь между химическим составом почвы, растений, дозами применяемых минеральных удобрений, величиной и качеством урожая надземной массы полыни гладкой;
установить для полыни гладкой оптимальные уровни и соотношения основных элементов питания в темно-каштановой почве и в растениях по фазам развития для диагностирования потребности ее в удобрениях;
установить нормативные количественные показатели выноса основных элементов питания урожаем, коэффициенты использования питательных веществ из почвы (КИП) и из удобрений (КИУ) и интенсивность действия единицы удобрений на содержание основных элементов питания в почве и растениях;
дать оценку биоэнергетической и экономической эффективности применяемых удобрений на основе почвенно-растительной диагностики.
Научная новизна исследований. Впервые с помощью полевых опытов выявлены математические закономерности в действии минеральных удобрений на продуктивность полыни гладкой. Установлено оптимальное содержание и уравновешенный баланс валовых элементов питания в растениях по фазам развития полыни гладкой. Установлена функциональная зависимость величины урожая полыни от содержания элементов питания в исследуемых растениях на ранних этапах развития; определены нормативные показатели выноса основных элементов питания урожаем, коэффициенты использования питательных веществ как из почвы, так и из удобрений, установлены показатели интенсивности действия единицы удобрений ("Ь") на содержание основных элементов питания в почве и растениях на темно-каштановых почвах Центрального Казахстана. Все это позволяет на основе разработанного комплексного метода диагностики питания полыни гладкой программировать урожай и оперативно корректировать режим питания.
Практическая значимость и реализация результатов работы. На основе агрохимических исследований почв и растений получены математические модели, отображающие взаимосвязи содержания N, Р, К в системе почва-
8 растение, что дает возможность быстро, с достаточной точностью определять дозы минеральных удобрений для основного внесения и для коррекции режима питания в период вегетации. Данные модели позволяют в процессе роста и развития полыни гладкой диагностировать потребность в элементах питания, разрабатывать рекомендации по рациональному применению удобрений и тем самым избегать чрезмерной концентрации химических веществ в почве и растениях, а так же снижать затраты на удобрения.
Апробация работы. Основные результаты исследований и положения работы были представлены докладами с обсуждениями на III Всероссийской научной молодежной конференции «Под знаком » (г.Омск, 2005 г) и на ежегодных научно-практических конференциях ППС и аспирантов ОмГАУ (2002-2006 гг.). По материалам диссертации опубликовано 4 печатные работы.
Автор выражает искреннюю благодарность за методическое руководство и всестороннюю помощь своему научному руководителю доктору с.-х. наук, профессору, заслуженному деятелю науки РФ, академику Российской и Международной академии аграрного образования, лауреату премии имени академика Д.Н.Прянишникова Юрию Ивановичу Ермохину, глубокую признательность зам. директора по науке кандидату биологических наук Николаю Степановичу Ющенко и сотрудникам Карагандинского НИИ растениеводства и селекции Республики Казахстан. За регулярную помощь в проведении лабораторных исследований автор благодарит преподавателей и лаборантов кафедры агрохимии Омского государственного аграрного университета.
Оценка доли участия каждого элемента питания NPK в формировании прибавки урожайности полыни гладкой
Потребность сельскохозяйственных культур в элементах питания, по мнению многих авторов (А.В. Соколов, 1970; К.П. Магницкий, 1972; Н.Д. Спи-ваковский, 1973; К.П. Афендулов, А.И. Лантухова, 1973), можно определить с помощью диагностической схемы (0, NP, NK, РК, NPK). Однако оценка эффективности того или иного элемента в зависимости от сопутствующих питательных веществ в почве или вносимых удобрений по прибавкам урожая является не совсем закономерной. Нужно знать действие каждого элемента питания на урожайность в зависимости от фона в парных и тройных сочетаниях, т.е. долю участия его в создании максимальной прибавки. Используя методику оценки доли участия каждого элемента питания NPK в формировании прибавки урожая (Ю.И. Ермохин, 2004), рассмотрим интерпретацию данных на примере нашего полевого опыта с полынью гладкой. Данный способ оценки отдельных видов удобрений считается в настоящее время единственным способом и широко используется в агрохимии. Однако он не может характеризовать процент участия отдельно азота, фосфора и калия в создании прибавки урожая, о чем свидетельствует экспериментальный материал несовпадения суммы, вычисленной при помощи его прибавок (Расчет 2) от азота, фосфора и калия (- 1,1) с прибавкой урожая (Расчет 1) от NPK (2,7). Это связано с тем, что на урожайность культуры влияет не только количественная сторона содержания элементов питания в почве, но и качественная - их соотношения. Из этой схемы мы можем определить влияние элементов питания на фоне двух других на урожайность полыни гладкой:
Трудно признать, что по разности между NPK- РК эффективность принадлежит только азоту, а между NPK- NK - только фосфору. Добавление азота к РК или фосфора к NK изменяет эффективность как РК, так и NK, и, следовательно, разница между NPK и РК или NPK и NK принадлежит и азоту, и РК, так и фосфору, и NK. Нарушая соотношение элементов питания в почве путем применения различных удобрений, получаем новую ситуацию во взаимодействии удобрений. В связи с чем, возникает необходимость учитывать эффективность каждого элемента (азота, фосфора и калия) при парных сочетаниях, т.е. на фоне отдельных двух других элементов. Сопоставляя прибавки урожая полыни гладкой от отдельных пар удобрений (NP = 4,3 т/га, NK = 2,5, РК = 2,4), вычисляем среднее влияние азота на фоне фосфора (NP) и калия (NK), фосфора на фоне азота (PN) и калия (Рк) и калия на фоне азота (KN) и фосфора (КР) в отдельности. Таким образом определяем среднюю величину прибавки урожая от азота в NP и NK, от фосфора в NP и РК и от калия в NK и РК, отнимая в первом случае РК, затем NK и NP, и полученные разницы разделим на два. Вычисленные показатели средней эффективности NPK, PNK И KNP являются фактически теми частями прибавок урожая, которые были получены от соответствующих парных сочетаний NP, NK, РК (см. выше): Расчет 3 показывает, что сумма эффектов от Np, к + PN, к + Км, р равна 4,6 т/га - это составляет половину суммы прибавок от парных вариантов NP + NK + РК, равную 9,2 т/га (расчет 4). Для определения средней эффективности каждого элемента питания на всех фонах следует вычислить средний эффект азота на фонах РК, Р, К, фосфора на фонах NK, N, К и калия на фонах NP, N, Р (расчет 5):
Таким образом, средние прибавки урожая полыни гладкой от N, Р, К на всех фонах (расчет 5) являются составными частями прибавки от NPK (2,7 т/га; расчет 1). Согласно способа расчета 5 (среднего эффекта элементов питания на всех фонах), представляется возможность расчленить прибавку 2,7 т/га от NPK на отдельные величины, которые были получены от азота, фосфора и калия: Следовательно, урожайность полыни гладкой за счет удобрений увеличилась на 38,2 %. Максимальную прибавку урожая обеспечивает азот (22,1 %) на различных фонах РК, Р и К, затем фосфор (20,7 %) на фонах NK, N, К. Низкая эффективность была от калийных удобрений (- 4,6 %) независимо от азотно-фосфорных фонов. Из экспериментальных данных видно, что суммы NPK (азотно-фосфорно-калийных удобрений) на урожайность полыни, по сравнению с неудобренным вариантом (расчет 1), составляет 2,7 т/га. Если сравнить эффективность удобрений на фоне двух других (расчет 2), затем на фоне отдельных элементов (расчет 3) и среднюю эффективность на всех фонах NPK (расчет 1), то обнаруживается взаимосвязь между показателями, имеющими общую величину прибавки урожая - 2,7 т/га: Таким образом, можно заключить, что предлагаемая методика анализа экспериментальных данных полевых опытов с удобрениями по пятерной схеме позволяет получить важные сведения об эффективности видов удобрений на разных фонах, о доле участия каждого элемента удобрений в формировании прибавки урожая на данной почве и о количественной характеристике минимумов питательных веществ в почве и проблеме взаимодействия удобрений.
Математические модели связи в системе почва - удобрение - урожай и уровни обеспеченности элементами питания растений
Одна из основных задач наших исследований - прогнозирование отзывчивости полыни гладкой на внесение минеральных удобрений в конкретных почвенных условиях. Увеличение урожайности полыни гладкой от применения удобрений происходит не бесконечно, а только до определенного уровня содержания питательных веществ в почве и растениях, выше которого наблюдается прекращение роста урожайности растения или даже ее снижение. В связи с этим возникает необходимость нормирования содержания химических элементов в почве и растениях с учетом конкретных природных условий и величин формирования урожая. Это даст возможность управлять процессом развития растений, формированием величины и качества урожая, эффективным плодородием. С помощью математических методов были установлены взаимосвязи между содержанием доступных элементов питания в почве (приложение 6) и урожайностью полыни гладкой, что позволяет объективно оценивать экспериментальные данные химического анализа почвы, диагностировать эффективность удобрений, прогнозировать урожайность. Используя статистический метод анализа исследуемой системы (средние данные за 2002-2004 гг) нами получены эмпирические уравнения регрессионного типа зависимости формирования урожайности сухого вещества полыни гладкой Уі и У2 (т/га) от содержания в слое почвы 0 - 30 см N-NO3 (Хі), и Р205 (Х2) (уравнения 42-43, рисунки 13-14): Рис. 14. Номограмма зависимости урожайности полыни гладкой (У, т/га) от содержания подвижного фосфора (X, мг/кг) в слое почвы 0-30 см в период весеннего отрастания: первого-третьего года использования Если же рассматривать влияние элементов питания почвы на урожайность (У, т/га) данной культуры в пределах содержания нитратного азота (N) и подвижного фосфора (Р), соответственно до 4,5 мг/кг и 70 мг/кг почвы, то наблюдается прямая зависимость между этими параметрами (уравнения 44; 45): Полученные на основе средних многолетних данных уравнения (44; 45) свидетельствуют о том, что при увеличении содержания N-NO3 и Р2О5 в почве на 1 мг/кг, урожай сухого вещества полыни гладкой в среднем увеличивается на 0,68 т/га и 0,163 т/га, а математические модели (42- 45) позволяют прогнозировать величину урожайности полыни гладкой в зависимости от содержания элементов питания в слое почвы 0-30 см (рисунки 13-14; таблица 12). Таким образом, наши исследования показали, что для хорошего роста и развития полыни гладкой и в целом формирования ее высокого урожая в темно-каштановой почве должно содержаться определенное количество и в оптимальном соотношении нитратного азота, подвижного фосфора и обменного калия. В связи с особенностью формирования величины урожая многолетней культуры - полыни гладкой, необходимо получить математические модели, отображающие зависимости формирования урожая от содержания элементов питания в почве и растениях по годам выращивания данной культуры.
Такие математические модели позволят связать конечный результат (величину урожая по годам формирования) с действующими величинами (результатами химического анализа содержания элементов питании в почве) и сделать выбор математических моделей согласно возрасту и биологическим особенностям культуры (таблица 11). Уравнения 44; 45 дают возможность выполнить прогноз формирования биомассы урожая полыни гладкой в зависимости от содержания нитратного азота и подвижного фосфора в почве (таблица 12). Путем сравнения прогнозируемых результатов с фактическими урожайными данными определены ошибки прогноза. 78 Обработка данных химического анализа почвы, величин урожая и окупаемости применяемых удобрений позволила нам определить в период весеннего отрастания оптимальные уровни содержания и соотношения элементов питания в слое почвы 0-30 см для полыни гладкой (таблица 13). Таким образом, с учетом возраста растительного организма, в том числе корневой системы, оптимальное содержание N-NO3 в почве для полыни гладкой первого-третьего года жизни имеет следующую закономерность (в %): 100 — 95 —» 85, для Р2О5 в пределах 100 —» 95 %. Установленные оптимальные величины и соотношения N-NO3 и Р2О5 в почве позволяют диагностировать действие удобрений и нормировать их дозы внесения в почву. Только при гармоничном сочетании необходимых растению питательных веществ в течение длительного времени обеспечивается оптимальный рост растений, поэтому дозы удобрений должны согласовываться с величиной и соотношением доступных запасов этих элементов питания в почве (Ю.И. Ермохин, 1983). Работами ряда авторов (З.И Журбицкий, 1963; Н.К. Болдырев, 1964; 1966; В.В. Церлинг, 1962; 1978; Ю.И. Ермохин, 1968; 1973; 1983; К.П. Магницкий, 1972; А.В. Петербургский, 1973 и др.) было установлено, что часто при внесении одного элемента в почву увеличивается и поступление другого в растения, а несбалансированность элементов в почве сказывается отрицательно на потреблении ряда элементов, содержащихся в ней в достаточном количестве. По мнению А.Е. Кочергина (1983), Ю.И. Ермохина (1983), диагностирование обеспеченности растений азотом возможно только с учетом содержания в почве доступного фосфора. Исследования показали, что оптимальное соотношение основных элементов питания в почве в период весеннего отрастания полыни гладкой, обеспечившее максимальный урожай абсолютно сухого вещества имеет следующий вид (уравнение 54):
На росте и развитии сельскохозяйственных культур сказывается два вида недостатка элементов питания: абсолютный дефицит и относительный недостаток. При абсолютном дефиците какого-либо элемента под полынью гладкой первого года использования достаточно довести его содержание в почве до оптимального уровня: N-NO3 до 4,5 мг/кг, a P2Os до 70 мг/кг почвы. Чтобы определить степень абсолютного недостатка того или иного элемента питания необходимо установить коэффициент действия удобрений (Кд) по формуле (55) (Ю.И. Ермохин, 1995): При относительном недостатке элементов питания в почве и нарушении их сбалансированного соотношения необходимо внести недостающий элемент и восстановить равновесие. Для этого коэффициент действия удобрений определяется по формуле 56:
Оптимальные уровни и соотношения элементов питания в растениях и их связь с урожаем
Определение оптимального содержания и соотношения элементов питания в растениях является основой диагностики минерального питания (F.H. Emmert, 1959; А.В.Соколов 1965; A.B. Петербургский 1985; К.П. Магницкий 1972; В.В. Церлинг, 1979; Ю.И. Ермохин, 1975, 1995 и др. ). Оптимальные уровни элементов питания в растениях различны, они зависят от культуры, ее фазы развития, уровня урожайности и методов определения элементов питания (И.С. Шатилов, А.И. Столяров, А.А. Зиганшин, 1986; В.В. Церлинг, 1990; Ю.И. Ермохин, 1995). В связи с этим нами была проведена оценка химического состава растений с учетом формирования продуктивности полыни гладкой. Химический состав растений (X) является функцией химического состава почвы (П): X = {{П почвы), а урожайность (У) - функцией химического состава растений: У = {(Храст), следовательно, химические элементы в растениях должны находиться в определенном количестве и сочетании.
При дефиците этих элементов нарушается нормальная жизнедеятельность организма. Влияние поступившей дозы химического элемента на урожайность культуры отображается на графике в виде колоколообразной кривой «доза - ответная реакция растений» (рисунок 15). На рисунке 15 показано: а - голодание (предел выживания) организма из-за дефицита элемента; фаза б - положительная реакция на увеличение дозы элемента; фаза в - оптимальный уровень содержания элемента; фаза гид- начало и кризис токсического действия элемента. Как следует из рисунка 15, связи У = {{Храст) не являются линейными функциями. Дефицит или избыток «жизненно необходимого элемента» наносит вред растительному или животному организму. Поступающие в растения в большой концентрации химические элементы разбалансируют растения с физиологической точки зрения. В подобном случае фаза а отсутствует и кривая доза - ответная реакция имеет вид «плато» (фаза в) нередко с более или менее резкими спадами фаз гид ответной реакции в зависимости от химического элемента или его соединения. Высокие химические нагрузки на почву способствуют ее загрязнению и «перекорму» растений, что приводит к снижению их продуктивности и ухудшению качества продукции. В таблице 28 и в уравнениях 91-108 показаны связи между урожайностью и валовым содержанием азота и фосфора в целом растении полыни гладкой, которые описываются уравнениями квадратичной параболы.
Кроме того, в период уборки наблюдалась высокая зависимость урожайности от содержания азота и фосфора в листьях, а так же в соцветиях растений (приложение 11). Из рисунка 15 можно заключить, что зависимость продуктивности полыни гладкой от уровня содержания азота и фосфора растений носит нелинейный характер. Анализируя первую производную функцию У = f(X), можно установить уровень содержания химических элементов в растениях, соответствующий максимальному уровню урожайности Утах. На рисунках 15 и 16 первое критическое значение индекса содержания азота и фосфора обозначено Хопт. При содержании элемента X Хопт растения полыни гладкой развиваются нормально. Таким образом, на данном уровне воздействия азота и фосфора на полынь гладкую (Хопт) урожайность принимает оптимальную величину (Хтах). При дальнейшем увеличении содержания N и Р в растениях урожайность снижается (рисунок 15, Г, Д, Е). При более высоких концентрациях данных элементов (X Хопт) проявляется отрицательная ответная реакция растений величиной продуктивности. Второму уровню развития растений соответствует фаза г (рисунок 15), именуемая критическим уровнем (Хкр) содержания химических элементов (азота и фосфора) в растениях. При значениях содержания азота или фосфора в растениях от X до Хкр, т.е. Хопт X Хкр уровень функционирования агроценозов характеризуется как допустимый (Д). При содержании в растениях полыни в фазу цветения X Хкр (рисунок 16, Г, Д, Е), продуктивность растений резко снижается. Наши исследования показывают, что связь урожайности сухого вещества полыни гладкой с содержанием в растениях N и Р носит линейный характер в том случае, если зависимость этих параметров рассматривается в фазе а от X до Хопт (в области низких - оптимальных) величин. Так в таблице 29 представлены математические модели, отображающие зависимость урожайности полыни гладкой от содержания азота и фосфора в растениях в пределах Хощ..
Использование химического анализа растений в практике применения удобрений
В основу применявшейся нами методики расчета доз и сочетаний минеральных удобрений положены принципы комплексного метода диагностики «ПРОД»: данные химического анализа почвы до посадки культуры используются для расчета норм удобрений, а химический состав целых растений используется позднее - для корректировки условий минерального питания в течение вегетации.
Зная оптимальное содержание элементов питания в растениях и их уравновешенное состояние, можно с успехом прогнозировать действие и очередность внесения удобрений. Для этого применяется коэффициент потребности в элементе (Кп), показывающий, на сколько отклоняется фактическое содержание или соотношение элементов в целых растениях от оптимальных величин (131): Если Кп 1, то растения нуждаются в данном элементе и тем сильнее, чем больше коэффициент. При Кп 1 - потребность культуры в этом элементе отсутствует. Наибольший Кп указывает на тот элемент, который находится в первом минимуме. Это значит, что при фактически сложившемся балансе элементов питания в растении, их вынос растением не соответствует тем величинам, какие должны быть при оптимальном уровне питания (Ю.И. Ермохин, 1995; 2005). наших опытах при проведении исследований в первый год выращивания полыни гладкой на неудобренном варианте содержание азота в растениях было низкое - 2,17%.
Исходя из фактического соотношения между N : Р в растениях можно было отметить, что оно составило 6 (%N : %Р = 2,17% : 0,36% = 6,0), при оптимальном соотношении в период весеннего отрастания растений, равном 7. С целью создания сбалансированного питания по азоту, требовалось дополнительно определить коэффициент потребности в данном элементе (Кп). Исходя из оптимального соотношения, он составил: При определении Кп с учетом оптимального и фактического содержания этих элементов в растениях в раннюю фазу развития, он также указывал нанизкий уровень содержания азота: КПр - 1, следовательно, растение не нуждается в данном элементе, что указывает на оптимальный уровень его содержания. Таким образом, химический анализ растений показал, что с помощью самого растения полыни гладкой в первый год ее использования (в период весеннего отрастания) можно было сделать прогноз положительного действия, прежде всего азотных удобрений (таблица 32). Исследования показали, что в период роста и развития полыни гладкой на темно-каштановой почве данная культура особо нуждалась в азоте. Применение N9o на фоне Р6о за все три года роста и развития полыни гладкой с учетом действия и двух лет последействия удобрений суммарно дало урожайность 12,45 т/га (0,45т + 6,4т + 5,6т), что выше контрольного варианта (без удобрений) на 5,34 т/га (0,31т + 3,9т + 2,9т) или на 75,1%. где Кп - величина отклонения фактического уровня питания от оптимального в растениях, характеризующая степень потребности в питательном элементе; Я- норма потребления элементов питания полынью гладкой в фазу интенсивного роста во 2-3 годы ее развития, выявленная для высоких урожаев и равная 78 кг/га. Пример: Содержание в растениях: %N-2,17; .? Д Оптимальный уровень: 117 Таким образом, с помощью полевых опытов, почвенной и растительной диагностики были выявлены условия питания культуры, рассчитаны дозы и эффективность минеральных удобрений внесенных в качестве основного и в подкормку. Использование комплексного метода системы «ПРОД» в практике применения удобрений многолетней культуры полыни гладкой позволяет разработать гибкую систему удобрения полей для получения планируемых урожаев высокого качества. будут служить моделями для синтеза полезных человеку соединений. Несомненными преимуществами получения лекарств из растений являются широкий спектр их биологической активности и экологическая безопасность изготовления. В настоящее время, несмотря на огромные успехи химиков-синтетиков, из растений получают более трети лекарственных препаратов, структура многих из них настолько сложна, что растения еще долго будут их единственным источником.
Целебное действие лекарственных растений обусловлено присутствием в них биологически активных веществ, относящихся обычно к продуктам специализированного (вторичного) обмена. Реакции и соединения первичного обмена являются общими для всех живых организмов. В то же время существует огромное число метаболических путей, приводящих к образованию соединений, присущих лишь немногим видам растений. Чем больше химических реакций необходимо для синтеза какого-либо вторичного соединения, тем более ограничено его распространение (М. Лукнер, 1979; В.А. Пасешниченко, 2001). Так выделенный из полыни гладкой специфический сесквитерпеновый лактон - арглабин, обладающий противоопухолевой активностью, является одним из основных показателей ее качества. Это лактон гваянового типа, пред
