Содержание к диссертации
Введение
1 История и состояние изученности вопроса 8
1.1 Биологические особенности редиса 9
1.2 Особенности питания и влияние удобрений на продуктивность редиса 11
1.3 Сортовые особенности минерального питания культур 18
1.4 Диагностика обеспеченности растений минеральным питанием 26
2. Объекты, условия и методы проведения исследований 32
2.1 Агрохимическая характеристика почв 32
2.2 Метеорологические условия в годы проведения исследований 35
2.3 Общие сведения о методике полевых опытов 42
3 Диагностика потребности редиса в удобрениях на основе полевого опыта 49
4 Диагностика потребности редиса в удобрениях на основе химического анализа почвы 62
4.1 Влияние удобрений на содержание элементов питания в почве 65
4.2 Связь величины урожая различных сортов редиса с содержанием элементов питания в почве и уровни обеспеченности ими растений 69
4.3 Диагностика условий минерального питания и расчёт доз удобрений при основном внесении 74
4.4 Нормативные агрохимические показатели для определения потребности растений редиса в удобрениях 79
5 Диагностика потребности редиса в удобрениях на основе химического анализа растений 88
5.1 Химический состав листьев растений в связи с применением удобрений 89
5.2 Химический состав растений в связи с применением удобрений 97
5.3 Оптимальные уровни и соотношение элементов питания в растениях и их связь с урожаем 104
6 Влияние удобрений на качество и структуру урожая редиса 126
6.1 Влияние удобрений на качество различных сортов редиса 126
6.2 Влияние удобрений на структуру урожая различных сортов редиса 139
7 Экономическая оценка применения удобрений под редис 145
Выводы 150
Предложения производству 152
Библиографический список 154
Приложения 176
- Особенности питания и влияние удобрений на продуктивность редиса
- Диагностика потребности редиса в удобрениях на основе полевого опыта
- Диагностика условий минерального питания и расчёт доз удобрений при основном внесении
- Оптимальные уровни и соотношение элементов питания в растениях и их связь с урожаем
Особенности питания и влияние удобрений на продуктивность редиса
Хотя редис имеет очень короткий вегетационный период, но высокая интенсивность поглощения им питательных веществ обуславливает требовательность этой культуры к плодородию почвы. В.Г Рошка /147/ установил, что редис характеризуется высокой интенсивностью использования питательных веществ в единицу времени. Например, сорт Розово-красный с белым кончиком выносит с площади 1 га в зависимости от доз удобрений 656-1240 г азота, 58- 147 г фосфора и 628-1139 г калия в сутки, что в 3-4 раза интенсивнее, чем у капусты. По В.А. Борисову /22/ средние уровни потребления питательных веществ редисом составляют: N - 1160, Р2О5 420, К20 - 1100 г в сутки.
Каждый элемент питания влияет на растения редиса. Избыток азота приводит к усиленному росту листовой массы, ухудшает лёжкость корнеплодов. Недостаточность азота резко снижает урожайность, корнеплоды при этом плохо формируются, сильно древеснеют, ткани, листья слабо растут, имеют желтоватую окраску. Фосфор уравновешивает избыток азота, положительно влияет на формирование семян, повышает устойчивость растений к поражению болезнями, улучшает химический состав корнеплодов, способствуя синтезу сахарозы. Недостаток фосфора замедляет рост и развитие растений. Калий выполняет важные функции в обмене веществ, в накоплении Сахаров, в сохранении нежной консистенции ксилемы корнеплодов, способствует активному процессу фотосинтеза, повышает устойчивость редиса к болезням и неблагоприятным погодным условиям. Недостаток калия проявляется менее сильно, чем недостаток азота, а небольшой его избыток усиливает приток фосфора и азота к молодым тканям. Кальций влияет на почвенную кислотность, улучшает усвоение калия, способствует накоплению Сахаров /1 54/.
Условия питания растений уже на ранних этапах развития способствуют закладке основ количественных и качественных изменений, которые проявляются затем в течение вегетации и отражаются на конечном результате - величине и качестве урожая.
По данным В.А. Борисова, Н.П. Петрова, B.C. Новикова /23/ на дерново-луговой почве прирусловой поймы р. Оки в первоначальный период роста и развития редиса внесении Р]0 при посеве на фоне N90P50K120 увеличило всхожесть семян на 11 % и урожайность корнеплодов на 34 %. При внесении в рядки нитрофоски (NioPioKn) урожайность корнеплодов редиса увеличилась только на 21 %. Разбросное внесение суперфосфата тоже не давало такого эффекта как рядковое.
Исследованиями на выщелоченном чернозёме Омской области установлено, что припосевное внесение суперфосфата в рядки в дозе 25 кг/га увеличили полевую всхожесть с 58,5 до 64,0 - 68,3 %, а затем и урожайность корнеплодов с 5,2-5,4 до 7,4-8,5 т/га /149/. Это связано с малой подвижностью фосфора в почве, а внесение суперфосфата в рядки приближает этот элемент к проросткам редиса. Эффективность рядкового фосфорного удобрения обуславливается и тем, что фосфор стимулирует рост и развитие корневой системы проростков, способствует более глубокому проникновению корней в почву, что приводит к лучшему снабжению молодых растений водой и питательными элементами. Установлено, что если азот вызывает утолщение корней, то фосфор способствует их удлинению и интенсивному росту корневых волосков. На доступность подвижных фосфатов для молодых растений влияет температурный фактор. При температуре почвы ниже 5 С почвенные фосфаты растениями практически не усваиваются, их нормальное поглощение корнями начинается только при температуре почвы свыше 10 С /23/.
Различными исследователями установлена эффективность применения удобрений под редис в основное внесение, при посеве и в подкормку. В.А. Борисов /22/ установил, что редис в различных почвенных условиях Московской области хорошо отзывается на азотные удобрения. Наибольшая прибавка урожая корнеплодов от внесения азотных удобрений наблюдалась при выращивании сорта редиса Дунганский на дерново-подзолистых почвах - 8,0 т/га (при урожае на контроле 15,7), в то время как сорта Заря только 1,6 (8,5). Калийные удобрения особенно эффективны на легких пойменных почвах, при содержании обменного калия менее 10-15 мг на 100 г почвы (по Масловой). В опытах на дерновых супесчаных пойменных почвах калийные удобрения в дозе К180 на фоне NgoPeo значительно увеличивали урожайность корнеплодов (прибавка 1,2 т/га при урожае на фоне 10,4), улучшали структуру урожая и выход товарных пучков. Это обеспечивало высокую окупаемость калийных удобрений. Следует отметить, что азот особенно в дозе N]35, увеличивал вегетативную массу, а калий - вес корнеплодов. Лучшей дозой минеральных удобрений под редис на супесчаных пойменных почвах оказалась N90P60K180, увеличившая урожайность с 8,5 т/га на контроле до 11,6. Он рекомендует при применении удобрений учитывать, что ввиду короткого вегетационного периода под редис лучше вносить нитратные быстродействующие формы азотных удобрений. Из калийных удобрений лучше применять. калимагнезию, так как супесчаные почвы обычно недостаточно обеспечены магнием.
Диагностика потребности редиса в удобрениях на основе полевого опыта
Разнообразие сортов культурных растений возникло в ходе селекции на продуктивность в разных почвенно-климатических условиях. При этом отбор чаще всего проводили либо непосредственно на продуктивность, либо на основе учета так или иначе связанных с продуктивностью косвенных морфологических признаков. В ряде случаев в качестве показателей учитывали результаты только физиологических опытов. Однако способность к поглощению и усвоению минеральных элементов у отбираемых форм непосредственно не определяли. Поэтому разнообразие в конечном итоге либо следствие отбора форм на продуктивность, либо результат естественной адаптации растений к заданным условиям корневого питания /82, 83, 199 и др./.
Нашей задачей было выявить различия в минеральном питании нескольких сортов и гибридов редиса, оценить их отзывчивость на внесение удобрений. Основным способом оценки потребности растений в удобрении служит полевой опыт, который позволяет установить роль отдельных элементов питания в повышении урожая культур, установить закономерности между содержанием элементов питания в почве, растениях, величиной и качеством урожая. Несмотря на длительность, громоздкость и дороговизну этого метода, без него невозможно разработать комплексный метод оптимизации минерального питания культур /59/.
Как видно из приложений В и Г, в которых представлены урожайные данные полевых опытов с редисом Розово-красный с белым кончиком и Жара (1980 -1983 г.г.), урожайность корнеплодов зависит как от удобрений, так и от сорта. Например, сорт Розово-красный с белым кончиком менее восприимчив к уровню минерального питания. Увеличение урожайности в среднем по годам исследований на лучшем варианте N45P90K45 составило 1,9 т/га или 17,8 % к контролю. В то же время соответствующие показатели у сорта Жара значительно выше как на лучшем варианте Р45 (7,3 т/га или 96 %) так и на варианте N45P90K45 (3,5 т/га или 46 %). При этом урожайность сорта Розово-красный с белым кончиком на контроле была выше на 3,1 т/га или на 40 % по сравнению с сортом Жара. Но так как исследования проводились в разные годы трудно сравнивать данные этих полевых опытов.
Для того чтобы выявить генетические особенности минерального питания редиса в 1998 - 2000 г.г. был проведен 2-х факторный полевой опыт по удобрению семи сортов и гибридов редиса отечественной и голландской селекции. С целью оптимизации питания и проверки нормативных показателей, полученных в данных исследованиях, в схему был включен вариант с расчетной дозой.
В современной агрохимической науке и практике особенно актуальными являются вопросы повышения эффективности минеральных удобрений. При этом приобретает большое значение такие проблемы, как определение наилучших доз удобрений, оптимальное соотношение питательных веществ в них для конкретных почвенных разностей и определенных климатических условий.
Вопросами расчёта доз удобрений под растения занимались многие учёные, для этого использовались различные методы и математические формулы. Но, несмотря на это, до настоящего времени не разработано совершенной методики, позволяющей охватить все факторы, определяющие количество питательных веществ, которое необходимо внести в почву для получения урожая заданной величины и высокого качества. И это не случайно. Д.Р. Хоглэнд указывает, что исследователь, работающий над вопросами питания растений, изучает многофазную систему почва - растение - атмосфера с её бесчисленными взаимоотношениями и взаимодействиями. Самим зелёным растениям присуща сложность, свойственная всем живым организмам. К этому следует добавить и сложность почвы-среды, на которой произрастает растение (цит. по Ю.И. Ермохину /59/).
Поэтому не случайно, что для решения этой проблемы предложено большое количество методов различными авторами.
По мнению Д.Н. Прянишникова (цит. По Ю.И. Ермохину /58/), "...для каждой почвенной зоны требуется свой выбор и своя "пришлифовка" метода к местным особенностям на основании сопоставления с данными полевых опытов". Далее он отмечает, что если эмпирически удается подобрать для известного района скорый ориентировочный метод, проверенный сопоставлением с полевыми опытами, то можно и должно им пользоваться для интерполяции, для заполнения пробелов между показаниями полевых опытов, недостаточно густо расположенных, но нельзя переносить ни одного такого метода в новую область с иным почвенным типом, для которого еще не было проведено такого сопоставления с полевым опытом. Поэтому в нашей работе уделено внимание разработке и уточнению диагностиче 52 ских параметров содержания азота, фосфора и калия в почве для прогноза эффективности удобрений, других нормативных показателей для различных сортов и гибридов редиса.
Конкретные расчеты доз удобрений на планируемый урожай осуществляют тремя несколько различающимися способами: 1) с учет.ом выноса питательных веществ планируемой прибавкой урожая; 2) с учетом выноса питательных веществ всем урожаем; 3) с учетом выноса питательных веществ планируемой прибавкой и обеспеченности почв этими элементами.
Сравнение результатов расчетов, проведенных указанными способами, с фактическими урожаями, полученными в длительном полевом опыте Украинского НИИ земледелия, показало, что более надежным оказались первый и третий способы, основанные на расчете доз питательных веществ не на весь планируе-мыйурожай, а лишь на прибавку в результате применения минеральных удобрений. Выявлено, что исходный урожай, без которого нельзя обойтись при расчетах этими способами, является лучшим средством для оценки исходного плодородия почвы, чем агрохимические показатели свойств почвы /20/. К такому же выводу пришли ученые Омского государственного аграрного университета при изучении удобрения ряда культур. Данный метод апробирован в условиях лесостепи Западной Сибири и Северного Казахстана при возделывании многих овощных, кормовых и зерновых культур /9, 18, 58, 79, 101, 112, 136, 157, 170, 190/. При этом для расчета доз использовалась формула (1) Ю.И. Ер-мохина /58, 59/ (она приведена во второй главе). В связи с этим нами для расчетного определения дозы удобрения под редис был выбран данный метод.
Диагностика условий минерального питания и расчёт доз удобрений при основном внесении
Коэффициент действия удобрений (Кд) показывает, на сколько необходимо увеличить содержание недостающего элемента или элементов в почве для создания гармоничного сочетания, необходимых растениям элементов питания, для их наилучшего роста и развития.
Чем больше Кд, тем меньше фактическое содержание элемента питания в почве по сравнению с оптимальным. Очередность внесения питательных элементов определяется по наибольшему Кд, так как урожайность определяется, согласно закону минимума, тем фактором, который находится в первом минимуме.
Для диагностирования минерального питания различных сортов редиса, установления очередности внесения того или иного вида удобрения, необходимо знать оптимальное содержание и баланс элементов питания в почве.
Пример 1. Перед посевом редиса было установлено фактическое соотношение Р2О5 : N-N03 = 1,5, что указывало на относительный недостаток фосфора по отношению к азоту. При оптимальном уровне содержания N-N03 и Р2О5 в лугово-черноземной почве для растений редиса равном, соответственно, 2,5 и 4,7 мг/100 г оптимальное соотношение Р205 : N-NO3 составляет 1,9. В этом случае даже если фактическое содержание азота в почве будет находиться ниже оптимальной величины, внесение одних азотных удобрений не даст положительного эффекта, пока не ликвидирован относительный недостаток фосфора. Коэффициент действия фосфорных удобрений рассчитывают по формуле (44). В нашем примере Кд равен:
Следовательно, для сбалансированности фосфора в почве по отношению к азоту, нужно фактическое содержание Р205 в почве увеличить в 1,26 раза.
Пример 2. При выращивании редиса Дунганский (полевой опыт, 2000 г.) на контрольном варианте перед посевом содержалось в почве N-N03 - 1,17, Р205 - 7,94 и К20 - 3,45 мг/100 г. Содержание нитратного азота и обменного калия значительно ниже оптимальных величин. Применение дозы N135P45K45 значительно увеличило содержание N-NCh в почве - до 4,01, Р205 до 8,59, К20 до 8,88 мг/100 г. В результате содержание азота и фосфора в почве стало сверхоптимальным, а калия в относительном недостатке и уравновешенный баланс оказался нарушенным (Р205 : N-N03 = 2,1; Р205 : К20 = 0,97), что сказалось на снижении урожайности редиса по сравнению с контролем на 7 %.
Внесение Nn7Ki32 (расчет дозы удобрений на прибавку урожая редиса) повысило содержание элементов питания в почве в пред елах оптимального соотношения между Р205 : N-N03 и К20, что способствовало формированию корнеплодов редиса сорта Дунганский в пределах 22,5 т/га (П - 5 т/га).
Создаваемое таким путем гармоничное сочетание необходимых растению элементов питания позволяет обеспечить оптимальное питания, и, соответственно, наилучшие рост и развитие растений, что в конечном итоге позволяет получить высокие урожаи хорошего качества. Таким образом, для прогнозирования действия удобрений и роста урожайности необходимо установить1 фактическое содержание и соотношение доступных растению элементов питания и сравнить их с оптимальными сбалансированными оптимальными уровнями. Затем определяется потребность растений в удобрении для основного внесения.
Для получения программируемых урожаев высокого качества важен не только учет природных факторов, которые определяют уровень действительно возможного урожая, но и реализация комплекса мероприятий, обеспечивающих получение запрограммированного урожая. К этому комплексу мероприятий относятся: мелиорация почв, почвенное плодородие, агротехнические мероприятия, способствующие лучшему использованию осадков, применение удобрений, средств для борьбы с сорняками и болезнями растений, правильный подбор сортов /61/.
О влиянии географических и климатических условий на химический состав растений и величину выноса питательных веществ отмечали многие исследователи /95, 97, 153/. По данным ряда исследователей 1 т редиса корнеплодов выносит с урожаем N, Рг05, К20: по В.А. Борисову /22/ 3,4, 0,9, 4,0; по В.П. Передневу /130/ - соответственно 5,0, 1,4 и 5,4 (корнеплоды с побочной продукцией), по З.И. Журбицкому /66/ - 4,7-5,0; 0,8-1,5 и 5,4-6,1, по С.Ф. Ващенко и др. /29/ - 5,3-6,7; 1,3-1,6; 5,7-7,2 (плёночная теплица), по Р.С.Рябых, С.Н.Байковой /150/ - 3,3; 1,6 и 4,8. Вынос микроэлементов с 10 т корнеплодов редиса с соответствующим количеством ботвы составляет (г): железо - 417; марганца - 73; меди - 20,6; цинка 57,0; бора - 14,2; молибдена - 3,17 /8/.
В наших исследованиях вынос элементов питания растениями редиса (приложение И, таблица 16) в основном определялся величиной урожайности, и в меньшей степени химическим составом растений. На всех удобренных вариантах наблюдается увеличение выноса питательных веществ по сравнению с неудобренным вариантом.
Обобщив данные, полученные в результате исследований, мы определили вынос элементов питания 1 т корнеплодов с соответствующим количеством наземной массы на оптимальных вариантах (таблица 17). Из данных таблицы следует, что для создания 1 т корнеплодов больше элементов питания требуется позднеспелым сортам (в нашем опыте - сорт Дунганский). Остальным сортам для создания 1 т корнеплодов требуется в среднем 4,1 кг N, 1,1 кг Р205 и 2,9 К20. При этом сортам голландской селекции требуется на создание единицы урожая меньше элементов питания, чем отечественной. Во многом это объясняется относительно меньшей массой ботвы этих сортов (приложение Ж). Данные о сортовой специфике нормативных показателей необходимо использовать при расчете доз удобрений под редис. При отсутствии данных под конкретный сорт рекомендуется использовать показатели для соответствующей группы сортов. Нормы потребления азота, фосфора и калия для раннеспелых сортов составляют соответственно 4,4-4,8; 1,2-1,4 и 3,4 кг/т; для среднеранних соответственно 3,6-4,1; 0,9-1,2 и 2,6-2,9; позднеспелых 6,1; 1,9 и 4,9.
Оптимальные уровни и соотношение элементов питания в растениях и их связь с урожаем
Одним из важнейших свойств почвы является ее агрохимическая характеристика и чтобы добиться высокой эффективности удобрений нужно хорошо знать ее и использовать. Но не следует переоценивать ее значение. Д.Н. Прянишников писал по этому поводу: «Нельзя представить общего растворителя, который для всех растений позволял бы предсказать, сколько будет усвоено того или иного питательного вещества. Поэтому нужно удивляться не тому, что нет метода, дающего стопроцентное совпадение с показателями растения, а скорее тому, что все же находятся методы, способные для известного круга почв и растений давать совпадения до 80 %» (цит. по Ю.И. Ермохину /59/). Это выдвигает важность оценки состояния минерального питания с помощью анализов не только почвы, но и растений.
Накопление питательных веществ растением тесно связано как с условиями минерального питания, так и с другими факторами роста. Д.А. Сабинин /152/ справедливо указывал, что темп и характер процессов новообразования компонентов протоплаз-матических культур, обусловленные видовыми особенностями растений, ходом роста, интенсивностью дыхания, в очень сильной степени зависят не только от наличия необходимых ионов, но и от их соотношения. Поэтому изучение зависимости жизнедеятельности растения от соотношения ионов в наружном растворе является первостепенной задачей.
Использование в опытах с редисом различных доз и сочетаний удобрений позволило пронаблюдать их влияние на процесс поступления элементов в растения различных сортов.
О потребности растений в питательных веществах можно судить по химическому составу целого растения или листа-индикатора. Именно в листьях синтезируется органическое вещество урожая, поэтому анализ листьев дает наиболее точную информацию об обеспеченности растений элементами питания. К.А. Тимирязев отмечал, что в жизни листа отражается сущность растительной жизни, растение - это лист. Исследования, проведенные с зерновыми, овощными и рядом кормовых культур показали, что содержание питательных веществ в целом растении хорошо отражается на химическом составе определенного листа, а химический состав почвы и растения (листа) коррелирует с величиной и качеством урожая /16, 57, 58, 101 142, 157, 184 и др./.
Анализ целого растения часто является не лучшим способом для диагностирования недостатка, избытка или несбалансированности элементов питания в растениях, так как отдельные органы, исполняя различные физиологические функции, различаются химически, и поэтому анализ целых растений может представить не четко выраженную информацию о питании растений. По мнению В.В. Церлинг /184/, Ю.И. Ермохина /59/ питание растений хорошо отражается в химическом составе определенного листа. Ряд исследователей /105, 186/ рекомендуют использовать для целей диагностирования питания растений листья нижнего яруса, которые уже закончили рост, но физиологически активны. Гудол и Грегори утверждают, что хотя старые ткани могут быть полезными для выявления недостатка некоторых минеральных элементов, все же листья, находящиеся в фазе активного роста, по всей вероятности, лучше позволяют определить текущее снабжение растения питательными веществами (цит. по Ю. И. Ермохину /58/). Кроме того, взятие растительных образцов нижнего яруса листьев затруднительно в виду частых поломок их при междурядных обработках, а также загрязнения и загнивания от соприкосновения с почвой.
Лист, как объект анализа имеет следующие преимущества: - это физиологически наиболее активный орган; - изменения в химическом составе в процессе его онтогенеза почти те же, что и в целом растении; - характеризует определенный физиологический возраст растений; - взятие проб не причиняет серьезного вреда растению. С целью определения наиболее подходящей фазы развития для отбора индикаторного органа (внешний физиологически функционирующий лист) были проведены исследования по установлению зависимости урожайности редиса от химического состава внешних листьев в различные периоды роста. Из данных таблицы 22 видно, что как фазы 3-4 и 5-6 листьев одинаково пригодны для отбора проб (г) близки по значениям). Но так как фаза 3-4 листьев более ранняя, в которую можно получить информацию о состоянии минерального питания культуры раньше, то для отбора органа-индикатора была выбрана именно эта фаза. Из приложений Л и М и таблицы 23 видно, что различия в накоплении питательных веществ в индикаторных листьях между сортами редиса есть.
Похожие диссертации на Диагностика минерального питания, величины и качества урожая различных сортов и гибридов редиса в условиях Западной Сибири
