Содержание к диссертации
Введение
История и состояние изученности вопроса
1. Кострец безостый, его значение, распространение, биологические особенности
2. Особенности питания и влияние удобрений на продуктивность и качество костреца безостого
3. Диагностика обеспеченности растений минеральным питанием 29
Объекты, методы и условия проведения исследований
1. Агрохимическая характеристика почв 32
2. Метеорологические условия в годы проведения исследований 34
3. Общие сведения о методике полевых и производственных опытов 42
4. Методика лабораторных исследований 44
Диагностика потребности культуры в удобрениях на основе полевого опыта
1. Влияние минеральных удобрений на продуктивность костреца безостого
Диагностика потребности костреца безостого в удобрениях на основе химического анализа почвы
1. Влияние удобрений на содержание элементов питания в почве 59
2. Связь величины урожая костреца безостого с содержанием элементов питания в почве и уровни обеспеченности ими растений
3. Нормативные показатели для определения потребности костреца безостого в удобрениях
5. Диагностика потребности костреца безостого в удобрениях на основе химического анализа растений
5.1. Содержание основных элементов питания в растениях в зависимости от фазы роста и применяемых удобрений
5.2. Оптимальные уровни и соотношения элементов питания в растениях и их связь с урожаем
5.3. Использование химического анализа растений в практике применения удобрений
5.4. Диагностика качества урожая 105
6. Биоэнергетическая оценка применения удобрений под кострец безостый
Выводы 114
Рекомендации производству 116
Библиографический список 117
Приложения 135
- Особенности питания и влияние удобрений на продуктивность и качество костреца безостого
- Метеорологические условия в годы проведения исследований
- Влияние минеральных удобрений на продуктивность костреца безостого
- Связь величины урожая костреца безостого с содержанием элементов питания в почве и уровни обеспеченности ими растений
Введение к работе
Для обеспечения населения страны продуктами питания животного происхождения, необходимо создание стабильной и качественной кормовой базы. Одной из актуальных проблем в животноводстве Западной Сибири является проблема увеличения производства дешевых и высококачественных кормов, которая может быть реализована на основе интенсификации полевого и лугопа-стбищного кормопроизводства, Для увеличения производства дешевых и питательных кормов необходимо высевать высокоурожайные виды и сорта трав, применять правильную агротехнику и рационально использовать минеральные удобрения, и режимы использования травостоя.
В создании прочной кормовой базы и биологизации земледелия важную роль играют многолетние травы, которые в валовом производстве объемистых кормов занимают второе место после силосных культур и обеспечивают в РФ до 40% общего сбора кормовых единиц (Г.Д. Харьков, К.И. Смирнова, 2001).
В полевом и лугопастбищном кормопроизводстве Западной Сибири значительную часть кормов получают за счет злаковых трав. Одной из основных злаковых трав является кострец безостый (Bromopsis inermis (Leyss)). Его отличает высокая урожайность, хорошие кормовые достоинства, засухоустойчивость, зимостойкость. Кострец безостый - весьма пластичен, хорошо приспособлен к разнообразным почвенно-климатическим условиям. Эта культура способна давать корм для животных с ранней весны до глубокой осени. Данный злак был введен в культуру в середине XIX века.
Особенно хорошо кострец безостый растет на почвах черноземного ряда, поэтому диагностику минерального питания костреца безостого в условиях Западной Сибири проводят на наиболее типичных лугово-черноземных почвах. Г. И. Макарова (1974г.) на основании сравнительного изучения злаковых трав в условиях Сибири пришла к выводу, что кострец безостый наиболее урожайный из них. Занимая большую часть площади многолетних трав, кострец безостый дает невысокие урожаи сена (30-50 ц/га), хотя потенциальные возможности районированных сортов позволяют получать урожай в 100 ц/га и более. Среди
5 агротехнических мероприятий, направленных на повышение урожайности костреца безостого, минеральные удобрения имеют решающее значение. Многолетние исследования показали, что большая роль в повышении урожайности многолетних трав принадлежит удобрениям (Н.Г. Рыжков, 1971,1976; И. И. Си-нягин, И. Л. Кузнецов, 1979г; Н. П. Шерстов, А. Г. Туркин, 1983г; Н. Г. Андреев, В. А. Савицкая, 1988г). По мнению Д.А. Коренькова, на их долю приходится до 50% всего комплекса факторов, влияющих на рост и развитие кормовых культур. Кроме урожайности, они могут, как повысить, так и понизить кормовую ценность кормовой культуры. Многолетние травы очень высоко оплачивают затраты на удобрения, в этом отношении им почти нет равных среди культурных растений. Следует отметить, что минеральное питание является одиним из наиболее доступных факторов для регулирования жизнедеятельности растений. С помощью тех или иных видов 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 (белков, жиров, углеводов).
Несмотря на то, что под кострец безостый отводятся значительные площади в Западной Сибири, однако в настоящее время действие минеральных удобрений на кострец безостый изучено недостаточно, не установлены оптимальные уровни питания и дозы удобрений, нет четкой взаимосвязи удобрений с урожаем и качеством. Отсюда следует, что изучение влияния удобрений на урожай и качество костреца безостого является актуальным.
Актуальность темы. Повышение продуктивности сельскохозяйственных культур во многом зависит от эффективного использования минеральных удобрений.
На современном этапе развития агрохимической науки особую актуальность приобретают вопросы диагностики питания сельскохозяйственных культур, в частности, многолетних мятликовых трав. б Разработанный учеными Н.К. Болдыревым (1972), Ю.И. Ермохиным (1975, 1983), В.В. Церлинг (1978) и др. комплексный метод диагностики минерального питания растений, объединяющий методы полевого опыта, визуальной, почвенной и растительной диагностики, позволяет на основе математических зависимостей рассчитывать и корректировать дозу удобрений в процессе вегетации. В условиях Западной Сибири и Северного Казахстана данный метод широко разработан для картофеля, овощных, зерновых и в меньшей степени для кормовых культур (Н.К. Болдырев, 1961, 1972; Ю.И. Ермохин, 1968, 1983; Л.Ф. Карчевский, 1969; Л.М. Лихоманова, 1986; С.Д. Масалкин, 1986; Э.С. Проберж, 1991; И.А. Свешников, 1993; Н.К. Трубина, 1993; И.А. Бобренко, 1997).
Целью работы является разработка научно-обоснованной системы применения минеральных удобрений для получения более высоких урожаев сена костреца безостого хорошего качества в условиях Западной Сибири. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: выявить действие и последействие оптимальных и расчетных доз удобрений на урожай и качество сена костреца безостого; установить взаимосвязь между химическим составом почвы, растения костреца безостого, дозами применяемых минеральных удобрений, величиной и качеством урожая сена; установить для костреца безостого оптимальные уровни и соотношения элементов питания на лугово-черноземной почве Западной Сибири; определить оптимальные уровни и соотношения валовых элементов питания в тканях костреца для диагностирования потребности его в удобрениях; установить нормативные количественные показатели выноса и коэффициенты использования питательных веществ из почвы и удобрений (КИП, КИУ) и интенсивность действия единицы удобрений на химический состав почвы и растений; дать оценку биоэнергетической 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 костреца безостого; установлено оптимальное содержание и уравновешенный баланс валовых элементов питания в целых растениях по фазам развития костреца; установлена математическая зависимость величины урожая костреца безостого от содержания элементов питания в тканях исследуемых растений на ранних этапах развития; определены нормативные показатели выноса основных элементов питания урожаем, коэффициенты использования питательных веществ как из почвы, так и удобрений; установлена интенсивность действия единицы удобрений на химический состав почвы и растений в условиях Западной Сибири. Все это позволяет на основе разработанного комплексного метода диагностики питания костреца безостого программировать урожай и оперативно корректировать режим питания.
Практическая ценность и реализация результатов работы. На основе предложенных формул можно быстро, с достаточной точностью определить дозы минеральных удобрений для основного внесения и для коррекции режима питания в период вегетации. Выявленные математические зависимости позволяют по ходу процесса роста и развития растений диагностировать потребность в элементах питания, и этим самым избегать чрезмерной концентрации химических веществ в почве и растениях и снизить затраты на удобрения.
Применение комплексной системы почвенно-растительной диагностики в практике применения минеральных удобрений костреца безостого создает возможность оперативного агрохимического контроля питания и качества данной культуры.
Разработанный метод прошел производственную проверку в СПК «Заря» Омского района Омской области на общей площади 50 га и обеспечил увеличение урожайности на 2,8 т/га (урожайность без применения удобрений 5,2 т/га). Результаты исследований использованы в учебном процессе по курсам «Агрохимия», «Система применения удобрений», «Растительная диагностика» в Омском государственном аграрном университете.
8 Апробация работы. Основные результаты исследований и положения работы были представлены докладами с обсуждениями на ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ОмГАУ (2000-2002 гг.). По материалам диссертации опубликовано 3 печатных работы.
Автор выражает искреннюю благодарность за методическое руководство и всестороннюю помощь научному руководителю доктору с.-х. наук, профессору, заслуженному деятелю науки РФ Ю.И. Ермохину, а также кандидату с.х. наук, доценту Л.М. Лихомановой, преподавателям кафедры агрохимии, сотрудникам, лаборантам и студентам факультета агрохимии, агропочвоведения и экологии ОмГАУ, заведующим лабораторий: питания растений кафедры агрохимии ОмГАУ - кандидату с.х. наук, В.П. Кормину, массовых анализов кормов ФГУ ЦАС «Омский» - В.Д. Янович
Особенности питания и влияние удобрений на продуктивность и качество костреца безостого
Продуктивность кормового угодия оценивается количеством продуцируемой биомассы, а также достаточным содержанием в ней белка, углеводов, клетчатки, жиров, витаминов, минеральных веществ. Этот показатель отражает биологические особенности кормовых растений и экологическую обстановку места произрастания.
Между растительным организмом и питательной средой - почвой - постоянно происходит обмен веществами и энергией. На функционирование данной системы оказывают действие генотипический контроль и концентрация веществ в почве. Поэтому количество поглощаемых веществ в растении, оказывается, зависит от культуры, вида, фаз развития растений, а также концентрации элементов питания в субстрате. Дисбаланс элементов питания почвы способен создавать существенные отклонения в соотношении поглощаемых веществ в растительных тканях, что отражается как на количестве, так и на качестве получаемой продукции. Наличие таких тесных связей в системе почва - растение дает возможность устанавливать сроки уборки, создавать оптимальные условия минерального питания, управлять продуктивностью кормовых культур (А.П. Аникина, Т.И. Хохлова, Л.М. Самохвалова, 1981; Ю.И. Ермохин, 1995). Одним из факторов неполного использования растениями потенциального плодородия почв Западно-Сибирской зоны является недостаток почвенной влаги. Среди мер за экономное расходование почвенной влаги является правильное применение удобрений. Еще К.А. Тимирязев писал, что элементы питания, находящиеся в почве, могут быть полезны растению, своей способностью удерживать влагу (К.А. Тимирязев, 1957). Так, например, под влиянием только одного азотного удобрения транспирационный коэффициент кукурузы снизился до 230 против 285 на контроле, от совместного внесения азотных и фосфорных удобрений расход воды на создание единицы урожая зерна снизился на 92 %. В настоящее время имеется обширный экспериментальный материал, который свидетельствует, что удобрения снижают расход воды на образование единицы урожая на 10-20 % и более. Лучший эффект получают от фосфорных удобрений и при их сочетании с азотом и калием. Это особенно важно в районах, где количество влаги является лимитирующим фактором (В.А. Федоров, 1982; В.Д. Панников, В.Г. Минеев 1977).
Кроме воды, для питания растений необходим и определенный тепловой режим. Например, низкие температуры затрудняют поступление в растения в первую очередь азота, затем фосфора, из-за слабой мобилизации их в почве и сниженным использованием азота и фосфора запасных питательных веществ. Отрицательное влияние низких температур на продуктивность растений связано с особенностями минерального питания. Отрицательное влияние на поступление питательных веществ в растения оказывает и чрезмерно высокая температура. При исследовании в песчаной культуре гороха, фасоли и люпина, было установлено, что температуры на 20-25 % снижало поглощение фосфора растениями, но несколько повышало содержание азота в урожае (А.И. Коровин, 1972). Правильное применение минеральных удобрений повышает устойчивость растений к неблагоприятным условиям произрастания.
Повышенная потребность мятликовых и других трав в питательных веществах объясняется тем, что в течение вегетационного периода неоднократно травостой отчуждается в ранние фазы развития (в фазе кущения на пастбищах и вначале цветения на сенокосах), т.е. в период наибольшего поглощения растениями азота и калия (П.И. Ромашов, 1969).
Кострец безостый при благоприятных условиях на черноземах Западной Сибири дает 30-50 ц/га сена. На хорошо увлажненных обеспеченных минеральным питанием почвах он держится в травостое около 12 лет. Период же его наибольшей продуктивности 5-6 лет, затем она резко снижается. Одной из причин ее снижения является нарушение или резкое изменение режима минерального питания. Поддержание оптимального содержания элементов питания в почве способно повысить продуктивность и долголетие травостоя (Г.И. Макарова, 1974; А.П. Аникина, Т.И. Хохлова, Л.М. Самохвалова, 1981).
В почвах природных сенокосов и пастбищ снижается интенсивность физико-химических и биологических процессов и постепенно уменьшается содержание легкоусвояемых питательных веществ (вследствие частого выноса их из почвы растениями), урожай трав значительно понижается.
Получение наибольшей отдачи от удобрений возможно не только при применении оптимальных доз, но и при внесении в оптимальные сроки и наилучшим способом. Решению этих задач были посвящены работы ряда исследователей по удобрению костреца безостого.
Условия минерального питания данной культуры уже на ранних этапах органогенеза способствуют закладке основ количественных и качественных изменений, которые проявляются, затем в течение вегетации и отражаются на конечном результате - величине и качестве урожая. В начале развития растений минеральные удобрения могут выполнять роль стимуляторов ростовых процессов (А.И. Тютюнников, 1973), повышая тем самым всхожесть семян. В то же время расположение удобрений близко к семенам (5-6 см) снижало полевую всхожесть. Анализ погибших семян показал, что в этом случае часть семян образует уродливые корешки и проростки и они, не пробившись к поверхности, погибают. Исследованиями Н.С. Авдонина (1940) установлено, что период от всходов до кущения является критическим в питании мятликовых растений. Исключение из питания или недостаток какого-либо элемента наносит ущерб растению, который невозможно восполнить при более поздней подкормке. Поэтому при посеве костреца по истощённой почве, без применения удобрений урожаи, как правило, не велики, что часто отмечается в производстве.
Кущение - очень важный момент в жизни лугового злака. В это время наблюдается более интенсивное использование растением питательных веществ из почвы, значительно увеличивается растительная масса. Поэтому очень важно создать благоприятные условия в период кущения костреца безостого.
По данным В.А. Савицкой, внесение азотного удобрения и увеличение его нормы способствуют более интенсивному побегообразованию. Так внесение полного минерального удобрения N60P6oK6o увеличило число побегов на 49% по сравнению с контролем, а ТчГшРбоКбо - на 96 %. На характер побегообразования костреца безостого при различных режимах использования азотные удобрения оказывают аналогичную закономерность. Влияние азотных удобрений усиливается с возрастом травостоя. Если при сенокосном использовании норма N120 на четвертый год жизни травостоя увеличила число побегов в 1,6 раза по сравнению с фосфорно-калийным удобрением, а норма N24o - в 1,9 раза, то на восьмой, соответственно, в 2,3 и 4,3 раза. Следовательно, внесением азотного удобрения можно повысить продуктивное долголетие костреца безостого (Н.Г. Андреев, В.А. Савицкая, 1988).
Метеорологические условия в годы проведения исследований
Зона Южной лесостепи Западной Сибири простирается узкой полосой в Центральной части Западно-Сибирской равнины и занимает южную оконечность Ишимской возвышенности и Барабинской низменности, а также северную часть Павлодарской и Кулундинской равнины (Г. Д. Рихтер, 1963). Типичными для Южной лесостепи зоны почвенно-климатическими условиями характеризуется Омское Прииртышье (М. 3. Журавлёв, 1959; Г. П. Гамзиков,1981).
Поверхность Южной лесостепи представляет собой плоскую, ровную, слегка волнистую равнину с незначительным уклоном с юга на север. Такой характер поверхности способствует беспрепятственному проникновению холодных арктических масс воздуха с севера и тёплых сухих - из Средней Азии, которые обусловливают формирование резко континентального климата. Климат зоны характеризуется суровой продолжительной зимой, сравнительно коротким, но жарким летом, короткими весной и осенью (Агроклиматические ресурсы Омской области, 1971).
Температурный режим отличается резкими колебаниями по месяцам и даже в течение суток (В. К. Иванов, С. В.Иванова, Т. М. Корзухина, 1971; В. В. Орлова, 1962). Неблагоприятной чертой климата являются поздние весенние и ранние осенние заморозки, обусловливающие короткий безморозный период. В районе города Омска последний весенний заморозок отмечали 12 июня, а первый осенний - 22 августа (Климат Омска, 1980). Заморозки резко сокращают период вегетации сельскохозяйственных культур. Зима продолжительная и холодная, с небольшим снежным покровом (от 15 см). Устойчивый снежный покров образуется к середине ноября. Максимальная высота снеженного покрова 20-24 см, преобладающие ветра зимой -юго-западные, а летний период - северного и северо-западного направления.
Весна характеризуется малым количеством осадков, неустойчивой погодой (жарой, возвратом холодов, суховеями, пыльными бурями). Лето короткое и теплое, велика вероятность засухи.
Сумма среднесуточных положительных температур выше 10 С составляет 1850-2050, продолжительность этого периода в среднем 120-130 дней. Переход среднесуточной температуры воздуха через - +10С происходит весной в середине мая, осенью - в середине сентября. Температура самого теплого месяца, июня равна плюс 19-19,5С, самого холодного-января - минус 19-20С Годовая амплитуда средних месячных температур воздуха составляет около 37С. В отдельные жаркие дни температура воздуха повышается до плюс 41 С, а в очень суровые зимы опускается до минус 48С.
Продолжительность вегетационного периода составляет в среднем 155-160 дней (таблица 2.1), но его часто сокращают поздние весенние и ранние осенние заморозки, поэтому средняя продолжительность безморозного периода 110-120 дней.
По степени влагообеспеченности зона южной лесостепи Западной Сибири относится к районам неустойчивого увлажнения. Среднегодовая сумма осадков составляет 300-350 мм, а за вегетационный период 170 мм, большая часть из которых -75-80% к годовому количеству - выпадает летом и максимум их приходится на июль, что сглаживает недостаток влаги для роста и развития сельскохозяйственных культур. Летние дожди часто носят ливневый характер, что приводит к значительным потерям влаги за счет поверхностного стока. Запас продуктивной влаги в слое 0-100 см к началу вегетации в среднем для зоны составляет 120-150мм. Суммарное испарение за период вегетации - 250-280мм. Значения гидротермического коэффициента (ГТК) за вегетационный период колеблются в пределах 0,7 - 1,0, что близко к состоянию неустойчивого увлажнения.
Период вегетации, днейБезморозный период, днейПериод с температурой 10 С, днейСумма среднесуточных температур воздуха за период выше 10 СОсадки за год, ммЗапасы продуктивной влаги в слое почвы 0-100 см к началу вегетации, ммОсадки за май-августСуммарное испарение за период вегетации, мм Коэффициент увлажнения по Ю.И. Чирикову Гидротермический коэффициент по Г.Т. Селянинову Коэффициент увлажнения по B.C. Мезенцеву 165-170 115-120 125-1301900-2000300-350120-150200-220 250-2800,981,050,6
Осадки в период вегетации выпадают крайне неравномерно, в первую половину лета их сравнительно мало, а максимум наблюдается в июле. Отличительной особенностью зоны являются частые раннелетние, июньские засухи, которые пагубно отражаются на продуктивности большинства зерновых и кормовых культур.
Кострец безостый, благодаря своему замедленному росту и развитию в первой половине вегетации, способен успешно переносить воздействие этих засух, эффективно использовать осадки второй половины лета. Коэффициент увлажнения территории по B.C. Мезенцеву равен 0,6, что свидетельствует о засушливом климате.
Метеорологические условия 1989 года несколько отличались от средне-многолетних показателей. В мае наблюдалась холодная погода, температура воздуха в среднем составила 11,6 С. На этот месяц пришло больше всего осадков, сумма осадков составила 48 мм. Июнь был умеренно жарким, температура воздуха за месяц составила 17,9 С. Дожди выпали в первой декаде месяца, во второй и третьей осадков не наблюдалось. Июль был жарким среднемесячная температура превышала среднемноголетние на 3,6 С, со значительным недобором влаги (4мм). Август, как и июнь, был умеренно жарким, сумма осадков за месяц составила 61мм.
По метеорологическим данным 1989 года можно сделать вывод, что высокий урожай в первом укосе был получен в основном за счет запасов продуктивной влаги в почве и атмосферных осадков, которые составили в мае 48мм, вторая половина вегетационного периода была засушливой, что затянуло развитие второго укоса растений костреца безостого.
Метеоусловия вегетационного периода 2000 года характеризуются теплым и превышающем количеством осадков маем. Средняя температура воздуха месяца 11,4С, сумма осадков 105 мм, эти условия способствовали дружному отрастанию костреца безостого. В июне преобладала умеренно теплая, сухая погода. Средняя температура первой декады 13,5 С, что ниже средне многолетней температуру на 2,3С, а во второй и третей декадах июня наблюдалось резкое повышение температуры до 22 С (приложение Г). Месячная сумма осадков составила 26 мм, что на 25 мм ниже средне многолетнего количества. Июль характеризуется большим недобором осадков при умеренном температурном режиме. Средняя температура месяца 20 С, что на 1 С выше среднемноголетней. Сумма осадков за месяц составила лишь 9 мм, что на 58 мм ниже среднемноголетней нормы. Из-за сложившихся неблагоприятных условий не был получен второй укос костреца безостого.
В целом по климатическим условиям период вегетации 2000 года был неблагоприятным для роста и развития костреца безостого, это явилось следствием того, что за период с мая по август количество выпавших осадков было на 113% выше среднемноголетних, и они крайне не равномерно были распределены в течение вегетации, а также сумма положительных температур за вегетационный период существенно превышала среднемноголетний показатель, в особенности в июне и июле. Такое неблагоприятное сочетание и распределение температуры и влаги отрицательно отразилось на росте, развитие и в конечном итоге, на урожае изучаемой культуре.
Погодные условия вегетационного периода 2001 года в Омске характеризовался пониженной температурой и высокой влажностью. Хотя в мае удерживалась хорошая сухая погода. В первой декаде мая средняя температура воздуха составила 16,5С, что выше нормы на 7,1 С. Во второй декаде температурный фон(13,9С) превысил многолетние значения на 2,5С. В последней декаде средняя температура 20,3С оказалась выше обычной на 6,5С. Среднемесячная температура воздуха составила 17С и превысила средние многолетние данные на 5,4С. Сумма эффективных температур выше 5С на конец месяца составила 439С. Такая необычно высокая для мая температура регистрируется впервые в Омске за весь период наблюдений с 1887 года. Осадки в мае ливневого характе 39 pa и составили 15 мм. Максимальная скорость ветра при прохождении фронтов достигала 14-16 м/с.
Влияние минеральных удобрений на продуктивность костреца безостого
В полевых опытах на лугово-черноземной почве Омского Прииртышья изучали отзывчивость костреца безостого на минеральные удобрения, которые оказали существенное влияние на формирование урожая. Исследования проводились в два этапа: первый - полевые опыты 1988 - 1990 гг; второй - 2000-2002 гг.
Кострец безостый в первый год использования (1988 г.) сформировал плотный высокорослый травостой с урожайностью -1,29 т/га на контроле. Несмотря на то, что за вегетацию выпало на 52 % меньше осадков по сравнению с многолетним количеством, было получено два укоса. Но урожайность злаковых трав, в том числе и костреца безостого (верхового злака), определяется как особенностями формирования травостоя, так и высокой отзывчивостью на применение минеральных удобрений.
Однако этой дозы оказалось достаточно только для получения максимальной урожайности в первом укосе, равной 1,56 т/га (прибавка 0,71 т/га). Во втором укосе прибавка урожайности составила 0,73 т/га, но была в пределах ошибки опыта. Применение различных азотно-фосфорных комбинаций на фоне К45 способствовало получению урожайности от 1,44 до 1,59 т/га. При внесении полного минерального удобрения, в котором дозы азота увеличивались от 45 до 180 кг д.в./га, максимальная прибавка урожая (78,8%) отмечена в варианте N90P45K45 (при соотношении N:P:K = 2:1:1). Азотные удобрения повышали на 49 копление сухого вещества в первом укосе от 1,44 до 1,52 т/га (отавность от 35,4 до 41,8%), Во втором укосе лучшей из комбинаций азота с Р45К45 был вариант N135P45K45, урожайность, которого составила 1,04 т/га (прибавка 0,6т/га, отавность 41,8%). Следовательно, в условиях 1988 года дозу N90 на фоне Р45К45 следует принять за оптимальную. Об этом свидетельствует и полученная математическая зависимость урожайности абсолютно сухого вещества (У т/га) от дозы азотных удобрений (X кг д.в./га), которая имеет тесную корреляционную связь этих факторов (уравнение 1): У=1,66 + 0,0062Х; г = 0.83, (1)
Наряду с азотом, фосфор является жизненно необходимым элементом минерального питания, так как входит в состав протоплазмы и клеточных ядер. На поступление и использование фосфора растениями большое влияние оказывают условия минерального питания, то есть содержание подвижного фосфора в почве. Согласно градациям Ю.И. Ермохина для кормовых и овощных культур уровень подвижного фосфора в почве до посева, в опытах 1988-1990гг., составил от среднего до оптимального (от 4.6 до 6.9 мг/ЮОг почвы в 2% уксуснокислой вытяжке).
Фосфор как элемент питания особенно необходим травам в ранние фазы их роста и наши исследования это подтвердили. Рассматривая действие фосфорных удобрений на биосинтез сухого вещества можно отметить, что моновнесение фосфора в дозе 45 кг д.в./га не отразилось на урожае сухого вещества первого и второго укосов. Применение фосфорных удобрений в дозах выше 45 кг/га на азотно-калийном фоне N90K45 не способствовало нарастанию массы костреца. Так применение фосфора в дозе 90,135,180 кг/га, на фоне N90K45, способствовал формированию урожая сухого вещества костреца безостого до 2,38; 2,50 и 2,56 т/га. В то же время в варианте Р45 (фон N90K45) получена урожайность за два укоса 2,52 т/га, что свидетельствует о нецелесообразности внесения более высоких доз фосфора. За два укоса лучшей дозой фосфора, при которой получена максимальная урожайность является 45 кг/га на азотно-калийном фоне (при соотношении 2:1). В результате действия фосфорных удобрений обнаружилась обратная зависимость между содержанием Р2О5 в почве в период отрастания и прибавкой урожая абсолютно сухого вещества костреца безостого от внесения фосфорных удобрений.
Калийные удобрения в составе полного минерального удобрения в дозах 45 и 90 кг/га в первый год жизни костреца безостого не дали достоверной прибавки урожая абсолютно сухого вещества ни в первом (соответственно 1,52 и 1,59 т/га), ни во втором (1,0 и 0,97 т/га) укосах. На примере исследований 1988-1990гг. мы установили, что при увеличении до зы азотных удобрений (от 45 до 180 кг) окупаемость 1 кг д.в. снижается с 39,93 до 8,84 кг. Сравнивая эти два момента наилучшей дозой, при которой получена максимальная прибавка является N90 (рисунок 5).
Для проверки установленных оптимальных доз и сочетаний минеральных удобрений нами в 2000 году продолжены исследования на опытном поле Омского государственного аграрного университета по сокращенной схеме (таблица 3.2).
Данные таблицы 3.2 свидетельствуют о том, что в условиях 2000 года был получен один укос, что явилось следствием сложившихся метеоусловий вегетационного периода. За период с мая по август количество выпавших осадков было на 113% выше среднемноголетних, и они были крайне неравномерно распределены в течение вегетации (максимальное их количество пришлось на май).
Сумма положительных температур за вегетационный период существенно превышала среднемноголетний показатель, в особенности в июне и июле. Такое неблагоприятное сочетание и распределение температуры и влаги отразилось на росте, развитии и, в конечном итоге, на получении урожая второго укоса.
В условиях 2000 года положительное влияние на накопление сухого вещества оказали также азотные удобрения, что подтвердило раннее полученные данные об увеличении урожайности костреца безостого с возрастанием доз азота. Максимальная урожайность получена в варианте N90P45 - 4,23 т/га, увеличение дозы азота до 135 кг д.в./га на фоне Р45, не способствовало увеличению урожайности костреца безостого, однако она составила - 3,95 т/га, что выше на 50,2 % по сравнению с контролем.
Связь величины урожая костреца безостого с содержанием элементов питания в почве и уровни обеспеченности ими растений
Урожайность костреца безостого возрастает только до определенного оптимального уровня питательных веществ в почве; при дальнейшем его повышении происходит прекращение роста культуры, а в конечном итоге и урожайности или его снижение. В 2001 году на посеве костреца безостого второго года жизни была рассчитана подкормка по формуле (29) с учетом содержания элементов питания в почве (таблица 4.4). Данные таблицы 4.4 показывают, что применение расчетных доз азотных удобрений положительно сказалось на биосинтезе сухого вещества костреца безостого, что позволило получить прибавки урожая от 70,3 до 85,7%.
Результаты таблицы свидетельствуют о том, что с помощью минеральных удобрений и полученных нормативных показателей «Эо», «Ь» формулы расчета доз (29) можно довести содержание элементов питания в почве в период весеннего отрастания до оптимального уровня и получить запланированный урожай. Различное физиологическое значение и мобильность в растениях основных питательных веществ и, следовательно, различная потребность в их количествах обусловливают определенные требования растений к соотношению питательных веществ в почве. Для нормального роста и развития большое значение имеет не только достаточное абсолютное содержание нитратного азота, подвижного фосфора и свободного калия в почве, но и оптимальное соотношение между ними. Сбалансированное поступление химических элементов обеспечивает последовательность и сопряженность всех биологических реакций и физиологических функций организма.
О поступлении элементов питания в растения и их связь с внешней средой посвящены работы Ф. В. Турчина (1972), А. В. Владимирова (1948), которые отмечают, что калий и фосфор оказывают большое влияние на использование растениями аммиачной формы азота. Так, при недостатке калия снижается концентрация углеводов, и неиспользованный азот накапливается в растении в виде аммиака. Фосфор играет важную роль в усвоении растениями нитратного азота. Это является актуальным в условиях Западной Сибири, где в почвах черноземного ряда основной формой азота является нитратная (Г. П. Гамзиков, 1981), а содержание доступного фосфора часто находится на низком уровне.
Работами 3. И Журбицкого (1963); Н. К. Болдырева (1964, 1966); В. В. Церлинг (1962, 1978); Ю. И. Ермохина (1968, 1973, 1983); А. В.Петербургского (1973); К. П. Магницкого (1972) и др. было установлено, что часто внесение одного элемента способствует поступлению другого в растение и, наоборот, 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 ко 70 стреца безостого, обеспечившие максимальный урожай абсолютно сухого вещества костреца безостого имеет следующий вид (уравнение 30): Р205 = 2,5N-N03 = 0,74К2О (30)
Данное равенство показывает, что при определенном содержании в почве N-NO3, подвижного фосфора и обменного калия, определенных в 2%-ной СНзСООН вытяжке, сбалансированное питание будет в том случае, если на одну часть азота будет приходиться до 2,5 частей фосфора и 0,74 частей фосфора на одну часть калия.
Кормовые культуры страдают от дефицита питательных веществ в почве двух видов: абсолютного и относительного. При абсолютном дефиците какого-либо элемента питания в почве под кострецом безостым первого года использования достаточно довести содержание до оптимального уровня: N-NO3 - до 2,40; Рг05 - до 6,90; К20 - до 8,0 мг. При относительном недостатке элементов питания в почве и нарушении их соотношения необходимо внести недостающий элемент и восстановить равновесие.
Данный коэффициент показывает, на сколько необходимо увеличить содержание недостающего элемента в почве для создания благоприятного сочетания необходимых растению питательных веществ. Чем больше Кд, тем меньше фактическое содержание питательного элемента в почве по сравнению с оптимальным. Очередность внесения элементов питания определяется по наибольшему Кд, так как урожайность, согласно закона минимума, определяется фактором, который находится в первом минимуме.
Установление потребности выращиваемых культур в элементах минерального питания - один из наиболее сложных вопросов современной агрохимической науки. Эта сложность обусловлена процессом взаимодействия между растением, удобрением, почвой и климатическими факторами в каждом конкретном случае.
Для расчета доз удобрений при возделывании культур рекомендуются различные подходы. Однако многие из них из-за отсутствия исходной почвен-но-агрохимической нормативной информации для конкретных условий вызывают затруднения при практическом применении. Более правильным считается расчет доз удобрений проводить на основе информации, получаемой в опытах с удобрениями. При планировании урожаев возникает необходимость дифференцировать питание в процессе вегетации растений, так как их потребность в питательных веществах существенно меняется по фазам роста и развития. Поэтому важное значение для получения запланированного урожая при интенсивных технологиях возделывания культур приобретают методы диагностики питания растений, которые позволяют определить их потребность в питательных веществах с учетом складывающегося питательного режима почвы в течение вегетации.
При расчёте доз удобрений с целью обеспечения запланированного урожая многие исследователи исходят из выноса питательных элементов урожаями, отождествляя эту величину с потребностью растения в питательных веществах. Использование в расчётном методе данных по выносу даёт возможность создать в почве необходимые для той или иной культуры соотношения питательных элементов. Результаты исследований по выносу питательных веществ в зональном аспекте позволят повысить точность расчётного метода определения доз удобрений для конкретных почвенно-климатических условий
