Введение к работе
Актуальность проблемы. XXVII съездом КПСС н последующими Пленумами ЦК КПСС предусмотрено дальнейшее увеличение продуктивности и устойчивости земледелия, повышение качества производимой продукции на основе широкого внедрения интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур и расширенного воспроизводства плодородия ПОЧВ.
Важную роль в выполнении поставленных задач играет химизация земледелия, в особенности эффективное применение минеральных удобрений. Повышение интенсивности применения минеральных удобрений в земледелии требует разработки научно обоснованных оптимальных систем их. применения в севооборотах различных регионов страны.
Оптимизация системы удобрения в севообороте предполагает одновременное получение наилучших в определенном смысле значений различных результативных показателей, характеризующих уровень урожайности, качество продукции возделываемых культур, плодородие почвы, состояние окружающей среды, рентабельность применения удобрений. Один из получивших наибольшее развитие методов решения таких задач основан на математическом описании зависимости результативных показателей от градаций изучаемых факторов. Исходной ннформацней для разработки математических моделей служат результаты полевых опытов. Однако получить надежные для практического использования математические модели, выражающие зависимость показателей продуктивности сельскохозяйственных культур и плодородия почвы от видов, доз и соотношений удобрений, представляет значительные трудности в связи с недостаточной информативностью большей части существующих длительных опытов. Поэтому разработка мето-дов проведення специально спланированных полевых опытов по изучению эффективности удобрений и совершенствован не на их основе базы исходной информации для разработки оптимальных систем удобрения в севооборотах является важной и актуальной задачей.
Цель н задачи исследований;'Основной целью «исследований являлась разработка методологии проведения длительных .многофакторных,опытов:с:удобрениями?.швыявление на
их основе возможности оптимизации системы применения удобрений в севообороте с использованием математических моделей.
Предусматривалось решение следующих задач: 1. Экспе
риментально проверить основные положения математической
теории планирования многофакторных опытов, определяющих
их точность и информативность в полевых условиях. 2. Иссле
довать форму математической связи между основными пока
зателями продуктивности сельскохозяйственных культур, пло
дородия почвы и дозами удобрений. 3. Изучить закономерно
сти Действия возрастающих доз основных видов1 минеральных
удобрений'и их различных сочетаний в условиях длительного
применения на продуктивность севооборота, урожайность-и
качество- продукции; разных 'сельскохозяйственных культур.
4,-Исследовать воздействие погодных условий на урожай"
ность,'качество продукции полевых культур и эффективность
удобрений. 5. Изучить влияние интенсивного применения, ми
неральных удобрений в севообороте на: баланс; питательных
веществ и плодородие почвы. 6. Дать экономическую оценку
эффективности -удобрений при длительном их применении в
севообороте. 7. Разработать с помощью математических моде
лей оптимальную систему применения удобрений .в полевом
зернотравопропашиом севообороте, осваиваемом на дернова-
цодзолнстой почве на полях, удаленных от животноводческих
комплексов. і... .; .".' ; *
-„.Научная новизна. Впервые использована математическая
теория.планирования многофакторных экспериментов для изу
чения, эффективности удобрений. Разработаны научные осно
вы постановки полевых многофакторных опытов" с удобрения*
ми. Изучена роль главных эффектов и взаимодействий факто-
ровразного порядка в оценке действия удобрений. Показано
существенное значение метода блоков в повышении точности
.Полевого многофакторного опыта. Определена^ математичес
кая'форма связи между основными показателями продуктив
ности сельскохозяйственных культур.плодородия почвы'и до
зами удобрений,"что способствует более полному описанию
опытных данных. , .-..
- .Впервые, на .дерново-подзолистых.почвах изучены; и'выражены в-системе математических моделей закономерности действия возрастающих доз'основных видов минеральных удобрений при длительном их. применении на продуктивность севооборота, урожайность полевых культур, качество продукции, баланс питательных веществ и плодородие почвы." =:: ,; Определен характер отзывчивости культур севооборота.на увеличение доз основных видов минеральных удобрений:!! изменение их- соотношения. Установлены особенности действия удобрений при низком содержании питательныхжеществ в почве, заключающиеся в проявлении, высокого положительного
взаимодействия между элементами питания удобрений и довольно быстром изменении их эффективности во времени. Это подчеркивает важное значение правильного соотношения доз основных видов удобрений для повышения урожайности.
Исследован характер действия возрастающих доз удобрений н погодных условий на качество зерна озимой пшеницы при возделывании ее после разных предшественников. Определены оптимальные агротехнические условия и дозы удобрений, обеспечивающие получение высокой урожайности зерна с качеством, соответствующим требованиям ГОСТа на сильную пшеницу. Выявлены корреляции между показателями химического состава зерна, его физическими свойствами и хлебопекарными качествами муки.
Установлена зависимость содержания сырого белка в зерне озимой ржи от количества общего азота в растениях в ранние фазы их развития. Определены оптимальные величины содержания общего азота в растениях в зависимости от планируемой белковости зерна.
Показана роль соотношения доз азота и калия для улучшения физических свойств зерна злаковых культур в районах с повышенным увлажнением в период его налива и созревания.
Устаназлена зависимость содержания крахмала в клубнях картофеля от доз удобрений, количества осадков и температуры воздуха в период интенсивного клубнеобразования, что позволяет прогнозировать качество клубней картофеля при различных сочетауиях факторов.
Изучены особенности баланса питательных веществ в зависимости от доз, соотношений основных видов минеральных удобрений и длительности их применения в севообороте. Определены оптимальные уровик баланса N, РгОз, КгО, обеспечивающие значительное увеличение продуктивности севооборота, улучшение качества зерна и повышение плодородия почвы.
Дан прогноз изменения фосфатного и калийного состояния дерново-подзолистых среднесуглиннстых слабоокультуренных почв в зависимости от доз фосфорных и калийных удобрений, применяемых в севообороте. Изучена продолжительность последействия разных доз удобрений на урожайность культур севооборота как показателя изменения эффективного плодородия почвы и устойчивости этих изменений во времени.'Выявлена основная причина постепенного снижения эффекта последействия удобрений.
Практическая ценность работы. Разработаны и внедрены в опытную работу научных учреждений страны методика проведения полевых многофакторных опытов с удобрениями и методы анализа их результатов. Это позволит более чем в 10 раз повысить информативность полевого опыта, получить необхо-
димую исходную информацию для установления количественных зависимостей выходных показателей от доз изучаемых факторов. Методика может использоваться также для изучения эффективности совместного применения удобрений и других средств химизации.
Установленные зависимости урожайности, важнейших показателей качества продукции, баланса питательных веществ и плодородия почвы от видов, доз її соотношений удобрений являются теоретической основой для разработки оптимальных систем удобрения в севообороте. Используя полученные уравнения регреоони, для дораюво-отсиэожвстых слабоокульту-ренных почв разработана оптимальная система применения минеральных удобрений в зернотравопропашном севообороте, обеспечивающая увеличение продуктивности 1 га пашни в 1,9 раза, улучшение качества зерна озимой пшеницы до уровня ГОСТа на сильную пшеницу и существенное повышение плодородия почвы.
Выявленная зависимость содержания белка в зерне озимой ржи от количества общего азота в растениях в период вегетации позволяет прогнозировать и управлять процессом накопления белка в зерне.
Показано, что в районах с повышенным увлажнением в период созревания злаковых культур можно избежать значительных потерь урожая путем правильного подбора соотношения доз азота и калия.
Выявлена важная роль высоких доз фосфора и калия в ослаблении воздействия неблагоприятной погоды на урожайность озимой пшеницы.
Рассчитаны показатели интенсивности баланса питательных веществ в севоообороте, позволяющие регулировать темпы повышения плодородия почвы. Определены показатели оптимального содержания подвижного фосфора и калия в почве и затраты удобрений для их достижения. Это позволяет осуществлять контроль за изменением фосфатного и калийного режима почвы и более эффективно использовать фосфорные и калийные удобрення.
Реализация результатов исследований. Результаты -исследований, изложенные в диссертации, опубликованы в 14-и методических указаниях по проведению длительных и краткосрочных полевых опытов с удобрениями и другими средствами химизации в Географической .сети и в трех рекомендациях: «Научные основы и рекомендации по применению удобрений в Нечерноземной зоне европейской части РСФСР на X пятилетку» (1975т.);-«Эффективное применение уаобреяшй ,в Нечерноземной зоне РСФСР» (1983 г.); «Интенсивные технологии (воздел ываивя полевых культур на окультуротных дорпго-во-тшэоЛ'Истых тяжелосуглиіиистых почвах Центральных районов Нечерноземной зоны РСФСР» ('1987 г.).
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на Всесоюзных и Региональных совещаниях участ* пиков Географической сет» опытов с удобрениями (Москва, Каунас, Белгород, Пенза, Горький в 1971, 1975, 1976, 1980, 1982, 1985, 1986 гг.); Всесоюзной программно-методической комиссии по длительным опытам при МСХ СССР {Душанбе, 1971 г.); ученых советах ВИУА; на международном совещании «Минеральные удобрения» в НРБ (Варна, 1975 г.)і V11I Международном конгрессе по минеральным удобрениям (Москва, 1976 г.); Научно-координационных совещаниях специалистов стран—членов СЭВ по проблеме «Минеральное удобрение» в ГДР -.(Лейпциг. 1973, 1974, 1976, 1977, 1987 тт.); НРБ (София, 1975, 1985 гг.); ВНР (Дебрецешг, 1978 г.); СРР (Бухарест, 1983 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 80 работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, предложений производству. Работа изложена на 485 страницах машинописного текста, содержит 193 таблицы, 28 рисунков. Список литературы включает 559 работ отечественных и зарубежных авторов. Приложения изложены в отдельном томе на 284 страницах.
