Введение к работе
''" Актуальность проблемы. Благодаря неустанной заботе КПСС химизация сельского хозяйства в СССР поднята на уровень общегосударственных задач, причем быстрые темпы роста производства и применения.^минеральных удобрений обусловливают ускорение темпов и масштабов производства, и применения пестицидов.' Необходимость сочетания применения удобрений с химическими средствами защиты растений объясняется, с одной стороны, лучшей и более интенсивной по сравнению с культурными растениями отзывчивостью сорняков на удобрения, а с* другбй—тем, что с помощью пестицидов можно в сжатые сроки, на1 больших-площадях и с огромной экономней живого труда успешно бороться с болезнями, вредителями и сорняками в удобряемых посевах. -
Фитотокснчность гербицидов наряду с химическим строением их и биологическими особенностями растений находится в большой зависимости от внешних условий их применения (Багаев, 1973; Березовский, 1966; Воеводин,": 1959; Груздев, -1975; Гунар, Березовский/1952; Крафтс, 1963; Ладонин1, 1974; Ракитнн, 1957; Чесалнн, 1966; Чкаников; 1973 и др.). Мощным фактором воздействия на внешнюю среду, с помощью которого можно регулировать рост, развитие и процессы обмена, веществ у растений/являются удобрения и поэтому изучение изменения фнтотоксичности гербицидов с помощью удобрений * имеет важное научное и практическое значение. '.- "
С ростом производствами применения'удобрений и герби
цидов, особенно в районах Нечерноземной зоны и орошаемого
земледелия, многие хозяйства уже не только могут, но и вы
нуждены переходить'от применения их под отдельные ко мно
гим, или всем возделываемым'сельскохозяйственным культу
рам, т.' е. к определенной системе применения удобрений и
гербицидов в севооборотах приг принятом чередовании куль
тур- .- . .-....""' .:'' .".' * ;;
' Отсутствие-комплексного решения, недостаточная разра
ботанность вопросов теории'и методологии ставит проблему
пптимичянии- (ЧГчртяннй іУТТПП!ї"у "рурт: "НМЩППНН СЄЛЬСКО-'
ЦЕНТРАЛЬНАЯ .-іАУЧНАЙ БИБЛИОТЕКА
:а&аввз
J-.toc*'..-''.'-ь;-."-- аяадемии * кл.
Инв.
хозяйственного производства на место одной из актуальных -проблем современной агрономической науки.
Изучение совместного действия на растения гербицидов и удобрений в нормах, рассчитанных'балансовым методом, может служить научной основой для получения плановых урожаев сельскохозяйственных культур при регулируемом СО-' держании в почве питательных элементов и охране окружающей среды, а это и является одним из важнейших элементов в системах индустриальной технологии возделывания сельскохозяйственных культур.
Цель и задачи исследований. Основная цель работы — это создание" с помощью удобрений таких условий питания сельскохозяйственных культур, которые в сочетании с широко применяемыми в практике гербицидами, производными в основном 2,4-Д и симм-триазина, обеспечивали бы получение плановых урожаев культур хорошего качества при максимальной устойчивости их к гербицидам. Рост производства и применения удобрений обусловил необходимость перехода от удобрения отдельных культур к разработке научно обоснованных систем применения удобрений в севооборотах, на фоне которых наиболее эффективно' наряду с гербицидами применение ретардантов, а возможно,. и других пестицидов.' Определение и обоснование путей совместного применения удобрений, гербицидов и ретардантов, обеспечивающих получение плановых урожаев культур хорошего качества при регулируемом изменении эффективного плодородия. почв и являлось главной: целью наших исследований.
. \ Для "достижения поставленной цели необходимо'было ре
шить следующие задачи: .
,'. "1. Изучить действие удобрений и гербицидов в различных
сочетаниях на динамику накопления сухой,массы и питатель
ных элементов растениями^ на величину и основные показате
ли качества урожаев сельскохозяйственных культур.
2. Определить совместное влияние удобрений и гербицидов
на использование растениями питательных элементов из почв,
' питательных смесей и удобрений.'' ........
-
Экспериментально установить степень'изменения фито: токсичности гербицидов при различных условиях питания растений.
-
Изучить динамику содержания важнейших форм углеводов, азотистых и фосфорсодержащих соединений в растениях и" распределение остатков гербицидов по органам растений, в питательных средах и почве,при различных сочетаниях удобрений и гербицидов.' .-.- . - .. .
.5, Изучить возможности получения .плановых . урожаев культур в севооборотах с одновременным изменением в желаемом направлении эффективного плодородия"дерново-под-
X ' -" - - ; - :
золистых, почв при научно обоснованных, сочетаниях- удобрен
ный И; ГербИЦИДОВ. .,!
. ^6. Рассчитать экономическую эффективность научно обоснованных сочетаїшй удобрений и гербицидов в севооборотах.
Научная новизна и практическая ценность работы. Удоб
рения, значительно усиливая темпы обмена веществ у расте
ний, обусловливают благодаря этому неодинаковую реакцию .
их на гербициды. При оптимальных нормах удобрений, отве
чающих биологическим потребностям культуры в питательных
элементах, активация процессов обмена веществ,обеспечива
ет ускорение инактивации поступающего гербицида характер
ным для культуры путем метаболизма, что и проявляется в
повышении устойчивости защищаемого растения к гербициду.
При этом защищаемая культура, вследствие более интенсив
ного накопления органической массы, получает значительно
меньше гербицидов на единицу своего веса, т. е. происходит
ростовое уменьшение концентрации гербицида в тканях, а
меньшие количества препарата при оптимальном обмене ве
ществ быстрее инактивируются. Оптимальные условия, пита
ния повышают и общую биологическую конкурентную спо
собность культуры к сорнякам. ' „ .
Экспериментально показано, что применение гербицидов
на, фоне оптимальных для каждого конкретного случая норм,
и соотношений элементов в питательной среде вызывало у за
щищаемых культур, как правило, минимальные изменения в
содержании важнейших форм углеводов, азотистых н фосфорг
содержащих соединений н, как следствие, не снижало темпов ,
накопления сухой массы, что, в свою очередь, способствовало
ростовому разбавлению концентрации поступавших гербицид
дов. , .
Удобрения, внесенные под культуры, провоцируют интенсивный рост сорняков (так как последние всегда намного интенсивнее,, чем культурные растения, отзываются на, улучшение питательного режима), который .также сопровождается изменениями процессов обмена веществ, но не в оптимальном направлении^ так как соотношения и количества элементов в удобрениях отвечают биологическим потребностям культуры, а не сорняков. Вызванный удобрениями интенсивный рост сорняков с нарушенным обменом веществ снижает их способность инактивировать поступающий гербицид, что ускоряет их повреждения и гибель. Применение удобрений под культуру может существенно изменять и ботанический'состав, сорняков в сторону увеличения чувствительных к гербицидам видов.
Экспериментально подтверждено существенное уменьше--ние фитотоксичности гербицидов (индексов .селективности и токсических коэффициентов) по отношению к защищаемым культурам при оптимальных условиях питания растений. .,
' Предложена й ширбко испытана новая модификация ба* лансового метода определения норм удобрений, обеспечивающая создание оптимальных условий питания защищаемых культур. Сущность модификации в том, что при расчетах норм удобрений вместо традиционных двух коэффициентов использования питательных элементов из удобрений и из Почвы предложен одни балансовый коэффициент использования элементов из удобрений и'лочвы. Балансовый коэффициент является процентным отношением хозяйственного выноса питательного элемента в удобренном посеве к норме этого элемента, внесенного с удобрениями.
С учетом потребления питательных элементов культурой
разработана и испытана новая питательная смесь для вегета
ционных опытов с кукурузой. '
' На основании обобщения полученных результатов и ли
тературных данных разработаны дифференцированные в за
висимости от эффективного плодородия почв балансовые ко
эффициенты использования' органических и минеральных
удобрений по годам и в среднем за ротацию севооборотов для
дерново-подзолистых почв центральных районов Нечерно
земной зоны. ' '..''
В практическом плане создание оптимальных условий питания для сельскохозяйственных культур на-основании предложенной модификации балансового метода определения корм удобрений наряду с существенным повышением эффективности применения гербицидов обеспечивает возможность получения плановых урожаев сельскохозяйственных культур хорошего качества при одновременном регулировании эффективного плодородия почв в желаемом направлении.
Реализация результатов исследований. Предложенные автором дифференцированные в зависимости от эффективного плодородия почв требования к балансу питательных элементов используются при разработке рекомендаций по применению удобрений в программном комплексе «РАДОЗ-3» Центрального института агрохимического обслуживания сельского хозяйства. На основании предложенной автором модификации балансового метода и с его участием в ТСХА составлены программа и алгоритмы решения задач на ЭВМ по разработке системы применения удобрений в хозяйствах Нечерноземной зоны для получения плановых урожаев сельскохозяйственных культур (СПУ ТСХА). По предложенной автором методике и под непосредственным его руководством разработаны и переданы для внедрения системы применения удобрений для получения плановых урожаев сельскохозяйственных культур для 35 хозяйств Московской и Калининской областей.
Новая модификация метода определения норм .удобрений, на'фоне которых наиболее эффективно применять гербициды,
-'4 . .
включена' в" учебный процесе по курсу «Система применения
удобрений» для студентов ТСХА, автором издано учебное по
собие об-ьемом 4,5 п._л.'-. " ; , .
Апробация работы. Результаты исследований докладыва
лись ежегодно на кафедральных и академических (1965—
1980 гг.), региональных (I97S г. Каунас; 1977 г. Горький;
1978 г. Москва;' 1979 г. Пущино-на-Оке) и всесоюзных.
(1969 г. Москва; 1976 г. Киев) совещаниях и конференциях и'
на VIII Международном конгрессе по минеральным удобрени
ям (1976 г. Москва) по проблемам научно обоснованного
применения удобрений и гербицидов, обеспечивающего повы
шение урожайности сельскохозяйственных культур, улучше
ние плодородия почв и совершенствованне охраны окружаю
щей среды. Основные результаты исследований автора опуб
ликованы в 55 научных работах, , V
Объем работы. Диссертация, общим объемом 453, стр.ма-шннописиого, текста, состоит из введения, шести глав, заключения с выводами и списка использованной литературы, включающего 1260 наименований, из них 257 иностранных авторов.
.. УСЛОВИЯ и методы исследований'
В работе.обобщаются результаты 8 лабораторных, 28 вегетационных! 14 полевых (в том числе 3 трех-четырехлетних в севооборотах) и 7 производственных опытов. Вегетационные опыты проводили в вегетационном домике кафедры агрономической и биологической химии ТСХА с использованием водных, песчаных и почвенных культур в 4—7-кратной' повторності! в чистых и смешанных с моделями сорняков* посевах в сосудах емкостью 5, 6, 7. и 9 кг. При проведении опытов строго соблюдалась методика их закладки, проведения и учета результатов, изложенная в соответствующих руководствах по вегетационному методу.
От одной до четырех-пяти различных доз гербицидов, в . основном производных 2,4-Д и симм-триазина, а также 3— 4 комбинации сочетаний этих гербицидов испытывали в чистых н (шш) смешанных посевах растений на 2—3 уровнях питания. Для создания разных уровней питания растений в почвенных культурах, где использовали средне* и легкосуглинистые дерново-подзолистые почвы разного эффективного плодородия, нормы питательных'элементов рассчитывали балансовым методом на заданный урожай (или прибавку) защищаемой культуры; в песчаных и водных культурах — испытыва-ли'2—5 разных уровней нормы элементов питательных смесей
* В качестве моделей сорняков высевали горох, горчицу,' овес, под
солнечник, ячмень.- ' , - - ',
L-5
-Кнопа; Гельригеля (включая измененную Багаевым , (1961V
смесь Гельригеля) и разработанных нами питательных смесей
(Жуков, 1968; Жуков и др., 1973, 1975;. Жуков, Карпухина,
1977). " -;.--.
Разработанные-нами Питательные смеси отличались от
классических не только абсолютным содержанием (мг/л), но
и соотношениями между азотом, фосфором и калием от при
мерно 1:1:1 до 2,2; 1 :2,4, т. е. так, чтобы : соответствовать
потребностям в них кукурузы, у которой это соотношение со
ставляет 2:1:2,1. В вегетационных исследованиях экспери
ментально подтвержден более интенсивный рост', развитие и
урожай кукурузы на разработанных нами смесях, чем на сме
си Гельригеля, ' " -
"( Полевые опыты по изучению совместного действия удоб
рений, и гербицидов в посевах отдельных культур проводили
на;разных по плодородию почвах в совхозах'«Красная Заря»
и «Городище», в учхозах ТСХА «Отрадное» и «Дубки» и на
селекционной опытной станции «Узуново» в Московской об
ласти; в колхозах «Большевик» Владимирской области-и им.
Ш. Руставели Грузинской ССР.. ^
Изучение совместного действия удобрений, гербицидов и ретардантов на. агрофитоценозы в севооборотах проводили в стационарных полевых опытах в учхозах ТСХА «Дубки» и «Михайловское» и в совхозе «Октябрьский» Московской области на различных по эффективному плодородию дерново-подзолистых почвах. .
Производственные испытания возможности получения . плановых урожаев культур при сочетании применения рассчитанных балансовым методом норм- удобрений с широко применяемыми в практике гербицидами и ретардантами проводили в колхозе'им. Мичурина Шаховского района,.в совхозах им. Зои Космодемьянской, «Тучковский» Рузского района, «Городище», «Заветы Ленина* Ступинского района, «Смена», «Кузьминский» Загорского района, «Ленинское», «Сергиевский» Коломенского -района, «Семеновское» Можайского района Московской области ив ОПХ «Заветы Ленина» Кали-.нинской области.. При проведении, полевых, исследований соблюдалась существующая методика закладки и проведения полевых и производственных опытов с удобрениями и гербицн-.дами, связанная с разбивкой, восстановлением и .фиксированием опытныхучастков, подготовкой и внесением удобрений и гербицидов, проведением посевов, обработок, наблюдений, отборов образцов, уходов за посевами, учетов урожаев и статистических обработок опытных данных, ' '
В полевых опытах изучали сочетание, в большинстве случаев, одной, принятой в практике дозы гербицида .(произвол*
. J6
ного 2,4-Д или симм-триазииа) с 2—5 "нормами 'удобрений,
рассчитанными балансовым методом на получение желаемого
урожая (или прибавки) защищаемой культуры. В качестве
контролен на всех изучавшихся уровнях питания служили ва
рианты без,гербицида и (или) с ручной прополкой сорняков.
"Известно, что расчет норм удобрений балансовыми метода
ми осуществляется на весь урожай ; или на прибавку его'.
В обоих случаях трансформация выноса питательных элемен
тов с плановым урожаем (или прибавкой) в норму удобрений
осуществляется с помощью разностных коэффициентов- ис
пользования удобрений, а в первом случае учитывают еще и
коэффициенты использования питательных элементов из поч^
вы. Коэффициенты'использования питательных элементов из
почвы очень сильно изменяются в зависимости от культуры,
уровня'ее урожая, почвённо-климатических,'агротехнических
и других условий возделывания (Кулаковская, 1965;—1975;
Сапожников, Корнилов, 1969, 1977; Гулякин, 1977; Державин,
'Литвак,' 1976;и др.).. Разностные коэффициенты использова
ния удобрений тоже сильно варьируют от тех же факторов,
что и коэффициенты использования элементов из почвы (Бол
дырев и др., 1979; Гилис, 1975, 1976, 1978, Гулякин, 1977; Жу:
ков, 1974; Кудзин, Чернявская, 1976; Кулаковская, ДетКов*
екая, 1975; Унгурян, 1976-и др.), а также от того, как они рас
считаны: по разнице в выносах с урожаями элемента между
удобренным вариантом и контролем без удобрений, или меж
ду удобренными вариантами с тройной и парной комбина
циями удобрений.' ''.'' ;
Кроме этого, разностные коэффициенты использования удобрений на плодородных почвах оказываются меньше, чем на бедных; что часто искажает действительное потребление питательных элементов культурами (Жуков, 1974—1981; Кук, 1975; Кудеяров и др., 1975; Лигум, 1966, 1977; Назаров, Скрипкин, 1974; Соколов, 1974; Юркин и др., 1976; Янишев- ский, Кузьменков, 1974 и др.). и совершенно не имеют связи с балансом питательных элементов, т. е.для прогнозирования возможного изменения плодородия . почв при -применении удобрений под любую культуру в нормах, рассчитанных с помощью разностных коэффициентов, нужны дополнительные расчеты возможного баланса питательных элементов в системе почва-растение-удобрение, г- Указанные недостатки разностных коэффициентов йсполь-- зования удобрений и побудили -нас при определении норм удобрений под отдельные культуры и в севоборотах ' пользоваться новыми, балансовыми коэффициентами использования удобрений (Жуков, 1974—1978; Жуков и др., 1977—1981; Лигум, 1977), аккумулирующими в себе использование элементов из почв и Одобрений при внесении удобрений. Принципи-
альные;различйЯ'между-балансовым-и разностным' коэффн-
циентами видны из формул их расчета: .'. ...=
, К6=ІЇ.Ю0;, Кр = Ву-Во ,100где
Кб; и Кр соответственно балансовый и разностный коэффици
ент использования удобрения; By и Во — вынос элементах
урожаем (кг/га) соответственно в удобренном и контрольном
варианте; Н — норма соответствующего удобрения {кг/гад. в.)
в удобренном варианте. .--.
Как видно из приведенных формул, балансовый коэффици
ент, в отличие от разностного,'на более плодородной почве бу
дет всегда выше, чем на бедной, так как урожай любой куль
туры и. вынос питательных элементов с ним на плодородной
почве при прочих равных условиях всегда выше, чем на бед
ной. Кроме этого, применение балансовых коэффициентов яв
ляется реальным способом контроля за охраной окружающей
среды, .так как позволяет прогнозировать изменение плодо
родия почв и исключает необходимость проверки рассчитан
ных с их помощью норм удобрений по балансу,. поскольку
желаемый баланс'заложен в этих-коэффициентах. Если ба
лансовый коэффициент равен 100% (см. формулу), баланс
нулевой; если он меньше 100% — баланс положительный! на
столько, насколько коэффициент меньше 100; если коэффици
ент больше 100% — баланс отрицательный . настолько,: на
сколько коэффициент больше 100. " . ..'.'.
В наших исследованиях при определении норм удобрений для получения плановых урожаев культур мы пользовались разностными коэффициентами только до І974 года; все последующие расчеты осуществляли уже с помощью балансовых коэффициентов использования удобрений, дифференцированных по-эффективному плодородию почв.
Для контроля за.динамикой накопления сухой массы, пи
тательных элементов, остатков гербицидов и некоторых форм
важнейших органических соединений образцы защищаемых
растений за вегетацию отбирали в 3—8-кратной повторности в
вегетационных опытах 3—6 раз, в полевых-—2—3 раза, об
разцы, сорняков (или их моделей) —соответственно 2г-3 и
1т—4 раза,. '
Содержание азота, фосфора и калия в растительных об
разцах определяли общепринятыми методами (Петербург
ский;. 1968) и методом ' нейтронной активации (Срапенянц,
; 1977). Определение содержания сухого вещества, белков,
крахмала, Сахаров и витамина С проводили общепринятыми
методами (Петербургский, 1968). Фракционный, состав бел-
.ков'определяли по' Осборну, аминокислотный состав белков —
.'методом одномерной бумажной хроматографии и на амино-
8. " "'
кислотном анализаторе (Плешков, 1968). Фракционный-со
став фосфорных соединений в растениях определяли методом
Огура и Розена (1950) в модификации Воллейдт и-Тищенко
(1968). При определении форм углеводов сахара определяли
поХагедорн-Иенсену (Иванов,: 1940), крахмал -— по Ястрём-
бовнч и Калинину (1962), клетчатку — по Кюршнсру и Ган&-
ку (Петербургский, 1968)/ ... .'.-.,
Остатки 2,4-Д в растениях определяли методами тонко
слойной (на- пластинках «Силюфол*У и * газожидкостной , (на
хроматографе «Цвет — 5—68») хроматографии. Остатки си
мазинами атразнна в растениях и питательных субстратах оп
ределяли по методу Мейера и Деллея (Петунова, Сабурова,.
1966). . . .- ... .
. Агрохимические анализы почв проводили общепринятыми методами '(Петербургский, 1968; Арннущкина, 1970) перед за? кладкой всех опытов и в конце ротации севооборотов.
В проведении исследований под руководством автора в разные годы принимали'участие старшие научные сотрудники , И. АГСироткнна и Г. А^ Товмасян; младшие научные сотрудники В. Е. Марчева, О. Ю. Цитцер и Н. С. Карпухина, аспиранты Л. В. Чечеткина, Г. С; Овчаренко, Е. Я. Школьникова, Н. И, Глухов, Л. В, Казадаева (Бухтий),. СМ. Нечушкин, В. П. Комков, инженер-программист А. R Кравченко,-а также студенты-дипломники факультета агрохимии и почвоведения. Ценные советы при обсуждении отдельных результатов исследований автор получал от профессоров и преподавателей кафедр агрономической и биологической химии, химических средств защиты, растений и сотрудников агрохимической опытной станции. Всем упомянутым товарищам и коллективам автор выражает искреннюю.благодарность'за внимание н добрые советы в выполнении настоящей работы.
