Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 9
1.1. Значение минеральных удобрений в травосеянии, пути эффективного их использования и экономическая эффективность 9
1.2. Оценка методов расчета норм удобрений на планируемый урожай 18
1.3. Последействие минеральных удобрений на продуктивность многолетних трав. 22
1.4. Действие минеральных удобрений на групповой, видовой состав смешанных травостоев и накопление массы корней и поукосных остатков 24
1.5. Использование растениями, вынос урожаем и баланс питательных веществ в системе "почва-травы'Яб
1.6. Влияние удобрений на биохимический состав и кормовую ценность трав 29
2. Условия и методика проведения исследований 34
2.1. Место и условия проведения опытов .34
2.2. Агроклиматические условия проведения исследований 37
2.3. Схемы опытов, расчет норм минеральных удобрений 40
2.4. Методика полевых и лабораторных исследований 44
3. Влияние минеральных удобрений на продуктивность и злаковых травосмесей №
3.1. Влияние минерального питания на продуктивность злаково-бобовой травосмеси при орошении л . 48
3.2. Влияние минеральных удобрений на урожайность злаковой травосмеси при орошении 53
3.3. Влияние удобрений на продуктивность злаково-бо-бовых и злаковых травосмесей при естественном увлажнении 57
3.4. Расчетные нормы минеральных удобрений и получение запланированных урожаев злаково-бобового и злакового сена 63
3.5. Последействие минеральных удобрений на продуктивность многолетних трав 68
3.6. Изменение группового и видового состава травостоев под действием минеральных удобрений и увлажнения
3.7. Влияние минеральных удобрений на накопление корней и поукосных остатков трав в почве 73
4. Изучение потребности многолетних трав в элементах питания 76
4.1. Влияние минеральных удобрений на вынос азота, фосфора и калия урожаем сена 76
4.2. Баланс азота, фосфора и калия в системе "почва-многолетние травы" 86
5. Влияние минеральных удобрений на биохимический состав злаково-бобового и злакового сена 93
5.1. Действие минеральных удобрений на содержание азотистых веществ в сене многолетних трав 93
5.2. Влияние удобрений на содержание в сене сырой клетчатки и безазотистых экстрактивных веществ . 102
5.3. Действие удобрений на минеральный состав сена 109
6. Экономическая эффективность применшия минеральных удобрений под многолетние травы при орошении и естественном увлажнении
7. Внбодє 125
8. Предложения производству 128
9. Список использованной литературы
- Оценка методов расчета норм удобрений на планируемый урожай
- Схемы опытов, расчет норм минеральных удобрений
- Влияние минеральных удобрений на урожайность злаковой травосмеси при орошении
- Баланс азота, фосфора и калия в системе "почва-многолетние травы"
Введение к работе
ХХУІ съезд КПСС в Основных направлениях экономического и социального развития на І98І-І985 годы и на период до 1990 года постановил разработать и реализовать комплексную программу по созданию в стране надежной и сбалансированной кормовой базы животноводства. К 1985 году производство кормов всех видов довести до 480-490 млн.тонн кормовых единиц. Главное внимание было предложено обратить на увеличение производства грубых кормов (сена, сенажа), сочных и зеленых кормов.
Эта задача была конкретизирована в Продовольственной программе СССР на период до 1990 года, одобренная майским (1982 г.) Пленумом ЦК КПСС.
В Алтайском крае имеются значительные возможности обеспечения кормами животных, из 12,8 млн.гектаров сельскохозяйственных угодий кормовые культуры включая и зерновые (на корм) занимают более 60% (в том числе 5,5 млн.гектаров сенокосов и пастбищ). В структуре посевных площадей кормовых культур, многолетние травы занимают более 600 тысяч гектаров, что составляет 40%.
Урожайность сена сеяных трав на пашне и при коренном улучшении колеблется от 18 до 30 центнеров с гектара. Естественные сенокосы и пастбища дают в лесостепи 5-8, на пойменных землях -10-20 ц/га, и обеспечивают потребность в кормах на 10-15%, что крайне не достаточно.
В крае имеется около 120 тысяч гектаров орошаемых земель и площади их продолжают расти. Многолетние травы высевайт на 44% орошаемой площади, урожайность которых не превышает 35 ц/га. Орошаемые земли используются не достаточно эффективно, а затра-
ченные на мелиорацию средства не окупаются прибавкой урожая.
На заседании Политбюро ЦК КПСС в сентябре 1983 года еще раз подчеркивалось на необходимость рационального использования мелиорированных земель и получения от них высокой отдачи.
Строительство Алейской, Каменской, Барнаульской, Шелаболи-хинской и других крупных оросительных систем (рис.1), эксплуатация орошаемых земель требует от научных учреждений разработки технологии возделывания кормовых культур.
Первостепенной задачей науки в условиях орошения является получение максимальных и гарантированных урожаев сена в любых почвенно-климатических условиях Алтайского края. Это возможно при установлении оптимизации условий произрастания и максимальном приближении условий внешней среды к потребностям растений.
Организация орошения многолетних трав в сочетании с рациональной системой удобрений позволит в значительной степени оптимизировать условия развития растений и реализовать их потенциальные возможности.
Однако в условиях Приобья Алтая, вопросы применения удобрений при регулируемом водном режиме изучены далеко не достаточно и имеют ряд нерешенных аспектов.
Поэтому основной целью наших исследований было изучить условия и приемы эффективного применения удобрений при интенсивном многоукосном использовании злаково-бобового и злакового травостоя на поливе и при естественном увлажнении для увеличения продуктивности многолетних трав, улучшения качества сена и полного обеспечения им отрасли животноводства.
В задачу исследований входило:
Определить оптимальные нормы минеральных удобрений при многоукосном использовании злаково-бобовых и злаковых травосмесей на поливе и при естественном увлажнении.
Установить возможности получения запланированных высоких урожаев злаково-бобового и злакового сена при орошении и без полива.
Изучить действие норм удобрений и орошения на изменение группового состава травостоев.
Рассчитать вынос питательных элементов и их баланс в системе "почва-многолетние травы".
Выяснить влияние норм удобрений и условий увлажнения на биохимический состав и питательную ценность корма.
Определить экономическую эффективность применения минеральных удобрений и орошения.
Дать рекомендации производству по эффективному применению удобрений на многолетних травах интенсивного использования при орошении и естественном увлажнении.
Исследования проводились в период с 1978-1982 гг. в Алтайском научно-исследовательском институте земледелия и селекции сельскохозяйственных культур.
В выполнении настоящей работы большую методическую и практическую помощь оказывали научный руководитель доктор сельскохозяйственных наук Филимонов Д.А. и кандидат сельскохозяйственных наук Жежер Л.В.
Автор приносит им искреннюю благодарность.
Оценка методов расчета норм удобрений на планируемый урожай
За последние годы в мире стали использоваться достижения фундаментальных наук, начался переход к более высокому уровню проведения научно-исследовательских работ, направленных на получение предельно возможных урожаев для каждой культуры по зонам страны.
Уровень развития химизации и мелиорации, научно-технический арсенал земледелия позволяют программировать получение урожаев. Для этого необходимо максимально оптимизировать основные условия развития растений, в полной мере выявить и использовать их биологический потенциал. Широко развернулись исследования по программированию урожаев при орошении, когда регулируются основные факторы роста растений, водный и пищевой режимы почвы (Богуш, Шайкин, 1982; Сальников, 1979; Образцов, Ковалев, 1982,- Жуков, 1974).
Болдырев, Южаков, Аникст (l98I),Kruamaan , Kundler , W»aricht (1972) отмечают, что система применения удобрений, близкая к оптимальной, должна быть сбалансирована по количеству питательных веществ, поступающих с удобрениями в биологический круговорот агроценозов. Их целью является получение максимума сельскохозяйственной продукции высокого качества, постоянное повышение плодородия почв и сохранение окружающей природной среды.
Академик Шатилов (1978) считает, что при программировании возникает необходимость внесения такого количества удобрений и в таком соотношении, которое обеспечивает получение расчетного урожая с высоким качеством продукции. Для успешного выполнения этой задачи нужны точные характеристики особенностей поступления питательных веществ в разные фазы развития растений их распределения по отдельным органам.
Известно более 40 методов определения норм удобрений. В настоящее время существуют два направления в разработке оптималь ных норм удобрений.
Первое обосновано работами видных агрохимиков - Д.Н.Прянишникова, А.Н.Лебедянцева, А.В.Соколова, А.Г.Дояренко и др. В качестве основы расчетов для установления доз удобрений, они принимали непосредственные результаты полевых опытов научно-исследовательских учреждений на типичных почвах. В них изучались удобрения с пятью или восьмью вариантами и после уточнения запасов отдельных элементов в почвах вводились поправки к средним нормам удобрений.
Второе направление предусматривает установление рациональных норм удобрений, исходя из потребности растений в питательных элементах.
Сложность определения оптимальных доз удобрений обусловило значительное число методов. В основу всех расчетных методов положены данные по выносу питательных веществ урожаями и коэффициенты использования их из почвы и удобрений. Эти методы условно подразделяют на четыре группы. В одну из групп входит расчет норм удобрений на планируемую прибавку, когда известен урожай, без внесения удобрений за счет эффективного плодородия (Куков, 1974).
Метод с различными модификациями предложен Федоровским (1964), Журбицким (1971). Основой его является расчет норм минеральных удобрений на запланированную прибавку урожая с учетом выноса элементов питания растениями и коэффициентов использования из удобрений.
Преимущество метода в том, что нет необходимости применять весьма условные и неустойчивые коэффициенты использования пита тельных веществ почвы (Афендулов, Лантухова, 1973, Слепец, 1979).
Сравнение результатов расчетов с фактическими урожаями,полученными в длительном полевом опыте Украинского НИИЗ, показало, что наиболее надежными оказались методы, основанные на расчете питательных веществ не на весь планируемый урожай, а лишь на прибавку. Выявлено, что исходный урожай является лучшим средством для оценки исходного плодородия почвы, чем агрохимические показатели свойств почвы (Болдырев и др., 1979).
Установлено, что применение расчетных норм удобрений для получения планируемых урожаев экономически выгодно (Листопад, Иванов и др., 1978, 1979 Иванов, Медведев, 1979 Aneorge , Albert f Oorlit 9 1977,- Krauet , Utter , Ansorge , 1971).
Многие исследователи - Андреев, Афанасьев (1980), Андреев (I979),Dreseel (1976), Kraezek ,(1977 achuller.Heichard Hemeth ,(1975)- Buchner, Sturm (1976) считают, что за максимально допустимую норму удобрений необходимо принимать такое количество питательных веществ, которое вынесено годовым урожаем. Исследования в Алтайском НИИЗиС показали целесообразность применения расчета норм удобрений на запланированные прибавки по выносу (Жежер, 1973).
Схемы опытов, расчет норм минеральных удобрений
Изучение действия минеральных удобрений на продуктивность многолетних травостоев проводили при внесении их ежегодно. При орошении азотные удобрения вносили дробно равными частями под каждый из трех укосов, фосфорные и калийные один раз в год весной, за исключением опыта 2, где норму Kg вносили двумя дозами ПД первый укос и KgQ по 3-й укос). В опытах без орошения все удобрения по схеме применяли один раз в год весной.
Последействие удобрений изучали при внесении их нормы рассчитанной на один год и внесенной в первый год пользования трав. Удобрения вносили разбросным способом поверхностно. Азотное удобрение применяли в форме мочевины, фосфорное -суперфосфата двойного гранулированного, калийное - хлористого калия. Орошение травосмесей (опыты I и 2) проводили дождевальной установкой КИ-50 (Радуга), среднеструйными аппаратами "Poca-3w. Воду на орошаемый участок подавали из р.Ляпихи. Поливную норму рассчитывали по формуле Костякова (I960): m = 100 х А х d (Вп - Во) где: ні- поливная норма /га j ft- глубина промачивания (0,6 м); сі - объемная масса г/см3 (1,28); Вп- предельная полевая влагоемкость почвы, % (2,51)? Во- предполивная влажность почвы в % от сухой почвы (70-75$ от Вп - 18,3). На орошаемом участке поливная норма за годы исследований в среднем составляла 500 м3.
Межполивной период определяли по формуле СевНИИГиМ (Д.Б.Циприс, 1978). х , , Т = 2Е— где: V- Суммарный расход влаги за/Т/, мм tCp- среднемесячная температура воздуха за межполивной период. Для определения срока первого полива к поливной норме прибавляются запасы влаги в почве и выпавшие осадки. В годы исследований межполивной период колебался от 12 до 15 дней. Проводили в среднем по 5 поливов и влажность почвы под . /приложение 45/ держивали на уровне 70-75% от HFi Оросительная норма в среднем за 4 года составила - 2500 м3.
Скашивание травостоя проводили мотокосилкой микро-трактора "Тесіа" в фазе бутонизации у люцерны синегибридной. Злаковую травосмесь скашивали в фазе колошения. Учет урожая проводили сплошным поделяночным методом с последующим взвешиванием скошенной массы. С каждого варианта в двух повторностях отбирали средний образец травы весом I кг для определения ботанического состава травостоя, процента усушки для расчета выхода сена и химических анализов. (Методика опытов на сенокосах и пастбищах, 1971).
Данные по урожайности подвергались статистической обработке методом дисперсионного анализа (Б.А.Доспехов, 1979). Анализы почвы выполнены следующими методами: - механический состав - пирофосфатным методом; - влажность - термостатно-весовым методом; - объемную массу - по Качинскому; - удельную массу - пикнометрическим методом; - скважность - расчетом; - наименьшую влагоемкость - методом заливных площадок; - рН - в I г KCI вытяжке, на рН-метре; - сумма поглощенных оснований - по Каппену и Гильковицу; - степень насыщенности основаниями - расчетом; - гумус - по Тюрину; - валовый азот и фосфор - по методу Гинзбург и Щегловой; - фосфор подвижный - по Чирикову; - калий обменный - по Чирикову; - азот нитратный - с дисульфофеноловой кислотой. Методики анализа растительных образцов следующие: - сено и сухое вещество - весовым методом; - расчет выхода кормовых единиц определяли с использованием данных зоотехнического анализа сена. - групповой состав - весовым методом; - азот белковый - по Барнштейну; - сырой протеин - расчетом; - азот нитратный - ионо-селективным электродом; - сырая клетчатка - по Кюршнеру и Ганеку; - БЭВ - расчетом; - сырая зола - сухим азолением? - кальций - трилонометрическим методом; - фосфор ванадо-молибдатным методом после сжигания в HgSO ; - калий - на пламенном фотометре после сжигания в H2S04.
Влияние минеральных удобрений на урожайность злаковой травосмеси при орошении
Высокоэффективно применение минеральных удобрений на злаковом травостое при орошении. Без удобрения продуктивность трав резко снижается уже со второго года пользования. Например, на контроле в первый год пользования урожайность злакового сена составила 81,3, на четвертый год она была на уровне 28 ц/га (табл.б).
Особенно эффективны на орошаемом злаковом травостое азотные удобрения. Так, внесение азотных удобрений нормами A/joo» 200» /Vg Q на фоне тто тбО обеспечило прибавку урожая равную соответственно 30,7; 46,7j 59,5 ц/га, или на I кг азота было получено 23,6; 23,3; 22,0 кг сена. Менее эффективно одностороннее применение азотного удобрения, где прибавка от f-j- o составила 15,3 ц/га при оплате одного килограмма туков 11,8 кг сена.
Действие фосфорных и калийных удобрений на злаковом травостое проявлялось относительно слабее и увеличение нормы РК удобрений на фоне A/gQQ по сравнению с другими вариантами преимущества не имело. Однако увеличение нормы фосфорных удобрений до PIZ,Q на повышенном уровне азотно-калийного питания ( 270 позволило получить дополнительно 10 ц/га сена. От применения фосфорно-калийных удобрений (Рцокібо) пРибавка составляла 26,1 ц/га, оплата I кг РК-удобрений - 9,7 кг сена.
Наибольшую урожайность обеспечивало внесение полных минеральных удобрений нормой/ 270 140 0 " 1 9 1 ц/га злаковго сена или 7:7 тысяч кормовых единиц. Прибавка от применения удобрений на злаковом травостое при орошении составляла более 5 тысяч кормовых единиц.
Повторная закладка опыта на посеве злаковой травосмеси 1979 года подтверждает вышеизложенные закономерности действия минеральных удобрений при орошении независимо от погодных условий года и возраста травостоя (табл.7). Максимальная урожайность злакового травостоя во второй закладке в среднем за 3 года была получена при внесении Л/ 270 140 210 " 1б1» /та или 8»8 тысяч кормовых единиц.
Как и в смешанных травостоях, дробное внесение азотных удобрений не обеспечивает равномерного выхода корма по циклам использования и основная масса его формируется в первом укосе (рис.3).
Так, в среднем за 4 года пользования 49$ от общей массы урожая приходилось на I укос, 32$ на второй и 19$ на третий укос (приложения 9-16).
Таким образом,оптимальной нормой на злаковом травостое в условиях орошения является 270 140 10» К0Т0Рая позволяет получить 150-160 ц/га сена, или 7,5-8,5 тысяч кормовых единиц.
Действие минеральных удобрений на продуктивность многолетних трав,выращиваемых при естественном увлажнении в условиях Приобской лесостепи лимитируется влагообеспеченностью почвы. Наблюдения за запасами продуктивной влаги в почве свидетельствует о том, что в весенний период под злаково-бобовой травосмесью в слое 0-50 см было 42-52 мм активной влаги (приложение 17). Интенсивное использование ее многолетними травами, а также отсутствие осадков в первой половине лета, снижало запасы влаги в почве в июле месяце от О до 3 мм.
Из всех лет наблюдений для многолетних трав наиболее вла-гообеспеченный был 1979 год. В остальные годы (1980-1982) растения испытывали в той или иной степени недостаток влаги в летний период.
Внесение минеральных удобрений позволило получить в среднем за четыре года 22-43 ц/га злаково-бобового сена, при урожае на контроле 19,0 ц/га (табл.8).
Прибавки урожая сена составили 3,1-23,8 ц/га.
Опыты показали, что внесение РК-удобрений без азота мало эффективно. Азотное удобрение на фоне фосфорно-калийных давали сравнительно высокие прибавки урожая сена 13-21 ц/га, при оплате I кг азота 20-23 кг сена. Одновременно установлена зависимость эффективности азота от уровня применения фосфорных и калийных удобрений. Максимальная эффективность д/ проявляется при внесении Р5Л0» а 90 на оне 50К70 Наибольший урожай за годы исследований был на варианте Л/QQPCQKYQ И составляет 42,8, или 2246 кормовых единиц. Каждый килограмм удобрений, в составе РК дал от 8 до 12 кг сена или от 4 до 6 кормовых единиц. Сравнительно невысокие урожаи трав объясняются тем, что из 4 лет - 3 года исследований были неблагоприятны по влагообеспеченности. Однако применение минеральных удобрений в этих условиях повышает продуктивность злаково-бобового травостоя на 125%.
Баланс азота, фосфора и калия в системе "почва-многолетние травы"
Злаково-бобовые и злаковые травосмеси в зависимости от норм минеральных удобрений и условий увлажнения по разному используют питательные вещества удобрений и почвы.
Проведенные расчеты показывают, что в почве под злаково-бо-бовой травосмесью (посева 1978-1979 годов) по азоту и калию складывается отрицательный баланс и положительный - по фосфору при внесении фосфорных удобрений.
Злаково-бобовая травосмесь при орошении (1978г. посева) выносит азота в 0,7-2 ,0 раза больше, чем вносится, причем при уменьшении нормы азота дефицит увеличивается. При внесении оЛЛіО он составил - 126,6, а на варианте А/І 0Р70КІІ0 - 175,0 кг/га (табл.21). Самый высокий дефицит азота отмечен при внесении P QK-J-JQ и составляет 248,8 кг/га.
С увеличением норм калийных удобрений дефицит по калию уменьшается со 131 до 83 кг/га.
Положительный баланс складывается под злаково-бобовой травосмесью при орошении по фосфору. С увеличением нормы фосфорных удобрений возрастает количество PgOс,пополняющее запасы почвы.
На злаково-бобовой травосмеси посева 1979 года при орошении отрицательный баланс по азоту и калию выражен резче, объясняется это прямой зависимостью выноса, а соответственно и баланса N , Р«05, К«0 от продуктивности травостоев. Высокие урожаи сена выносят больше азота и калия, увеличивая дефицит этих элементов.
Наибольший дефицит азота выявлен на злаково-бобовой травосмеси при орошении (посева 979 г.) на варианте Р7Л1О ет 331,4 кг/га без учета азотфиксирующей способности бобовых растений.
Баланс элементов питания под злаковыми травостоями при орошении складывался несколько иначе, чем под злаково-бобовыми. Разница между внесенными с удобрениями элементами питания и выносом с урожаем была отрицательной по азоту и калию. Однако дефицит по азоту не превышал 128,4 кг/га при дефиците на неудобренном варианте 113,3 кг, что объясняется положительным действием повышенных норм азотных удобрений (табл.22).
Злаковые травы при дозе фосфорных удобрений 10-140 остав ляют 40-70 кг фосфора в почве, что значительно больше, чем зла-ково-бобовые.
Увеличение нормы калийных удобрений уменьшает дефицит калия, однако он остается высоким и достигает 122,1 кг/га.
Нужно отметить, что применение одного или двух элементов питания удобрений увеличивает дефицит не достающих, так как предопределяет питание растений последним, исключительно за счет запасов питательных веществ почвы, снижая потенциальное плодородие ее.
Баланс азота и калия под злаковым травостоем посева 1979 года при орошении как и в предыдущем посеве отрицательный. Дефицит азота и калия здесь еще больше, так как продуктивность трав I и 2 года пользования выше, а следовательно и выносят они элементов питания больше.
Баланс азота, фосфора и калия под злаково-бобовой травосмесью без орошения сложился более положительно, чем на орошаемом участке. Отрицательный баланс по азоту на удобренных вариантах не превышает 43,0 кг при выносе на контроле без удобрений 4.5,7 кг/га (табл.23). Объясняется этот относительно небольшой дефицит по азоту и по калию положительным действием внесенных удобрений и сравнительно не высокой продуктивностью многолетних трав из-за низкой их влагообеспеченности. По фосфору на всех удобренных вариантах баланс положительный. По калию при внесении K Q на фоне Л/ 5 баланс положительный в остальных случаях отрицательный, что говорит о том, что при увеличении дозы азотных удобрений увеличивается калийное питание злаково-бобовых трав.
На злаковом травостое без орошения при внесении азотных удобрений в норме A/J Q получен стабильный положительный баланс до 14,8 кг/га в среднем за 3 года, а при снижении дозы азота до Л/д0 на фоне 70к70 отрицательный до - 16,б кг/га (табл.23).
По фосфору получен положительный баланс по всем вариантам с фосфорными удобрениями, причем при увеличении дозы фосфорных удобрений увеличивается количество фосфора, пополняющего запасы почвы.
Внесение калийных удобрений в норме KJ-J-Q позволило получить в опыте со злаковой травосмесью без орошения положительный баланс по калию. При снижении дозы калия до 70 кг/га по последнему складывается отрицательный баланс.
Таким образом, разница между внесенными с удобрениями элементами питания и выносом их с урожаем сена на злаково-бобовых и злаковых травосмесях при орошении показывает, что многолетние травы, имеющие высокую продуктивность, выносят большое количество азота и калия, создавая отрицательный баланс этих элементов.
