Введение к работе
Актуальность темы. В резолюциях VIII Международного конгресса по минеральным удобрениям говорится, что одно из основных направлений дальнейшего развития науки и практики в области применения минеральных удобрений должно быть сосредоточено на совершенствовании теории минерального питания растений и применения удобрений, исследовании особенностей изменения почвенного плодородия в связи с возрастающим уровнем применения туков.
Минеральным удобрениям, поставка которых сельскому хозяйству страны увеличится к 1980 году в 1,5 раза, принадлежит ведущее место в повышении урожайности сельскохозяйственных культур. Разработка наиболее эффективных систем применения удобрений зависит от достижений агрохимической науки, почвоведения, физиологии растений и, в частности, от знаний природы корневого питания сельскохозяйственных культур. Для обоснования приемов внесения минеральных туков и рационального размещения удобрений в почве по отношению к растению необходимо знать влияние удобрений на формирование и развитие корневой системы.
Удобрения — сильное средство воздействия на плодородие почвы и растения. В выступлениях И. И. Синягина (1976) подчеркивалось, что далеко недостаточно изучены еще вопросы о влиянии удобрений на окружающую среду и мероприятия по устранению нежелательных последствий применения удобрений в высоких дозах. Известно, что в зависимости от складывающихся условий растение может в определенной степени приспосабливаться к изменяющимся факторам среды. Однако приспособительные возможности даже у лучших сортов ограничены (В. Д. Панников, 1966; Б. П. Строганов и др., 1970; А. В. Соколов, J974). Для установления допустимого \гаксимума внесения
минеральных удобрений, наряду с другими вопросами, предстоит и выяснить вопрос о том, какова адаптация корней культурных растений к изменяющимся почвенным условиям.
Задачи исследований. В задачу наших исследований входило решение следующих вопросов:
-
Изучить рост, развитие и поглотительную деятельность корневой системы ячменя в зависимости от доз применения удобрений и площади питания на слабоокультуренной дерново-подзолистой почве.
-
Выяснить роль первичных и вторичных корней в процессах минерального питания ячменя.
-
Определить величину и изменение сосущей силы корней ячменя в условиях применения возрастающих доз минеральных туков.
Место, время и условия проведения исследований. Исследования проводили в течение 1968—1974 гг. в Центральных районах Нечерноземной зоны. С 1968 по 1971 г. эксперименты проводили в Новосельском опытном хозяйстве ВИУА (Сухиничскнй район Калужской области), в 1971 —1972 гг.— в лаборатории физиологии питания растений ВИУА и в 1973—1974 гг.—на Смоленской опытной станции ВИУА. Почва опытные участков — дерново-подзолистая среднесуглинистая слабоокультуренная (табл. I). Перед закладкой опыта участки известковали по полной гидролитической кислотности.
Сумма осадков за май — август, определяющая урожай ячменя, в наиболее влажные годы (1969 и 1974) была выше средней многолетней нормы на 66—159 мм, в сухие (1968, 1970 и 1971)—соответственно, ниже средней многолетней на 67— 120 мм, в 1973 г.— была близкой к норме.
Методика исследований. Использованы методы полевого и вегетационного опыта. Изучали в опытах влияние повышенных (возрастающих) доз простых удобрений: аммиачной селитры (N — 34,6%), суперфосфата гранулированного (Рг05—19,5%), хлористого калия (Кг.О — 57,2%) на рост и поглотительную деятельность корней ячменя. Минеральные туки вносили под предпосевную культивацию. Удобрения применяли при различных площадях питания растений, поэтому опыт размещали методом расщепленных делянок. В опытах испытывали нормы высева ячменя от 3,3 до 7,7 млн. всхожих зерен/га.
Агрохимические показатели почвы определяли по методикам, установленным для дерново-подзолистых почв: фосфор — по Кирсанову, калий — по Масловой, азот нитратный — с использованием дисульфофеиоловой кислоты, рН солевой вытяжки — ло-тенциометрически. Определение равномерности распределения
питательных веществ в почве проводилось путем анализа единичных почвенных проб, взятых в 10 точках метровой площадки после внесения удобрений.
Таблица 1
Агрохимическая характеристика дерново-подзолистой почв» опытных участков
Материнская порода
pti солевой DM-тяжки
Новосельское покровный 4,3 4,7—5,0 9,4—12,5 13,9—16,6'
опытное хо- суглинок
зяйство ВИУА
Смоленская моренный 4,3—4,5 4,2 2,5—5,5 6,8—11,0
опытная суглинок
станция ВИУА
Определение поглотительной деятельности корневой системы ячменя проводили полевыми, вегетационными и лабораторными методами, 'Для получения общего представления о расположении корней в дерново-подзолистой почве использовали траншейный метод Д. Уивера (по Н. 3. Станкову, 1964). Длину корней ячменя определяли по методу Н. II. Саввинова в видоизменении Н. 3. Станкова (1964). Пробы корней из пахотного слоя почвы для количественного учета и химического анализа брали методом почвенного монолита.
Сосущую силу корней ячменя измеряли по методу Н. 3. Станкова и Т. П. Ладониной (1971). Результаты анализов обработали методом вариационной статистики (Е. В. Аринушкнна, 1970). Математическую обработку результатов учета урожая проводили по В. Н. Перегудову (1965).
В исследованиях корней применяли морфо-анатомические методы. Размеры коры и проводящих тканей у различных частей корневой системы ячменя определяли с помощью микроскопа с линейным окуляр-микрометром. Одновременно препараты фотографировали способом микросъемки, -
Научная новизна результатов исследований и значение для теории и практики. В Центральных районах Нечерноземной зоны на слабоокультуренных дерново-подзолистых почвах в условиях полевых опытов изучена поглотительная деятельность
корневой системы ячменя в зависимости от доз удобрений ц площади питания растений. В результате исследований установлена взаимосвязь между мощностью развития корней ячменя в пахотном слое дерново-подзолистой почвы, способностью корневой системы к поглощению элементов питания и величиной урожая растений.
Установлено, что дозы удобрений І^сь-воРео-ігоКда-ш. внесенные под предпосевную культивацию, способствуют интенсивному росту и развитию корней ячменя в удобренном слое 0—15 см, увеличению сосущей силы и росту поглотительной деятельности корней.
Вскрыто угнетающее действие на формирование корней и их сосущую силу единовременного внесения под культивацию повышенных доз простых удобрений порядка N16oP24oKi6o, тормозящее рост урожаев. Выносится предложение к пересмотру дайной технологии внесения под ячмень высоких доз простых удобрений.
Установлено, что влияние удобрений на поглотительную деятельность корней зависит от площади питания. В работе определена предельная плотность насыщения дерново-подзолистой почвы корнями — около 100 м в 1 куб. дм "почвы, при которой замедляется и прекращается рост корней, особенно при высокой густоте стояния растений. Объем почвы, пронизанный корнями ячменя, резко уменьшается при низкой густоте стояния растений, что ведет к развитию корней сорных растений, уменьшению продуктивности посевной площади н снижению эффективности действия удобрений.
Выяснено значение отдельных частей корневой системы ячменя (первичных и вторичных корней) в процессах поглощения веществ. Показано, что при применении удобрений значительно возрастает роль в питании вторичных корней, развивающихся в фазу кущения — цветения в верхних слоях почвы (0—15 см). Внесением удобрении N4<>-eoP60-i2oK4o-6o в ЭТ11 слои почвы можно стимулировать рост вторичных корней, развитие которых увеличивает поглощающую поверхность корня и способствует повышению урожая растений.
Впервые обнаружены с помощью микроскопических наблюдений и мнкронзмерений существенные различия в строении коры первичных и вторичных корней ячменя. Показано, что эти различия связаны с условиями существования корней и обусловливают различный характер контактирующей поверхности в системе корни — почва.
Полученные и обоснованные в диссертационной работе данные и предложения производству могут быть использованы при разработке приемов внесения удобрений и установлении допустимого максимума применения минеральных туков.
Выявленные физиологические различия между первичными и вторичными корнями ячменя являются ступенью к раскрытию природы поглощения и могут быть использованы в целях регулирования корневого питания.
При определении оптимальной площади питания растений на дерново-подзолистой почве предлагается учет не только развития надземной массы, но и корневой системы растений, в частности, определение плотности насыщения почвы корнями по методу Н. И. Саввинова в видоизменении Н. 3. Станкова.
Апробация работы. Результаты исследований были доложены и обсуждены на конференции молодых ученых ВИУА, посвященной 100-летию со дня рождения В, И. Ленина (1970 г.) на конференции, посвященной 40-летию Всесоюзного научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведения им. Д. Н. Прянишникова (1972 г.), и на научно-технической конференции ВИУА в 1971 г. Диссертационная работа рассматривалась на заседании научно-технического совета лаборатории физиологии питания растений ВИУА (1973 г.), на научно-технических совещаниях Новосельского опытного хозяйства ВИУА и Смоленской опытной станшш ВИУА (1975 г.).
Публикация. Основные результаты исследований опубликованы в 8 статьях общим объемом 2,07 п. л.
Объем работы. Диссертация написана на русском языке. Она изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 43 таблицы, 19 рисунков и микрофотографий, сделанЕіьіх через микроскоп, 26 таблиц в приложении и состоит из введения, обзора литературы, пяти глав по экспериментальным исследованиям, выводов и предложений. Список использованной литературы включает 315 наименований, в том числе 40 иностранных.
