Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 8
1.1. Народно-хозяйственное значение и биологические особенности гречихи и ячменя 8
1.2 Роль минеральных удобрений в формировании урожая гречихи и ячменя 19
1.2.1 Отзывчивость ячменя на минеральные удобрения 21
1.2.2 Отзывчивость гречихи на минеральные удобрения 25
1.2.3 Проблема эффективного использования последействия минеральных удобрений предшественников 29
2 Условрия проведения опытов и методика наблюдений и исследований 32
2.1 Почвенно-климатические условия предуральскои степной зоны республики башкортостан 32
2.2 Место проведения опытов и его характеристика 37
2.3 Схемы опытов и их обоснование 39
2.4 Агротехника и методика проведения полевых опытов 44
2.5 Особенности метеорологических условий в годы проведения опытов. 48
3 Влияние минеральных удобрений на урожайность гречихи и ячменя. при прямом действии 56
3.1 Влияние минеральных удобрений на пищевой режим почвы 56
3.2 Влияние способов внесения минеральных удобрений на структуру урожая 61
3.3 Влияние минеральных удобрений на урожайность замыкающих севооборот культур 63
3.3 1 Влияние видов удобрений на урожайность ячменя и гречихи 63
3.3.1 Влияние возрастающих норм минеральных удобрений на урожайность гречихи 66
4 Последействие минеральных удобрений на формирование урожая гречихи и ячменя 71
4.1 Последействие минеральных удобрений на содержание питательных веществ пахотного слоя почвы 72
4.2 Нормативы повышения питательных веществ почвы от минеральных удобрений 79
4.3 Последействие удобрений на динамику площади листьев гречихи 83
4.4 Последействие удобрений на структуру урожая 89
4.5 Последействие удобрений предшественников на урожай 94
4.5.1 Последействие удобрений предшественников на урожай гречихи 94
4.5.2 Последействие удобрений предшественников на урожай ячменя 97
4.6 Влияние удобрений в последействии на экономическую эффективность 100
4.7 Внедрение результатов исследований в производство... 105
Выводы 107
Предложения производству : 110
Библиография 111
Приложения 124
- Народно-хозяйственное значение и биологические особенности гречихи и ячменя
- Почвенно-климатические условия предуральскои степной зоны республики башкортостан
- Влияние минеральных удобрений на пищевой режим почвы
- Последействие минеральных удобрений на содержание питательных веществ пахотного слоя почвы
Народно-хозяйственное значение и биологические особенности гречихи и ячменя
Яровой ячмень и гречиха относятся к числу важных сельскохозяйственных культур. По биологическим особенностям эти культуры разные, но много общего имеют по агрономическим, как замыкающие севооборот культуры. Много общего и в народнохозяйственном плане, как используемые в крупяной промышленности продукции. Обе культуры, кроме прямого использования на пищу, имеют и сырьевое значение. Ячмень широко используется в пивоваренной, гречиха в медицинской (рутин) и пищевой промышленности как культура, дающая ценный пищевой краситель.
В зерне ячменя содержится около 12% белка, 5,5% клетчатки, 64,6% безазотистых экстрактивных веществ, 2,1% жира, 13% воды, 2,8% золы /16,108/. В связи с рыночной потребностью пивоваренной промышленности, в последние годы предпочтение отдается сортам и агротехнологиям, способствующим формированию урожая ячменя с содержанием белка не более 12 %. Этот уровень закреплен в государственном стандарте /39/.
Яровой ячмень - наиболее скороспелая и пластичная культура. Он относительно хорошо переносит воздушную засуху и более экономно расходует влагу на образование единицы сухого вещества. Благодаря скороспелости, ячмень наиболее продуктивно использует запасы зимне-весенней влаги и успевает налить зерно в первой половине лета до наступления сухой и жаркой погоды. Поэтому во многих степных районах юга нашей страны ячмень дает более высокие и стабильные урожаи, чем яровая пшеница и овес.
Яровой ячмень хорошо приспособлен к различным почвенно-климатическим условиям. Зерно его начинает прорастать при температуре 1-2С, оптимальная температура для прорастания - 20-22С. Всходы выдерживают заморозки до -7-8 С. В период цветения и созревания растения очень чувствительны даже к небольшим заморозкам. Для зародыша зерновки в период налива опасны заморозки минус 1,5-3 С.
Среди яровых зерновых культур ячмень остается одним из наиболее засухоустойчивых и холодостойких. Транспирационный коэффициент его около 400. Повышенная жароустойчивость ярового ячменя связана с его скороспелостью, а также способностью интенсивно использовать питательные вещества в ранние фазы роста. К недостатку воды яровой ячмень наиболее чувствителен в фазе выхода в трубку. По отзывчивости на плодородие почвы он стоит ближе к пшенице, чем к овсу. Яровой ячмень лучше развивается при рН 6,8-7,5. Вегетационный период его короче, чем у пшеницы, и составляет 60-110 дней.
Одной из биологических особенностей ячменя является слабое развитие корневой системы в начальный период роста, что определяет особую требовательность его к уровню питания /89, 109 и др./.
В отличие от других зерновых культур ячмень прорастает большим числом зародышевых (первичных) корешков, обычно их 4-8, реже 10. Первичные корни играют важную роль в формировании урожая в условиях почвенной засухи, когда пересыхают верхние слои почвы и недоразвивается вторичная корневая система.
К началу появления вторичных (придаточных) корней первичные корни проникают на глубину 25-30 и более см. Однако общая длина корней и их поглотительная способность у ячменя меньше, чем у пшеницы и овса. Поэтому он больше других культур нуждается в легкодоступных элементах питания.
Исследованиями Н.С.Авдонина /1/ и многих других установлено, что отзывчивость растений ячменя на удобрения с возрастом меняется. Ко времени выхода в трубку ячмень потребляет почти 2/3 количества калия, используемого за весь вегетационный период, до 46% фосфора и значительное количество азота. К началу цветения у ячменя почти заканчивается поглощение питательных веществ.
По данным Н.С.Авдонина /2/, И.М. Коданева /46/, ячмень больше всего нуждается в азоте в период от кущения до выхода в трубку. Начиная от прорастания семян и до появления всходов, растения особенно чувствительны к недостатку питания. Еще в 30-х годах прошлого столетия было показано, что недостаток фосфатов в первые 10-15 дней нельзя восполнить последующим внесением.
Фосфор - один из компонентов полинуклеотидов (нуклеиновых кислот), важнейших биологически-активных биополимеров, играющих исключительную роль в хранении, реализации и передаче наследственной информации.
Оптимальное фосфорное питание растений в начальный период их жизни имеет решающее значение. Оно ускоряет образование репродуктивных органов, усиливает рост корней, их ветвление и проникновение в почву. Растения при этом лучше используют водные запасы.
Агротехника ячменя, в целом, не сильно отличается от агротехники других зерновых колосовых культур.
Почвенно-климатические условия предуральскои степной зоны республики башкортостан
Почвенно-климатические условия играют одну из ведущих ролей в сельском хозяйстве и, особенно, в растениеводстве. Особую значимость приобретают агрометеорологические факторы в регионах с резким разделением на агроклиматические зоны и неустойчивостью погодных условий во времени. Ярким примером подобных регионов является Республика Башкортостан.
Республика Башкортостан расположена в пределах Южного Урала и, прилегающих к нему с запада и востока, предгорных территорий, на рубеже Европы и Азии. Протяженность между крайними северной и южной точками около 525 км, между западной и восточной - 420 км. Общая площадь 14,4 млн. га, из них пашни в доперестроечное время составляла 4,78 млн. га. В годы перестройки площадь пашни была сильно сокращена, примерно на 1,0 млн. га. С началом оживления экономики наблюдается постепенное восстановление части пашни.
Рельеф республики сильно расчленен: высотные отметки колеблются от 70 м в устье р. Белой, до 1638 м - в центральной части Южного Урала. Около 75 % площади расположено на склонах различной крутизны и экспозиции. Значительная протяженность с севера на юг и с запада на восток, меридиональное расположение Уральских гор, расчлененный рельеф, различная степень облесенности определяют большое разнообразие почвенно-климатических условий республики.
Территория республики делится на три зоны: лесостепная, степная и горно-лесная, которые характеризуются резко выраженными агроклиматическими особенностями. Кроме того, значительны различия в предуральской и зауральской степных подзонах, а также между северной, северо-восточной и южной лесостепными подзонами /101/. (
Кроме географических зон, проявлению значительных природно-экономических различий способствует большое разнообразие почвенно-климатических условий. Территория республики по последним разработкам ученых /67, 68/ разделена на 12 почвенно-климатических провинций. Учеными-агрономами технологическая часть сельскохозяйственного производства разрабатывается с учетом этих провинций.
Среднегодовая температура воздуха составляет по зонам республики от 1,2 (горно-лесная зона) до 3,1 С (степное предуралье). Соответственно, различаются и ресурсы тепла вегетационного периода (таблица 2.1). Наиболее обеспеченной теплом вегетационного периода является предуральская степная подзона с суммой положительных температур 2636 С и суммой их за период среднесуточных температур выше 5 С - 1741 С. Относительно высокие показатели обеспеченности теплом наблюдаются в южной лесостепной и зауральской степной подзонах. Наименьшие же показатели по теплу отмечены (в убывающем порядке) в северной, северовосточной лесостепных подзонах и в горно-лесной зоне.
Показатели увлажненности имеют несколько иные закономерности распределения по зонам. Так, наибольшее количество осадков за год выпадает в северной лесостепи (556 мм), затем в горно-лесной зоне (533), северо-восточной лесостепи (513), южной лесостепи (452), предуральской степи (428) и самое меньшее - в зауральской степи (327 мм). Таблица 2.1 Агроклиматические ресурсы по зонам Республики Башкортостан (по книге "Система ведения...", 1997)
Агрометеорологические показатели Агроклиматические зоны Лесостепь Степь Горнолесная Продолжительность эезморозного периода, дни 165 164 173 175 170 162 Как видно из таблицы 2.1., одни регионы больше обеспечены теплом, другие осадками. При этом между этими показателями существует обратная зависимость.
Комплексным показателем, учитывающим соотношение тепла и влаги, считается гидротермический коэффициент (ГТК), который составляет от 0,8 в зауральской степи до 1,4 единиц в горно-лесной зоне. Однако, этот показатель не всегда характеризует степень влаготепловой благоприятности климата для сельскохозяйственных культур. Так, высокие значения ГТК в горно-лесной и северо-восточной зонах (соответственно, 1,4 и 1,33 единиц) наблюдаются в самых неблагоприятных зонах для возделывания основных сельскохозяйственных культур.
С другой стороны, одинаковые значения ГТК могут быть и в совершенно разных по благоприятности агроклиматических условий местностях. В частности, это наблюдается при высоких значениях тепла и влаги в одной, благоприятной, зоне, а также при одинаково низких ресурсах и тепла и влаги в другой, неблагоприятной, зоне.
Близкие величины гидротермического коэффициента (0,80 и 0,96 единиц) соответствуют двум, сильно различающимся по ресурсам влаги, регионам: зауральской и предуральской степным зонам. Годовая сумма осадков в зауральской степи 327 мм, в предуральской - 428. Следовательно, для оценки агрономической благоприятности местности применение такого показателя, как ГТК не может считаться достаточным. Но для оценки увлажненности отдельных годов в одной и той же местности гидротермический коэффициент вполне может считаться пригодным показателем.
Влияние минеральных удобрений на пищевой режим почвы
Продуктивность растений ячменя и гречихи тесно связана с условиями их роста и развития в период вегетации. Она в большей степени зависит от уровня содержания в почве легкорастворимых форм соединений азота, фосфора и калия. Этот уровень обусловлен агрохимическими свойствами почвы и регулируется путем внесения удобрения. В связи с этим, многими исследователями изучалось влияние способов и доз внесения минеральных удобрений на питательный режим почвы, рост и развитие растений, динамика потребления основных элементов питания.
Для характеристики почвы, как питательной среды культурных растений, важное значение имеет проведение исследований динамики пищевого режима, которая обуславливается химическими, физико-химическими, физическими свойствами и биологической активностью почвы.
Анализ динамики содержания подвижных форм азота, фосфора и калия в почве в течение вегетации дает возможность определить обеспеченность растений питательными веществами в разные периоды их роста и развития и выбрать наиболее эффективные приемы их регулирования с целью обеспечения для растений оптимального уровня питания и получения высокого урожая с хорошим качеством.
В то же время известно, что содержание подвижных форм питательных веществ в почве зависит от особенностей почвы, характера потребления их растениями, влияния удобрений и применения других приемов агротехники. Поэтому важное значение для регулирования пищевого режима почвы имеет выявление закономерностей влияния минеральных удобрений на содержание основных элементов питания.
В этих целях мы изучали динамику доступных форм Р2О5, нитратного азота и обменного калия в пахотном слое почвы при различных способах внесения удобрений под ячмень и гречиху (таблица 3.1).
Известно, что содержание в почве поглощенного аммония связано с увлажнением и температурой почвы: его содержится больше в уплотненной, влажной почве при пониженной температуре. При прогревании почвы и уменьшении ее влажности, аммонийный азот, под влиянием деятельности почвенной микрофлоры, быстро трансформируется в нитраты.
Как видно из таблицы 3.1, количество нитратов по способам внесения удобрений в пахотном слое почвы было различным. Однако, наибольшее содержание их было в ранне-весенний период. В период кущения, в связи с повышением температуры почвы и усилением микробиологической деятельности, создаются благоприятные условия для образования нитратов. Однако они интенсивно потребляются растениями и количество их уменьшается. По мере дальнейшего роста растений, потребление ими нитратов из почвы увеличивается, содержание нитратов продолжает снижаться и ко времени колошения-молочной спелости оказывается наименьшим. В фазу полной спелости, когда усвоение азота растениями прекращается, содержание нитратов в почве несколько увеличивается.
Внесение азотного удобрения обусловило увеличение содержания нитратов в почве: в фазу кущения растений содержание их в варианте с внесением N4o, в зависимости от способов внесения удобрений под ячмень и гречиху, несколько превышало содержание в почве неудобренного контроля. В последующем, по мере роста растений этих культур, содержание нитратов в почве резко убывало. Однако, в течении всего периода вегетации в почве обнаружилось значительное количество нитратов, неиспользованных растениями. Это указывает на хорошее обеспечение растений азотом на типичном карбонатном черноземе.
В наших исследованиях количество подвижного фосфора в пахотном слое почвы в период вегетации ячменя и гречихи изменялось незначительно. Это может быть объяснено тем, что расходуемое растениями количество легкорастворимого фосфора пополняется из основных запасов его в почве. При различных способах внесения удобрений, где применялся суперфосфат, обнаружена тенденция увеличения подвижного фосфора в почве. На содержание подвижного Р2О5 в почве азотные и азотно-калийные удобрения существенного влияния не оказали.
Содержание обменного калия в пахотном слое почвы при различных способах внесения удобрений в период вегетации ячменя и гречихи изменялось незначительно.
Влияние на содержание минеральной пищи под ячменем и гречихой внесения удобрений непосредственно под эти культуры в некоторой степени получается неоднородным. Очевидная причина этого, на наш взгляд, заключается в том, что недавно внесенные удобрения еще не успели войти в полное взаимодействие с почвой, поэтому на фоне заметной тенденции повышения количества элементов минерального питания, в данных встречается противоречивость (таблица 3.2).
Последействие минеральных удобрений на содержание питательных веществ пахотного слоя почвы
Н.М. Глазунова /25/ в опытах с возрастающими нормами фосфорных удобрений от 60 до 720 кг/га отметила повышение действия и последействия фосфорных удобрений по мере увеличения их доз. Предпочтительность разового внесения высоких доз фосфорных удобрений для оптимизации минерального питания растений показана в работах Н.А. Иванова, Ю.Л. Байкина /35/, О.В. Сдобниковой /92,93/. В последней работе отмечено снижение концентрации некоторых тяжелых металлов (стронция) при внесении в почву высоких норм фосфорных удобрений.
Б.С. Носко /76/ считает важным выравнивание пестроты плодородия почвы путем внесения дифференцированных норм фосфорных удобрений. Роль внесения повышенных разовых норм фосфорных удобрений на обедненных им почвах отмечена рядом зарубежных авторов /87,118,121/.
Проблема целенаправленного воздействия на плодородие почвы требует наличия данных о нормативах влияния удобрений на содержание в почве питательных веществ. В наших опытах, проведенных в 1994...1999 годах, получены определенные данные, по которым можно рассчитать нормативы сдвига содержания элементов питания в почве. Как правило, эти нормативы имеют вид количества минеральных удобрений, необходимых для устойчивого повышения элементов питания почвы на 1 мг/100 г. (приложения 9-11).
По данным приложений можно заметить, что более высокие нормы минеральных удобрений показывают несколько больший расход на сдвиг содержания доступных растениям элементов питания на 1 мг/100 г. С течением это соотношение выравнивается и , более того, влияние низких доз сходит на нет. Это касается, прежде всего, азотных и калийных удобрений. Так, на повышение нитратного азота почвы на 1 мг/100 г в год внесения расходовалось от 32 до 52 кг/га азотных удобрений, калия, соответственно от 59 до 71 кг/га. На третий же год после внесения удобрений в этих опытах расход азотных удобрений превысил 1000 кг/га, а по калийным удобрениям сдвига не замечается. Наиболее устойчивое влияние в отношении нормативов сдвига содержания Р2О5 почвы на 1 мг/100 г наблюдается по фосфорному удобрению. С годами разница между влиянием различных доз удобрений сокращается. Так, в первый при внесении 60 кг/га для сдвига содержания в почве P2Os расходовалось 25 кг/га, при внесении 120 кг/га-29 кг/га. В третий же год этот коэффициент (норматив повышения, сдвига) составил по этим же вариантам 45 и 51 кг/га фосфорных удобрений.
В целях определения общих нормативов мы усреднили данные по ряду опытов. Результаты представлены в таблицах 4.4 и 4.5. По усредненным данным нормативы повышения содержания питательных веществ пахотного слоя почвы формируются в следующих пределах: азотные удобрения имели заметное влияние на содержание нитратного азота почвы не более 2-х лет, калийные в течение 2-3 лет, фосфорные - 3...4 лет и больше. Для повышения содержания N-NO3 почвы на 1 мг/100 г в год внесения требуется 43...56 кг/га азотных удобрений, P2Os - 27 и К20 - 35...73 кг/га.
Обобщенный анализ показал, что сдвиг содержания нитратного азота сохраняется не более 2-х лет, калия в одном опыте сохранилось и на четвертый год, резко увеличивая расход удобрений, в другом опыте сходил на нет уже на третий год. Таблица 4.4. Расход удобрений на повышение доступных форм минеральных веществ почвы на 1 мг/100 г, 1994...1999 годы, (по последействию опытов с внесением минеральных удобрений под первую культуру севооборота озимое тритикале)
Время анализа N-N03 Р2О5 к2о 1. В год внесения, весной 56 27 35 2. В год внесения, после уборки 153 45 59 3. На третий год, весной - 62 88 4. На четвертый год, весной - 114 289
Оказалось, что влияние и фосфорных удобрений не бесконечно. На четвертый год по обобщенным данным получается, что расход удобрений повышается до 114 кг/га. Очевидно, это явление можно принять за контрольную цифру, когда речь ведется о целенаправленном повышении плодородия почвы.
Один из важных выводов из этих исследований состоит в том, что в севообороте внесение полных норм минеральных удобрений необходимо планировать не реже, чем через 4-5 лет, в севооборотах с короткой ротацией можно вносить удобрения под одну, наиболее важную культуру. Полученные результаты в целом находятся в одной плоскости с данными из литературы. Ряд авторов указывают на то, что сдвиг содержания минеральных веществ почвы под действием минеральных удобрений находится под влиянием окультуренности почвы. На фоне высокой окультуренности требуется для устойчивого повышения содержания минеральных веществ меньшее количество удобрений /61/. По данным авторов на слабо окультуренных почвах сдвиг содержания фосфора пахотного слоя почвы на 1 мг/100 г требует 113-130 кг/га фосфорных удобрений.
