Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. РОЛЬ ПРОДУКТИВНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И УДОБРЕНИЙ В ПОВЫШЕНИИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ 8
1.1. Научные основы установления оптимальных доз удобрений под планируемый урожай сельскохозяйственных культур 9
1.2. Продуктивность культур и регулирование почвенных условий 13
1.3. Продуктивность сахарной свеклы и влияние минеральных удобрений на нее 23 ГЛАВА II. МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ 29
2.1. Почвы зоны свеклосеяния Краснодарского края и их агрохимическая характеристика 29
2.2. Климатические условия 41
2.3. Характеристика погодных условий в годы проведения исследований 43
2.4. Схема опыта и методика проведения исследования 50
ГЛАВА III. ДИНАМИКА ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ И УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ УРОЖАЯ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ 54
3.1. Питательный режим почвы 54
3.2. Динамика азота в почве 55
3.3. Нитрификационная способность почвы 61
3.4. Динамика фосфора в почве 65
3.5. Динамика калия в почве 70
3.6. Продуктивность сахарной свеклы в зависимости от доз удобрений, планируемой урожайности и погодных условий во второй половине вегетации 74
3.7. Оценка факторов урожайности 81
3.8. Содержание элементов питания в свекловичном растении 86
3.9. Вынос урожаем сахарной свеклы основных элементов питания 89
3.10. Технологические качества сахарной свеклы 94
ГЛАВА IV. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПОД САХАРНУЮ СВЕКЛУ 98
ВЫВОДЫ 106
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 108
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 109
ПРИЛОЖЕНИЯ 132
- Научные основы установления оптимальных доз удобрений под планируемый урожай сельскохозяйственных культур
- Почвы зоны свеклосеяния Краснодарского края и их агрохимическая характеристика
- Питательный режим почвы
- ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПОД САХАРНУЮ СВЕКЛУ
Введение к работе
Актуальность темы. В условиях интенсификации сельского хозяйства важнейшей задачей производства является разработка оптимальной системы питания растений, обеспечивающей получение максимально возможного урожая сахарной свеклы и сбора сахара с минимальными затратами на минеральные удобрения.
В настоящее время наиболее апробированными для установления норм удобрений считается два метода: корректировка средних норм путем поправок (метод ВИУА) и уточнение норм на основе корреляционных связей между агрохимическими показателями почв, урожаем и эффективностью удобрений (Н.Н. Михайлов, В.П. Книппер, 1971). Недостатками этих методов является то, что при внесении минеральных удобрений уточняются дозы, учитывающие содержание элементов питания в пахотном слое, и не учитывающие содержание их в более глубоких слоях почвы.
Применение высоких доз удобрений под сахарную свеклу настоятельно требует изыскания путей повышения их эффективности как с учетом роста урожая, сбора сахара и улучшения технологических качеств сырья, так и повышения коэффициентов использования питательных веществ из почвы и удобрений.
В связи с этим для условий Краснодарского края поставленная задача получения расчетной урожайности сахарной свеклы с учетом содержания элементов питания в метровом слое почвы является актуальной.
Целью исследований являются разработка и агробиологическое обоснование системы применения оптимальных доз минеральных удобрений под планируемый урожай сахарной свеклы.
В соответствии с поставленной целью ставились следующие задачи:
изучить особенности формирования и структуру урожая сахарной свеклы в зависимости от доз минеральных удобрений;
выявить влияние минеральных удобрений на динамику основных питательных элементов в посевах сахарной свеклы в 0-100 см слое почвы;
определить содержание и вынос элементов питания с урожаем сахарной свеклы;
провести оценку технологического качества корнеплодов сахарной свеклы;
дать экономическую оценку внесения эффективных доз минеральных удобрений.
Научная новизна. На типичном черноземе Краснодарского края впервые разработана система применения доз минеральных удобрений под планируемый урожай и сбор сахара с учетом содержания основных элементов питания в метровом слое почвы. Выявлены оптимальные условия формирования продуктивности растений сахарной свеклы и качества сырья для условий неустойчивого увлажнения Краснодарского края. Обнаружен механизм дополнительной мобилизации и использования почвенного азота, фосфора и калия.
Положения диссертации, выносимые на защиту:
1. Оптимальные дозы минеральных удобрений на планируемый урожай сахарной свеклы с учетом содержания элементов питания в метровом слое почвы.
2. Расчетные методы внесения доз минеральных удобрений под сахарную свеклу показывают, что существует механизм дополнительной мобилизации почвенного азота, фосфора и калия, который положительно влияет на рост и развитие растений, а также на формирование ее продуктивности.
Практическая значимость работы. Разработанная система применения минеральных удобрений под сахарную свеклу, с учетом содержания основных элементов питания в метровом слое почвы, позволяет скорректировать дозы минеральных удобрений в производстве на основании агрохимических картограмм и введения поправочных коэффициентов по содержанию основных элементов питания в пахотном слое.
Реализация работы. Работа проводилась в соответствии с планом научно-исследовательских работ Северо-Кавказского НИИ сахарной свеклы и сахара по теме «Разработка и внедрение технологии применения эффективных доз макро- и микроудобрений, биологически активных веществ для выращивания сельскохозяйственных культур (сахарная свекла)» (Госконтракт №2.1.4/4 Департамента сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности Краснодарского края). Результаты исследований внедрены в ОАО «Успенский Агропромсоюз» Белоглинского района и ОНО ОПХ «Гулькевичское» Гулькевичского района Краснодарского края с 2004 г., что подтверждено соответствующими актами внедрения и производственного испытания.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались автором на заседаниях ученого совета СКНИИССиС и научно-практических конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» в Кубанском ГАУ в 2003-2004 гг. За активное участие в научных исследованиях по приоритетным направлениям развития агропромышленного комплекса автор была награждена Почетной грамотой департамента сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности Краснодарского края (2004 г.).
Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 143 страницах компьютерного текста и включает в себя: введение, 4 главы основной части, 21 таблиц, 3 рисунка, выводы, предложения производству и 11 приложений. Обзор литературы включает 219 источников, 7 на иностранном языке.
Научные основы установления оптимальных доз удобрений под планируемый урожай сельскохозяйственных культур
В условиях интенсификации сельского хозяйства важнейшая задача производства - создать оптимальную систему питания растений, обеспечивающую полную реализацию генетического потенциала сорта или гибрида и получение максимально возможного урожая с заданными показателями качества продукции.
Управлять питанием растений можно лишь на основе глубокого изучения законов формирования урожая, требований растений к условиям внешней среды, знаний о взаимодействии основных факторов в системе погода-почва-удобрение-растение (Т.Н. Кулаковская, 1990).
В современных условиях земледелия в России, когда цены на удобрения постоянно растут и объемы применения их катастрофически падают, наука должна предложить производству такие разработки, которые позволили бы обеспечить запланированный урожай с минимальными затратами производственных факторов при сохранении почвенного плодородия (Н.П. Богомазов, 1996, Т.И. Иванова, 1988, Т.И. Иванова, 1989, П.Н. Шиян, 1986).
Научное обоснование принципов оптимизации применения средств химизации при возделывании сельскохозяйственных культур строится на обобщение результатов, полученных в полевых опытах, прежде всего поставленных по полнофакторным схемам или неполным схемам - выборкам полного факториального эксперимента (Б.А. Доспехов, 1985, Т,й. Иванова, 1988, Т.И. Иванова, 1989, В.Н, Перегудов, 1978).
Г. Боксом и его школой (1957) были разработаны композиционные схемы экспериментов для целей химической и фармацевтической промышленности, основным требованиям которой к схемам опыта является возмож 10 ность последовательной постановки опытов во времени при нечувствительности к так называемому временному дрейфу.
Однако при условии одновременной постановки всех опытов эти схемы могут быть с успехом применены в агрохимических исследованиях, причем они оказываются эффективнее известных полных факторных схем Фишера (Г.Г. Дуда, А. А. Егошин, 1971)
Обладая полной ортогональностью, схемы опыта предусматривают простую обработку результатов, включающую вычленение пестроты плодородия почвы, определение главных и квадратичных эффектов минеральных удобрений и оценку надежности полученных величин.
Результаты исследований по действию и взаимодействию средств химизации, полученные с помощью факториальных схем опытов позволяют в определенных интервалах регулировать дозы удобрений, причем с довольно четкой количественной оценкой (В.А. Демин, Н.И. Демин, А.Н. Васильев, 1994, В.А. Демин, А.Н. Васильев, 1996, Т.Н. Иванова, B.C. Рубанов, А.С. Юршевич, 1975).
В настоящее время можно считать наиболее апробированными для установления норм удобрений два метода: корректировка средних норм путем поправок (метод ВИУА) и уточнение норм на основе корреляционных связей между агрохимическими показателями почв, урожаем и эффективностью удобрений (Н.Н. Михайлов, В.П. Книпер, 1971).
Метод поправок ВИУА широко используют зональные агрохимические лаборатории при разработке рекомендаций для хозяйств по дифференцированному применению фосфорных и калийных удобрений на почвах с разным содержанием подвижного фосфора и обменного калия. Недостатком этого метода является то, что при уточнении доз удобрений не учитывается уровень урожаев в связи с почвенно-климатическими и агротехническими условиями и, кроме того, уточняются лишь дозы фосфорных и калийных удобрений, азотные удобрения вносят по рекомендациям научно-исследовательских учреждений без изменений (П.А. Дмитренко, А.В. Лазурский, 1970, В.Д. Панников, В.Г. Минеев, 1977, Х.С. Спивак, Н.П. Грабовский, 1970).
Во втором методе возможный уровень урожаев основных сельскохозяйственных культур устанавливают в зависимости от плодородия почв и запасов в них подвижных питательных веществ, а удобрения вносят в дозах, обеспечивающих на только получение возможного на данной почве урожая, но н с расчетом повышения плодородия почвы.
Кроме описанных выше двух основных методов уточнения доз удобрений на основе результатов полевых опытов и данных об агрохимическом изучении почв, большой интерес представляет метод З.И. Журбицкого, по которому непосредственно определяются нужные дозы удобрении для данных конкретных условий (Спивак, Н.П. Грабовский, 1970).
Рациональное использование удобрений - одна из наиболее важных проблем. Одним из возможных способов решения этих проблем является разработка моделей систем удобрения на различные уровни планируемой урожайности с использованием для расчета доз питательных веществ методом дифференцированного нормативного баланса (В.А. Демин, А.Н. Васильев, 1996, А.В. Лазурский, В.Б. Павловский, 1977).
Применение при расчетах доз удобрений метода дифференцированного нормативного баланса позволило увеличить на темно-серой лесной почве урожайность зерновых культур в среднем на 46% и клубней картофеля на 113% (В.А. Демин, А.Н. Васильев, 1996).
Почвы зоны свеклосеяния Краснодарского края и их агрохимическая характеристика
Кубань отличается большим разнообразием природно-климатических условий. Длительные и сложные процессы взаимодействия факторов почвообразования - климата, рельефа, гидрологии, растительности, материнских пород и биологической деятельности в верхних слоях земной коры - обусловили многообразие почв на ее территории. Почвы края хорошо различаются между собой по своему происхождению, они таят в себе неодинаковые свойства и как средство сельскохозяйственного производства каждая разность их требует своеобразного подхода (В.Ф. Вальков, Ю.А. Штомпель, И.Т. Трубилин и др., 1996, К.С. Кириченко, 1952).
Разнообразие физико-географических условий Краснодарского края обуславливает сложность его почвенного покрова. На территории края встречаются все почвенные типы, характерные для Европейской части России, начиная от примитивных высокогорных почв Кавказских гор, до самых плодородных сверхмощных черноземов Азово-Кубанской низменности (Е.С. Блажний, 1958, В.Ф. Вальков, Ю.А. Штомпель, И.Т. Трубилин и др., 1996, К.С.Кириченко, 1952).
Современная классификация почв края составлена на основе «Классификации и диагностики почв СССР» (Е.С. Блажний, 1971) и систематического списка почв, подготовленного в виде рабочей таблицы перевода местной номенклатуры почв в общероссийскую (В.Ф. Вальков, Ю.А. Штомпель, И.Т. Трубилин и др., 1996).
В основу деления черноземов на подтипы положена главным образом мощность горизонта (А+АВ), содержание гумуса в горизонте "А" и степень выщелоченное углесолей (B.C. Блажний, 1958, В.Ф. Вальков, Ю.А. Штом-пель, И.Т. Трубилин и др., 1996).
В регионе распространены черноземы теплой южно-европейской фации и выделяются следующие подтипы черноземов (В.Ф. Вальков, Ю.А. Штомпель, И.Т. Трубилин и др., 1996):
- оподзоленные;
- выщелоченные;
- типичные;
- обыкновенные (карбонатные);
- южные (каштановые).
Детальный анализ генетической сущности черноземов Предкавказья . сделан Ф.Я. Гаврилюком на основе подробного изучения свойств этих почв (ФЛ. Гаврилюк, 1955). Подвергнув критическому рассмотрению, изменившиеся представления о происхождении предкавказских черноземов, Ф.Я. Гаврилюк излагает следующие основные положения об их генезисе:
1. Черноземы Предкавказья - отражение всего сложного комплекса естественно - исторических условий. «Находясь во взаимодействии с условиями почвообразования, приобретая в процессе своего развития новые качества, черноземы сами влияют на направление почвообразования и окружающую обстановку, в которой они развиваются».
2. Черноземы Предкавказья - это одна из стадий дернового образования, представленная фазами остаточно-оподзоленного, выщелоченного, карбонатного и каштанового черноземов.
3. Черноземной стадии развития предшествовали разные почвы.
4. Ведущая роль в повышенном содержании карбонатов в профиле некоторых подтипов черноземов принадлежит биологической аккумуляции за счет корневой системы растений.
5. Большая мощность и малая гумусность черноземов Предкавказья обусловлена всеми условиями, в которых протекает их развитие.
Питательный режим почвы
Широко используемый в настоящее время способ определения доз удобрений с помощью внесения поправок к рекомендуемым средним нормам удобрений помогает избежать грубых ошибок, однако он не обеспечивает получения максимального эффекта от применяемых удобрений. Это объясняется тем, что средние нормы установлены чисто эмпирическим путем, по эффективности удобрений при разных уровнях плодородия почв.
Однако уже в течение многих лет развивается другое направление в разработке рациональных доз удобрений, принимающее за основу потребность растений в питательных элементах. Еще Д.А. Сабинин (1932, 1955) неоднократно подчеркивал важность изучения «истории» формирования урожая и контроля факторов, характеризующих этот процесс, как основу овладения созданием будущего урожая.
Корневое питание растений является мощным фактором как в силу возможности его регулировать, так и в силу большой роли условий питания во всей жизнедеятельности растения. В связи с этим плодородие почв должно наилучшим образом соответствовать требованиям растений в течение всего периода вегетации. Как известно, плодородие почвы складывается из многих показателей, среди которых богатство доступными формами соединений питательных элементов составляет весьма существенное его качество.
Создание оптимальных условии минерального питания растений в черноземных почвах осуществляется двумя основными путями: первый — окультуривание почв, повышение запасов подвижных форм элементов питания, регулирование процессов трансформации основных элементов питания в почве; второй - применение минеральных и органических удобрений.
В таблице 7 приводятся основные агрохимические показатели чернозема типичного, где проводились наши исследования.
Экономическая эффективность применения минеральных удобрений под сахарную свеклу
В настоящее время сложились довольно сложные условия функционирования аграрно-промышл енного комплекса и его главного звена - сельского хозяйства. Основная особенность сегодняшней ситуации: - продолжение роста диспаритета цен на сельскохозяйственную и промышленную продукцию.
В 1991 году доля сельского хозяйства в федеральном бюджете составляла J 9%, в 1997 году - 3, в 2001 году - 1,3,в 2002 году она снижена до 0,9% (А.А. Шутьков, 2002). Проведенные в стране аграрные преобразования (1991...1999 гг.) повлекли за собой развал материально-технической базы АПК и системных технологий ведения производства, что привело к нарастанию деградации почв, в том числе и агрохимической.
В связи с удорожанием удобрений многие руководители хозяйств полагали, что несколько лет можно обойтись без покупки агрохимических средств, используя накопленные запасы питательных веществ в почве. Но время показало, особенно 1998-1999 гг., ошибочность этих расчетов. Печальное подтверждение этому - катастрофическое падение сельскохозяйственного производства.
В системе мер повышения урожаев по оценке, например, американских ученых наибольший удельный вес имеют удобрения - 41%, гербициды - 13, благоприятная погода-15, гибридные семена —8, прочие 16...23% (П.Д. Попов, 2000). Немецкие ученые половину прироста урожая сельскохозяйственных культур относят на результат применения удобрений, а французские -даже 50...70%.
В нашей стране многочисленными исследованиями научных учреждений, опытом передовых хозяйств также убедительно доказана высокая эффективность удобрений. Однако отдача от их внесения даже в самые благоприятные годы по сравнению с передовыми зарубежными странами была значительно ниже. Чтобы выйти из кризисной ситуации в земледелии при ограниченных финансовых ресурсах, необходимо разрабатывать соответствующие методики воспроизводства плодородия почв, оптимизации питания растений в технологиях.
Увеличение производства и применения минеральных удобрений требует для окупаемости затрат соответствующих темпов прироста урожая сельскохозяйственных культур. Д.Н. Прянишников (1952) подчеркивал, что в современном земледелии урожай все более становится производным от использования удобрений.
Однако для более эффективного использования удобрений при формировании будущей урожайности необходимо наличие в почве питательных элементов в оптимальном соотношении. В такой ситуации выгодно применять минеральные удобрения под свеклу в дозах, обеспечивающих прибавку урожайности корнеплодов, которая не только окупит затраты на применение удобрений, но и дает определенную прибыль.
Путем внесения оптимальных доз минеральных удобрений достигаются восстановление и повышение экономического плодородия почвы, рост урожайности сельскохозяйственных культур. Рациональное применение минеральных удобрений оказывает всестороннее влияние на интенсивное ведение хозяйства и позволяет увеличить выход продукции и доходность с единицы земельных угодий.
