Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 6
1.1 Фитомелиорация как эффективный прием повышения плодородия почв 6
1.2 Изменение плодородия почв под действием химической мелиорации 12
1.3 Влияние химических мелиорантов на продуктивность сельскохозяйственных культур 21
2. Условия, схема опыта и методика проведения исследований 26
2.1 Почвенный покров 26
2.2 Погодные условия в годы проведения опытов 28
2.3 Схема опыта 30
2.4 Методы лабораторных исследований 31
3. Изменение агрохимических свойств под влиянием фитомелиорантов и известкования 33
3.1 Влияние фитомелиорантов и известкования на содержание гумуса в почве 33
3.2 Кислотно-основные свойства почвы 45
3.2.1 Изменение величины рНсол 45
3.2.2 Изменение гидролитической кислотности под действием мелиорантов 48
3.2.3 Изменение емкости катионного обмена почвы влиянием известкования и фитомелиорантов 52
4. Изменение агрофизических свойств почвы под действием фитомелиорантов и известкования 59
4.1 Структура почвы 59
4.2 Плотность почвы 76
4.3 Пористость почвы 94
4.4 Запасы воды и водопотребление растений 119
5. Пищевой режим 143
5.1 Щелочногидролизуемый азот 143
5.2 Подвижный фосфор 145
5.3 Обменный калий 148
6. Влияние мелиорантов на урожайность сельскохозяйственных культур 151
6.1 Урожайность сельскохозяйственных культур 151
6.2 Зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от факторов почвенного плодородия 156
7. Энергетическая и экономическая эффективность применения мелиорантов 167
Выводы 172
Литература 177
Приложения 193
- Изменение плодородия почв под действием химической мелиорации
- Влияние химических мелиорантов на продуктивность сельскохозяйственных культур
- Изменение гидролитической кислотности под действием мелиорантов
- Зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от факторов почвенного плодородия
Введение к работе
В условиях дефицита энергетических и материальных ресурсов в стране резко сократилось применение техногенных средств повышения плодородия и урожайности сельскохозяйственных культур. Это приводит к интенсивной деградации почвы и падению ее плодородия. Длительное сельскохозяйственное использование почв при дефиците удобрений, химических мелиорантов, гербицидов, инсектицидов и других техногенных средств развивает такие процессы, как дегумификация, декальцификация, подкисление, деструктури-зация, переуплотнение пахотного и подпахотного слоев почвы. При эюм в черноземах лесостепи, в первую очередь, ухудшаются физико-химические и водно-физические свойства почвы, повышается ее кислотность, плотность, снижается пористость, водопроницаемость, влагоемкость и т.д.
Ухудшение водно-физических и физико-химических свойств при деградации почвы снижает накопление влаги в почве, вызывает уменьшение весенних запасов влаги, приводит к подкислению почвы.
Повышается непроизводительное испарение. Ухудшаются воздушный и пищевой режимы почвы.
Это приводит к заметному падению урожайности. По данным РосНИИ землепроекта, истощение почв России достигло предельного уровня. Борьба с подкислением, обесструктуриванием, переуплотнением пахотного и подпахотного горизонтов в России, как и во многих странах мира, превратилось в задачу государственной важности.
Одним из реальных путей выхода из сложившейся ситуации в современных условиях является широкое применение биологических и физико-химических факторов повышения плодородия почвы.
Это тесно связано с использованием внутренних ресурсов и соблюдением экологического равновесия в агроценозах. Сюда следует отнести, в первую очередь, использование органического вещества как биомелиорантов (соломы, навоза, сидератов, поукосных, пожнивных подсевных культур и их сочетаний). Важную роль в решении этой проблемы играют многолетние травы.
Внесение органического вещества в почву следует рассматривать не только как удобрение, но и как использование биомелиорантов, способных коренным образом изменять агрофизические свойства почвы. Это не противоречит законам развития агроэкосистем (А.А. Жученко, 1990; А.Н. Каштанов, А.С. Извеков, 1994, 2002; В.Г. Минеев, 1993 и др.).
Одним из способов улучшения агромелиоративного состояния черноземных почв лесостепной зоны, подверженных антропогенной деградации, является использование фитомелиорантов, а в качестве химических мелиорантов - местных минеральных ресурсов и отходов сахарной промышленности (дефекат).
Цель исследований: определить влияние фитомелиорантов и местных известковых материалов на агромелиоративное состояние чернозема выщелоченного и урожайность сельскохозяйственных культур,
В задачи исследований входило:
Установить влияние фитомелиорантов и известковых материалов на содержание гумуса в черноземе выщелоченном.
Установить изменение кислотно-основных свойств почвы под влиянием фитомелиорантов и известковых материалов.
Изучить изменение структурного состояния чернозема выщелоченного под действием фитомелиорантов и известковых материалов.
Определить действие фитомелиорантов и известковых материалов на общие физические свойства чернозема выщелоченного.
Изучить влияние мелиорантов на водные свойства и водопотреб-ление растений.
Изучить действие фитомелиорантов и известковых материалов на содержание элементов питания в черноземе выщелоченном.
Провести оценку влияния химических мелиорантов на урожайность сельскохозяйственных культур.
Рассчитать экономическую и энергетическую эффективность использования мелиорантов.
Научная новизна работы. Впервые в условиях лесостепного Поволжья дана сравнительная оценка влияния на агромелиоративное состояние черно зема выщелоченного различных фитомелиорантов и местных известковых материалов. Установлено влияние доломитовой муки, мергеля и дефеката на урожайность сельскохозяйственных культур.
На основании экспериментальных данных получены эмпирические зависимости, выявлена и оценена зависимость различных факторов почвенного плодородия от кислотно-основных свойств почвы, разработана математическая модель взаимосвязи продуктивности сельскохозяйственных культур и факторов почвенного плодородия.
Практическая значимость работы. Полученный экспериментальный материал может быть использован для разработки приемов фито- и химической мелиорации черноземных почв. Применение фитомелиорантов и местных известковых материалов дает возможность предупредить развитие де-градационных процессов в почве, улучшить ее агромелиоративное состояние и повысить урожайность сельскохозяйственных культур.
Основные положения, выносимые на защиту:
Комплексная оценка мелиорирующего действия фитомелиорантов и местных известковых материалов на агрофизические и агрохимические свойства чернозема выщелоченного.
Сравнительная оценка по влиянию на продуктивность сельскохозяйственных культур местных известковых материалов.
Энергетическая и экономическая оценка использования местных известковых материалов в качестве химических мелиорантов.
Изменение плодородия почв под действием химической мелиорации
Основной задачей земледелия на современном этапе становится развитие фундаментальных исследований по вопросам количественного учета компонентов почвенного плодородия, установление оптимальных параметров их гидротермических, физических, физико-химических и биологических свойств в разных почвенно-климатических зонах, позволяющих реализовать возможности высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных культур интенсивного типа.
Важнейшей задачей становится глубокое познание негативных процессов, развивающихся в почвах при интенсификации их использования, существенно ограничивающих продуктивность сельскохозяйственных культур.
В связи с требованием совершенствования зональных, региональных и локальных почвозащитных систем земледелия возникает необходимость изучать генезис и географию проявления таких явлений как эрозия, дегуми-фикация, подкисление, переуплотнение, декальцификация, обесструктуривание, усиление вторичного засоления, несбалансированность агрономически значимых химических и физических свойств, потеря биогенности и другие виды деградации почв. Разработка и внедрение в практику сельского хозяйства комплекса мер по устранению негативных качеств почв будут способствовать решению одной из важнейших проблем - росту продуктивности земледелия.
Реакция среды является одной из основных характеристик уровня плодородия почвы. Она оказывает разностороннее влияние на свойства почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур. Негативное влияние повышенной кислотности на растения проявляется при недостатке Са+Э и повышенной концентрации токсичных для растений ионов Н4", А1+3, Мп+2. При этом изменяется доступность для растений элементов питания, повышается подвижность тяжелых металлов, снижается биологическая активность почвы и т.д. Следовательно, кислотность является интегральным показателем целого комплекса свойств почвы, от которых зависит формирование урожая. Изменение реакции среды в почве зависит от многих факторов и, в первую очередь, от нормы внесения извести, буферных свойств почвы, ее грануло метрического состава (НЛ Ремезов, СВ. Щерба, 1983; Д.П. Прянишников, 1963; Н.С. Авдонин, 1970, 1972; А.Н. Небольсин, 1983; Л.А. Лебедева, 1984; А.Н. Небольсин, З.П, Небольсина, 1997). Ряд исследователей считают, что основной причиной подкисления почв является потеря кальция за счет миграции его при промывании почвы атмосферными осадками и за счет выноса его с урожаем, расхода на нейтрализацию кислых минеральных удобрений (Т.Н. Кулаковская, 1977; А.Н. Небольсин, 1983; Н.П. Богомазов с соавторами, 1994, И.А. Шильников, 1991). По данныу А.А. Жученко (1990) при высоких урожаях с 1 га выносится до 50 кг кальция.
Потери кальция характеризуются следующими величинами в кг/га: Ленинградская область - 8-260 (К.Г. Крейнер с соавтором, 1972; А.Н. Небольсин, 1983); Московская область - 13-336 (М.В. Базилинская с соавторами,1970; М.А. Бобрицкая с соавтором, 1966; В.В. Прокошев с соавтором, 1976); Белоруссия - 54-286 (Т.Н. Кулаковская с соавторами, 1970, 1972, 1978). В Пензенской области из корнеобитаемого слоя ежегодно теряется 150-290 кг кальция (Рекомендации..., 1991). Более высокие потери кальция с фильтрующими водами имеют место в странах Западной Европы, где выпадает большое количество осадков. Эти величины составляют в кг/га: Германия - 81-666 (J. Kohnlejn, 1971); 325-430 (A. Amberger, 1973); Чехословакия - 255 (М. Kozak, 1971); Польша -108-249 (В. Богушевский, 1970); Англия - 62-162 (Г. Гарднер, 1954); 38-250 (Д. Кук, 1975); Франция - 102-312 (Cjppenet, 1969).
С потерей кальция и магния их место в ГПТК занимают ионы водорода, приводящие к ухудшению физико-химических свойств почвы, снижая бу-ферность и повышая кислотность (Ю.А. Шугаров и др., 1964; И.Н. Бесков, 1965, 1970; Г.Н. Россошанская, 1978; А.Б. Ахтырцев, 1979; Л.М. Жукова, 1980; А.И. Столяров, 1981; Л.Н. Вислобокова, 1993).
По данным Крупкина (1991), сельскохозяйственное использование приводит к увеличению гидролитической кислотности в оподзоленных черноземах на 1,27 мг-экв, в выщелоченном — на 0,46 мг-экв на 100 г почвы.
Известкование позволяет снизить кислотность почвы и увеличить насыщенность ее основаниями (С.Н. Алехин с соавторами, 1994; Е.Н. Алек сеева, 1960, 1974; А.А. Андрианов, 1983; Ф.Р. Бурганов, 1993; И.Х. Бесков, 1970; Л.Н. Вислобокова, 1993; Н.Н. Гончаренко, 1981; А.В, Ивойлов, 1988, 1991; Е.И. Ратнер, 1965; В.А. Сосновский с соавтором, 1978).
На черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом для изменения величины рН на 0,1 требуется от 0,5 до 0,91 т/га СаСОз; на черноземе оподзолен-ном тяжелосуглинистом - от 0,78 до 1,02; на среднесуглинистом - от 0,3 до 0,59 т/га (Т.Б. Лебедева, Г.Е. Гришин, 1996).
Наибольшее изменение рН от 1т СаС03 происходит при внесении известкового материала в дозах 0,5-1,0 нормы по гидролитической кислотности. Дальнейшее же увеличение дозы извести сопровождается, как правило, незначительным ростом показателя рН (В.К. Блажевский, 1969; Л.И. Васильева с соавтором, 1980; Н.В. Мокроусова, 1977).
Черноземные почвы отличаются от остальных тем, что сдвиг рН от 1 т кальция в них значительно ниже, чем на других типах почв (А.А. Андрианов, 1985; Л.И. Китаєва, 1992). Действие извести на реакцию среды в почве достигает минимума в первые два года. Затем может наблюдаться постепенное подкисление почвенного раствора (А.Н. Небольсин с соавторами, 1983; В.А. Прудников, 1979; И.А. Шильников с соавторами, 1981, 1982). Известкование уже в первый год заметно изменяло реакцию почвы. В первый год величина рНСол изменилась с 4,6 до 5,0-5,2; во второй - до 5,7-5,9; третий - 6,2-6,7 ед. Заметно снижается и гидролитическая кислотность (И.Н. Манцев, 2003). Другие авторы считают, что известь, внесенная в полной дозе, способна оказывать положительное действие в течение 8-10 лет (А.В. Ивойлов с соавтором, 1993; Л.А. Лебедева, 1976; Б.С. Носко с соавтором, 1989; В.А. Прудников, 1991). Под влиянием известкования достоверно увеличивается и емкость поглощения почвы. Это увеличение зависит, главным образом, от содержаниг гумуса и может достигать 48% к неизвестко ванной почве (А.Н. Небольсин, З.П. Небольсина, 1997).
Влияние химических мелиорантов на продуктивность сельскохозяйственных культур
Возможность возделывания сельскохозяйственных культур определяется в основном двумя факторами: природно-климатическими условиями и их биологическими особенностями. Погодные условия в годы проведения исследований показаны на рис. 1 и в приложении 2. 2002 год характеризовался как засушливый. За весь период вегетации наиболее влажными месяцами оказались апрель и июнь (55,1 и 66,8 мм осадков соответственно). За весь вегетационный период (апрель август) выпало осадков 198,8 мм, что составляет лишь 72,8 % от среднемноголетних. Низкое увлажнение почвы за счет атмосферных осадков не оказало отрицательного влияния на формирование урожая сельскохозяйственных культур. Погодные условия 2003 года характеризовались как благоприятные для роста и развития сельскохозяйственных культур. За весь вегетационный период 2003 года выпало 269,7 мм осадков. Основная часть (114,5 мм) выпала в июне и оказала положительное влияние на формирование урожая сельскохозяйственных культур. Выпавшие в августе осадки (112,6 мм) практически не оказали влияния на урожайность сельскохозяйственных культур. Температура воздуха в начале весенней вегетации и до конца уборки также была благоприятной, без резких колебаний в сторону повышения или понижения. 2004 год характеризовался как благоприятный для роста и развития сельскохозяйственных культур.
За период вегетации растений выпало 347 мм осадков, что значительно выше среднемноголетних показателей, максимальное количество осадков (171,8 мм) выпало в июле, что оказало положительное влияние на налив и формирование зерна сельскохозяйственных культур. Температура воздуха в течение вегетации значительно отличалась от среднемноголетней. За вегетационный период в 2005 году (апрель - август) выпало 233,9 мм, что на 9,1 мм ниже среднемноголетних показателей. Максимальное количество осадков (121,6 мм) выпало в мае и июне, что оказало положительное влияние на рост и развитие сельскохозяйственных культур. Температура воздуха в течение вегетации незначительно отличалась от среднемноголетней. За вегетационный период в 2006 году (апрель-август) выпало 273,4 мм осадков, что на 30 мм выше среднем ного летних показателей. Распределение осадков по месяцам было не равномерным. Так, в апреле выпало 48,7 мм, в мае - 80,9 мм, в июне — 19,0 мм, в июле - 57,1 мм, в августе - 116,4 мм. Таким образом, засушливый период охватил июнь и первую декаду июля. Низкое увлажнение почвы за счет атмосферных осадков в июне и в первой декаде июля оказало существенное влияние на запас продуктивной влаги в черноземе выщелоченном. Полевой опыт по изучению влияния фитомелиорантов и местных известковых материалов на агромелиоративные свойства чернозема выщелоченного был заложен по следующей схеме: Повторность опыта трехкратная, варианты в опыте размещались методом рендомизированных повторений.
Площадь делянки 42 м2. По фактору А в качестве контроля было взято звено полевого севооборота со следующим чередованием культур: горох, яровая пшеница, просо, однолетние травы. В качестве химических мелиорантов использовались мергель, доломитовая мука и дефекат, а в качестве фитомелиорантов - люцерна, клевер и кострец безостый. В опыте использовались дефекат Каменского сахарного завода следующего состава: СаСОз - 70,0 %, азот - 0,28 %, фосфор - 0,32 %, калий 0,41 %; доломитовая мука Иссинского карьера с содержанием СаСОэ - 85 %; мергель Вопиловского месторождения Наровчатского района с содержанием СаСОз - 80 %. Нормы химических мелиорантов рассчитаны по величине гидролитической кислотности (Нг = 6 мг-экв) с учетом действующего вещества: доломитовая мука - 8,7 т/га; мергель - 9 т/га; дефекат - 9,6 т/га. Химические мелиоранты были внесены в 2002 году под основную обработку почвы.
Изменение гидролитической кислотности под действием мелиорантов
Известковые материалы и фитомелиоранты оказали воздействие и на потенциальный вид кислотности - гидролитическую. Ее снижение отмечалось как в пахотном, так и в подпахотном горизонтах. Из изучаемых химических мелиорантов некоторым преимуществом обладал дефекат, который обеспечил уменьшение гидролитической кислотности (Нг) в большей степени, чем мергель и доломитовая мука. Это преимущество наблюдалось на протяжении четырех лет исследований. В первый год мергель и доломитовая мука, используемые в звене полевого севооборота, снизили Нг на 0,70 мг-экв/100 г почвы, а дефекат - на 0,76 мг-экв/100 г почвы. В 2006 году гидролитическая кислотность пахотного горизонта на фоне дефеката снизилась в два раза, на фоне других химических мелиорантов - в 1,9 раза.
Из изучаемых фитомелиорантов наибольшее снижение гидролитической кислотности обеспечивает люцерна, в меньшей степени - клевер. Наименьшим действием на Нг обладает кострец безостый. К 2006 году на фоне люцерны гидролитическая кислотность снизилась на 1,09 мг-экв, на фоне клевера -на 0,92 мг-экв, на фоне костреца безостого - на 0,5 мг-экв/100 г почвы. Применение известковых материалов совместно с фитомелиорантами, особенно бобовыми, приводит к большему снижению Нг пахотного горизонта (табл. 7). Так, использование мергеля на люцерне уменьшает гидролитическую кислотность на 4,04 мг-экв, доломитовой муки - на 4,00 мг-экв, дефеката - на 4,16 мг-экв/100 г почвы. Применение этих же химических мелиорантов по фону костреца безостого - лишь на 3,45 мг-экв, 3,41 и 3,54 мг-экв/100 г почвы соответственно. При этом действие известковых материалов и фитомелиорантов возрастало на протяжении четырех лет исследований.
В подпахотном горизонте наблюдаются аналогичные изменения гидролитической кислотности, но при меньших амплитудах варьирования. Также как и в пахотном горизонте, ее величина снижается от начала к завершению исследований. Так, применение мергеля в звене полевого севооборота без фитомелиорантов снижало Нг с 4,82 мг-экв в 2003 году до 4,47 мг-экв/100 г почвы в 2006 году. Использование дефеката - с 4,78 до 4,47 мг-экв/100 г почвы соответственно.
Применение этих химических мелиорантов в сочетании с фитомелиорантами обеспечивало большее уменьшение Нр. Мергель в сочетании с мелиорирующим действием люцерны снижал Нг с 4,80 мг-экв в начале исследований до 4,28 мг-экв/100 г почвы к их завершению. Дефекат по фону люцерны - с 4,76 до 4,27 мг-экв/100 г почвы соответственно (табл. 8).
За четыре года исследований фитомелиоранты снижали гидролитическую кислотность подпахотного горизонта на 0,05-0,18 мг-экв, известковые материалы - на 0,46-0,49 мг-экв, известковые материалы в сочетании с фитомелиорантами - на 0,54-0,69 мг-экв/100 г почвы.
Таким образом, эффект фитомелиорантов и известковых материалов проявляется в течение четырех лет исследований, наибольшее снижение гидролитической кислотности пахотного и подпахотного горизонта обеспечивает дефекат и его сочетание с фитомелиорантами. Применение известковых материалов и фитомелиорантов оказало влияние на состав поглощенных катионов, повысив содержание обменных кальция и магния.
Из химических мелиорантов некоторое преимущество имели дефекат и мергель, использование которых в звене полевого севооборота повысило за четыре года сумму кальция и магния в пахотном горизонте на 3,30 и 3,48 мг-экв, доломитовая мука повысила содержание кальция и магния на 3,24 мг-экв/100 г почвы (табл. 9). Действие химических мелиорантов возрастало к концу четырех лет исследований. Из изучаемых фитомелиорантов наибольшее воздействие на насыщение ППК кальцием и магнием оказала люцерна. На фоне этого фитоме-лиоранта содержание в ППК кальция и магния увеличилось за четыре года на 4,59 мг-экв, а на фоне костреца безостого - лишь на 2,41 мг-экв/100 г почвы.
Совместное действие известковых материалов и фитомелиорантов обеспечивало наибольшее насыщение ППК кальцием и магнием. При этом сочетание фитомелиорантов с дефекатом имело более сильное воздействие на этот процесс. Так, мелиорирующее действие дефеката и люцерны обеспечило за четыре года увеличение содержания обменных кальция и магния на 8,15 мг-экв, дефеката и клевера - на 7,37 мг-экв, дефеката и костреца безостого - на 6,03 мг-экв/100 г почвы. Доломитовая мука с фитомелиорантами повышала содержание кальция и магния в пахотном горизонте на 7,88 мг-экв; 7,06 и 5,72 мг-экв/100 г почвы соответственно.
Аналогичное действие химических и фитомелиорантов отмечалось и в подпахотном горизонте почвы. Из известковых материалов дефекат имел некоторое преимущество перед мергелем и доломитовой мукой (табл. 10). Из фитомелиорантов наибольшее содержание кальция и магния обеспечивали в убывающем порядке: люцерна - клевер - кострец безостый. На фоне люцерны к 2006 году количество кальция и магния в ППК повысилось на 1,36 мг-экв, на фоне клевера - 1,02, на фоне костреца безостого - 0,20 мг-экв/100 г почвы.
Изменения в составе поглощенных катионов под действием известкования и фитомелиорации отразились на емкости катионного обмена. Наибольшая ЕКО при одностороннем действии химических мелиорантов отмечена на фоне дефеката, которая возросла за четыре года исследований на 0,44 мг-экв/100 г почвы. Несколько меньшей емкостью обладала почва пахотного горизонта на фоне мергеля и доломитовой муки. Более высокую емкость катионного обмена имела почва, где в качестве фитомелиоранта использовалась люцерна. По ее фону ЕКО составляла 39,56 мг-экв, по фону клевера -38,88, по фону костреца безостого - 39,97 мг-экв/100 г почвы (табл. 11).
Сочетание известковых удобрений и фитомелиорантов повышало и;. мелиорирующее действие и обеспечивало ЕКО пахотного горизонта почвы на 2,31-3,99 мг-экв/100 г почвы. В подпахотном горизонте также наблюдалось повышение ЕКО почвы, но эти изменения были не столь значительными. Так, увеличение емкости катионного обмена от одностороннего действия химических мелиорантов было в пределах 0,44-0,51 мг-экв/100 г почвы. Повышение ЕКО на фоне одностороннего действия люцерны составило 1,18 мг-экв, клевера-0,88, костреца безостого-0,15 мг-экв/100 г почвы, т.е. оно было выше, чем при действии химических мелиорантов (табл. 12). Совместное действие известковых материалов и фитомелиорантов обеспечивало дальнейшее повышение емкости катионного обмена на 0,58-1,68 мг-экв/100 г почвы.
Зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от факторов почвенного плодородия
В формировании продуктивности растений принимают участие многие факторы, к числу которых относится азот. Одной из основных его форм является щелочногидролизуемый, на долю которого в черноземе выщелоченном приходится около 2,5% валовых форм. Результаты экспериментальных исследований и математические расчеты показывают, что между шелочно-гидролизуемым азотом (х) и урожайностью гороха (У) существует достоверная корреляционная связь (г = 0,94). Характер зависимости между данными показателями аппроксимируется уравнением полинома: Величина коэффициента регрессии свидетельствует, что изменение щелочногидролизуемого азота на 1 мг/кг почвы приводит к увеличению или снижению урожайности гороха на 0,019 т/га. Обеспеченность растений фосфором зависит от запасов его в почве, степени подвижности и ряда других условий, влияющих на его потребление. Среди разнообразных проблем, касающихся фосфорного питания растений, практическое значение имеет установление зависимости продуктивности культур от обеспеченности почвы доступным фосфором. Зависимость продуктивности гороха (У) от уровня обеспеченности подвижной Р2О5 (х) описывается уравнением полинома: Коэффициент корреляции (г = 0,97) сопоставим с показателем по азоту, что свидетельствует о значимости этих макроэлементов в формировании продуктивности гороха на черноземе выщелоченном в условиях лесостепи Среднего Поволжья. Как свидетельствует коэффициент регрессии, снижение содержания доступного фосфора на 1 мг/кг почвы приводит к уменьшению урожайности гороха на 0,011 т/га. Физиологическая роль калия в жизни растений связана с углеводным обменом, с участием в энергетических процессах, он также регулирует процесс водообмена клетки, повышая засухоустойчивость культур. Математический анализ экспериментальных данных позволил установить тесную зависимость (г = 0,96) между содержанием обменного калия в почве (х) и урожайностью гороха (У). Уравнение взаимосвязи факторов имеет вид:
Регрессионный анализ показывает, что изменение содержания обменного калия в пахотном горизонте на 1 мг/кг почвы приводит к варьированию урожайности гороха на 0,01 т/га. Реакция почвенной среды является одним из важнейших показателей плодородия почвы. С ней связаны процессы превращения веществ, возникновение и устойчивость комплексных соединений и др. В результате математической обработки экспериментальных данных установлено, что между урожайностью гороха (У) и обменной кислотностью (х) существует достоверная корреляционная связь (г=0,75). Нелинейная зависимость между величиной рНсол. и урожайностью гороха аппроксимируется уравнением полинома: Уравнение показывает, что с увеличением рНсол. на 0,1 ед. урожайность гороха возрастает на 0,043 т/га. Результаты математического анализа взаимосвязи урожайности гороха (У) с суммой обменных оснований (х) указывают на высокую тесноту связи между данными показателями (г=0,86). Характер взаимосвязи описывается уравнением полинома: Коэффициент регрессии указывает, что с уменьшением суммы обменных оснований на 1 мг-экв/100 г почвы урожайность гороха снижается на 0,077 т/га. Плодородие почвы может быть выражено через ряд ее агрофизических свойств (структура, плотность, запас продуктивной влаги). Оценка зависимости урожайности культур от агрофизических свойств почв открывает широкие возможности для оценки состояния и прогноза их плодородия. Коэффициент корреляции, который характеризует степень сопряженности количества водопрочных агрегатов с величиной урожая, соответствует высокой степени связи (г=0,78). Взаимосвязь урожайности гороха (У) с количеством водопрочных агрегатов (х) аппроксимировалась уравнением полинома: Коэффициент регрессии показывает, что с увеличением количества водопрочных агрегатов на 1% урожайность гороха возрастает на 0,040 т/га. Нарушение структурного состояния почвы приводит к изменению ее плотности, которая вызывает изменения в водном, воздушном и тепловом режимах. Сельскохозяйственные культуры отрицательно реагируют на процесс переуплотнения почвы. Наши исследования и проведенные на их основе математические расчеты выявили обратную корреляционную зависимость между равновесной плотностью (х) и урожайностью гороха (У). Коэффициент парной корреляции соответствовал - 0,82. Взаимосвязь этих факторов аппроксимировалась уравнением полинома: Как показывают коэффициент регрессии и графическое изображение зависимости, удельное отклонение урожайности гороха, при изменении плотности почвы на 0,1 г/см , составляет 0,38 т/га. Продуктивность сельскохозяйственных культур, возделываемых в зоне недостаточного увлажнения, в большей степени лимитирует влага.
При этом культуры по разному относятся к срокам увлажнения. Яровые зерновые культуры используют влагу весенних и раннелетних осадков, кукуруза и просо - влагу поздних осадков. Наши исследования выявили, что между наличием продуктивной влаги в почве (х) и урожайностью гороха (У) существует прямая взаимосвязь. Коэффициент парной корреляции равен 0,85, что свидетельствует о высокой степени достоверности влияния этого фактора на урожайность гороха Математическим выражением взаимосвязи между данными факторами служит уравнение полинома: Анализ корреляционной зависимости выявил, что с увеличением запаса продуктивной влаги на 1 мм урожайность гороха возрастает на 0,028 т/га . На основании проведенных исследований и математического анализа экспериментальных данных установлена тесная корреляционная взаимосвязь между содержанием в почве щелочногидролизуемого азота (х) и урожайностью яровой пшеницы (У). Коэффициент корреляции, отражающий тесноту связи, равнялся 0,98. Уравнение полинома, отражающее нелинейную зависимость факторов имело вид: Коэффициент регрессии взаимосвязи показывает, что при увеличении содержания щелочногидролизуемого азота свыше 130 мг/кг почвы не обеспечивает дальнейшего роста урожайности яровой пшеницы и лимитирующими становятся другие факторы жизни растений.
