Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ФОРМИРОВАНИЕ ВЕЛИЧИНЫ И КАЧЕСТВА УРОЖАЯ ОСНОВНЫХ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЕЙ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ЛЕГКОСУГЛИНИСТЫХ ПОЧВАХ БССР

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ФОРМИРОВАНИЕ ВЕЛИЧИНЫ И КАЧЕСТВА УРОЖАЯ ОСНОВНЫХ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЕЙ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ЛЕГКОСУГЛИНИСТЫХ ПОЧВАХ БССР"

ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА АКАДЕМИЯ : СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК имени В. И. ЛЕНИНА

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА .ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ < Г НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ УДОБРЕНИЙ ;И АГРОПОЧВОВЕДЕНИЯ имени Д. Н. ПРЯНИШНИКОВА

. './*' . На правах рукописи ■ ч МЯДЕЛЕЦ Павел Семенович

ФОРМИРОВАНИЕ ВЕЛИЧИНЫ И КАЧЕСТВА УРОЖАЯ ОСНОВНЫХ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЕЙ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ЛЕГКОСУГЛИНИСТЫХ "/.■■!>ПОЧВАХ БССР • :'

■*.у-'у. V >(Специальность 06.01.04 ~ агрохимия) . : /

•; Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

! V; МОСКВА—1«80 Г, Г V .

: / Работа .выполнена во Всесоюзном ордена-Трудового Крас-; ного Знамен« научно-исследовательском институте удобрений" „и атропачвоведения .имени Д. Н.; Прянишникова и-в Белорус- ■ ,ском научно-исследовательском институте земледелия,- ; '

-; - Научные руководители: доктор - сельскохозяйственные ■наук Л. П. Воллейдт и кандидат сельскохозяйственных наук Н. П. Кукреш. ' . •

Официальные оппоненты? доктор биологических наук, профессор Б. П. Плешков и кандидат, сельскохозяйственных наукг

Т, И.Иванова. г./-'.' ' <4/ Ь-'і-'т'

' Ведущее предприятие —Белорусская ордена Трудового' Красного Знамени сельскохозяйственная академия. ; ; ь I;:

^Защитасостоится^

на заседании ; Специализированного совета К-020.09.01 во Всесоюзном научно-исследовательском институте удобрений 'агропочвоведения нм, Д. Н, Прянишникова по адресу:; 127550,; г. Москва,'ул. Прянишникова, 31," ВИУА. • . .. . ....■;.■.-.:.,) ■

V -С е'С£ ргж! ійЛ. 'можно оз к а ко мить с я в библиотеке. ВИУА-1

- . . ; "1980 г.

г'-- -'•; й:'рь ^ : ' ' . '

С-П^і; . '• "О- •.'.чета, ■'■■ ■ ' ' -.. ',' ■ . {

• і'.ї'.н.Г; і;:.с^ч>л.',ллй"ст»еш1ых наук Л. С. Кубарева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В решении зерновой проблемы в стране большими резервами располагает Нечерноземная зона, и в частности Белорусская ССР, где под основные зерновые культуры — озимую рожь, озимую пшеницу и ячмень—ежегодно отводят 80—85% посевной площади зерновых. В повышении урожая этих культур большую роль играют м-инеральные удобрения, внесение которых на гектар зернового клина возросло с 45 'иг в 1965 г. до 235 кг в 1978 г. (Народное хозяйство БССР, 1979).

Значительный рост применения удобрений в республике ставит задачу о рациональном их использовании не только для повышения урожая, но и .повышения белковости зерна, а также улучшения технологических и хлебопекарных свойств пшеницы и ржи. В связи с этим необходимо определить тот целесообразный уровень минерального питания, который обеспечивал 'бы наибольший урожай зерна с высокими показателями его качества.

Этот вопрос тесно связан с климатическими особенностями республики, так как условия повышенного увлажнения часто ограничивают возможность увеличения норм удобрений, особенно азотных, н вызывают необходимость разработки приемов, -повышающих их эффективность в этих условиях.

Задачи исследования. 1. Изучить влияние минеральных удобрений на -динамику накопления сухого вещества, азота, фосфора и калия в растениях и реутилизацию их в 'процессе формирования величины к качества урожая.

2. Установить оптимальные нормы азотного, фосфорного и калийного удобрений для получения не только максимально возможного в конкретных условиях урожая озимой ржи, озимой (пшеницы и ячменя, но и высокого качества зерна.

3. Изучить эффективность поздних азотных подкормок озимых культур в целях (повышения качества зерна. С помощью шроследить за поступлением азота поздней корневой шодкормки в органы растений и использованием его на синтез белка в зерне.

Г

4. Выявить влияние различных уровней питания и погодных условий на 'белковость зерна, формирование фракционного и аминокислотного состава белка, а также технологических и хлебопекарных 'качеств -зерна озимой пшеницы и озимой ржи. I

Научная новизна исследований. В условиях полевых опытов впервые в Белоруссии изучено влияние различных уровней 'питания на формирование урожая и качества зерна в онтогенезе растений. Выявлены размеры реутилизации н дополнительного накопления азота в зерне за счет его поглощения корневой системой в 'период репродуктивного развития растений.

Определены оптимальные нормы удобрений под отдельные зерновые культуры как для формирования урожая, так и улучшения ого качества. Обосновано дробное внесение высокой нормы азота под озимые пшениц^ и рожь, обеспечивающее наиболее 'Продуктивное использование азотных удобрений.

С применением стабильного изотопа ЦМ показано, что положительное влияние 'поздней азотной подкормки на накопление белка в зерне проявляется уже в начале молочной спелости, Накопление спирто- и щелочерастворимых фракций белка в процессе налива идет параллельно с поступлением в зерно азота поздней подкормки.

Практическая ценность работы. Для центральной зоны БССР рекомендованы экономически обоснованные кормы минеральных удобрений, обеспечивающие получение урожая зерна основных зерновых культур на уровне 40—45 ц/га. Показано, что для повышения белковости зерна рекомендуемая норма азота должна быть увеличена на 30—40 кг/га, при этом для избежания возможного полегания озимых культур в условиях влажного климата азотные удобрения рекомендуется вносить дробно.

Результаты исследований использованы при разработке рекомендаций «Улучшение качества зерна путем повышения плодородия почв, рационального использования удобрений и химических средств защиты растений» (,Мк., Ураджай, 1978).

Апробация работы. Основные (положения диссертационной работы докладывались на конференции молодых ученых ВИУА (Москва, 1974), региональном совещании участников Геосети опытов с удобрениями (Каунас, '1975), IV Всесоюзном совещании по применению стабильного изотопа 15М в исследованиях по земледелию (Тбилиси, 1979) и опубликованы в печати.

Объем работы. Диссертация изложена на 149 страницах •машинописного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству. В тексте приведено 46 таблиц и

12 рисунков, в .приложении — 47 таблиц. В списке использованной литературы 303 источника, в том числе 30 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ]. Условия и методика исследований

Исследования проводили в полевых опытах с озимой рожью сорт Белта, озимой пшеницей Мироновская 808 и ячменем Московский 121 в 1973—1975 гг. (зкопер и ментальная база «Жодино» БелНИИ земледелия) и вегетационном опыте с озимой ¡пшеницей Мироновская 808 (ВИУА),

Годы исследований различались по метеорологическим условиям: 1973 г. — очень влажный, то количеству тепла близкий к норме, 1974 г. — влажный и холодный, 1975 г. — сухой и теплый.

Почва опытного 'Поля дерново^подзолистая, развирающаяся на песчанисто-пылеватых суглинках, подстилаемых с глубины 1 м моренным суглинком. Пахотный горизонт характеризуется следующим« показателями: рН (в KCI) —5,4—6,0; гидролитическая кислотность— 1,79—2,50 и сум,ма поглощенных оснований — 5,43—9,30 м-экв на 100 г почвы; содержание алюминия (по Соколову) — 0,016—0,048, 'подвижного фосфора (по Кирсанову) — 10,5—15,6 мг, обменного калия (по Массовой) — 9,7—114,-5 на 100 г почвы; гумуса (uro Тюрину) — 2,00—2,38%, общего ааота — О,VI—0ДЗ%.

В опытах с озимыми культурами фосфорные и калийные удобрения вносили под вспашку, азотные — согласно схемы опытов — в подкормку весной в начале вегетации растений й в фазу колошения. 'В опыте с ячменем ¡полное удобрение вносили весной под .культивацию зяби. Предшественником озимой ржи и пшеницы был люпин, убираемый на зеленый корм, ячменя — озимая рожь. Обработку почвы и все полевые работы проводили в соответствии с агротехническими правилами возделывания зерновых культур в данной зоне. Обшая площадь делянки в опытах — 72 м2, учетная — 50 ма, повторность четырехкратная.

Вегетационный дгуьгт проводили в сосудах Митчерлиха емкостью 7,5 кг смеси+ пессгк (2 : 1), Почва — дерново-подзолистая, суглинистая. При набивке сосудов вносили известь по 0,5 нормы гидролитической кислотности, суперфосфат (I г Р2О5), хлористый калий (0,5 г KjO), аммиачную селитру (0,25 г N) и рано весной в подкормку~ 1 г N на сосуд. Поздняя подкормка (0,5 г N) проводилась в конце цветения (1 июля) ,5NH* l5N03 с обогащением 17,0% атомных. Повторность опыта — десятикратная, к уборке оставалось по 4 сосуда в каждом варианте.

Результаты всех опытов обработаны статистически — методом дисперсионного анализа (<Б. А, Доспехов, 1973). \

Анализ почвенных >и растительных образцов выполняли по методикам ВИУА (Методические указания по проведению -исследований в длительных опытах с удобрениями, М, 1975, часть I и II). Содержание изотопа в образцах определяли на масспектрометре МИ-1305 в инженерной группе ВИУА, аминокислотный состав белков — на автоматическом анализаторе «Хитачи» в лаборатории биохимии и массовых анализов БелНИИЗ, технологические и хлебошекарные показатели качества зерна — в лаборатории биохимии и технологии БелНИИЗ, стекловидность, массу <1 ООО зерен и клейковину — согласно ГОСТов 10987—64, 10842—64 и 13586.1—68 соответственно. I

II. Накопление и использование азота, фосфора и калия | в растениях озимой ржи, озимой пшеницы И ячмеря | в зависимости от условий питания ;

Изучение динамики накопления сухого вещества показало, 'что у озимых культур (Прирост биомассы вегетативных органов заканчивается к молочной спелости, а у ячменя;— значительно раньше — к фазе цветения. Дальнейший прирост сухого вещества растений происходит за счет увеличения массы зерна. \

Наибольшее ¡положительное влияние на синтез биомассы ' в онтогенезе изучаемых культур оказали а'зотные удобрения. Положительное влияние фосфора на этот процесс отчетливо проявилось ;при ¡пониженной температуре в период активной вегетации (1974 г.).

Концентрация, общее накопление и распределение азота, фосфора -и калия в растениях определяется биологическими особенностями растений и условиями питания. Так, ячмень характеризуется более высокой концентрацией азота в вегетативных органах в начале роста в сравнении с озимыми культурами. :

Под влиянием возрастающих норм азотных удобрений ■процентное содержание азота в большей степени изменяется у озимой пшеницы и ячменя, чем у озимой ржи. Фосфорные удобрения или не изменяют концентрацию азота в растениях ил-и даже несколько снижают ее. Наибольшее снижение концентрации азота под влиянием возрастающих норм фосфора наблюдалось в вегетативных органах в период их интенсивного роста, особенно это проявилось в опыте с ячменем: в среднем за 2 года концентрация азота в вегетативной массе ячменя в фазу трубковання снизилась с 3;24 до 2,55%, а в фазу колошения — с 1,57 до 1,10%.

Pgo^so NggPjoK^B N,20P8QKm

Рис.і НАКОПАЄНИЕ ft, P5Oi,M 0ЯІНВЙ ПЫЕЙИЦЕЯ Í ВНТ8ГЄНЄМ » ЗАВИСИМОСТИ ÔT НОРМЫ AMT A (t г ий 100 M«*ntwJ

Опыт І974р

t-TWWtO»/»H*lí. 2-«йП0шемвд, 3-МОЛОЧНАЯ спелость, ^-ввеКМА*, 5-йОмии»

накопление м,Р^,КаО 5ЩШ 6 еолеме, t-т« авиге

В репродуктивный ¡период, Когда прирост вегетативной массы уже заканчивается, поступление в растения азота и фосфора продолжается за счет накопления >их в зерне, которое происходит как в результате 'Поглощения элементов лз почвы, так и оттока их из вегетативных органов (рис. 1).

Основным фактором, определяющим накопление азота в надземной массе и отток его и:з вегетативных органов в зерно, является уровень азотного пнтания. Повышение нормы азота весной в подкормку с N40 до N^0 на фоне РаоКво увеличило накопление азота в зерне, но при этом относительно снизилась его реутилизация: для озимой ржи—с 84,9 до 75,1% к для озимой пшеницы — с 73,4 до 61,5%, а для ячменя (с увеличением нормы азота с Ы30 до N90) —с 84,4 до 67,0%.

Повышение нормы азота до (N120 не .изменяло распределение этого элемента в растениях озимой ржи, а у озимой пшеницы несколько снизило в относительном выражении использование экзогенного азота на синтез белка в зерне. Так, если при внесении N80 за счет азота почвы и удобрений синтезировались 38% азотистых веществ в зерне озимой пшеницы от общего их накопления, то 'при норме азота N[20 — только

Снижение реутилизации азота в условиях применения повышенных норм азотных удобрений ((N120) приводит к резкому увеличению выноса азота соломой. Налример, если под влиянием возрастающих норм азотных удобрений вынос этого элемента с зерном увеличивался в 2 раза, то отчуждение его с соломой возрастало в 3 раза. В связи с этим снижалось и соотношение концентрация и выноса азота зерном и соломой в зависимости от норм азотных удобрений (табл. 1).

Таблица 1

Соотношение концентрации и выноса азота зерном и соломой в зависимости от нормы азотных удобрений

(среднее за 1973—1975 гг.)

32%.

Вариант опыта

Озимая рожь Озимая пшеница

Ячмень

2

2

2

И^РадКво МадРкйКво 60 Као МзоРеоКао МбоРвйКйс>+

РйоКво

4,1 2,5 5,6 3,7

3,9 2,4 5,6 3,6

3,4 2,0 4,2 2,7

3,0 1,6 3,8 2Л

3.7 2,8

3.8 2,8 2,5 2,4

колош.

3,3 1,9 4,2 2,6

; 2 —

кг/га N в зерне

кг/га N в соломе 5

Дробное внесение N120 <Nee BeCHOft+N« в inoeднюю подкормку) в сравнении с одноразовым его применением весной повышало вынос азота зерном, в то время как вынос его соломой снижался, т. е. позволяло более эффективно использовать азотные удобрения (рис. 1).

Исследования' с ¡применением стабильного изотопа ,SN показали, что азот .поздней подкормки в основном используется на синтез белков в зерне. Так, из поступившего в надземные органы озимой пшеницы 301,5 мг азота поздней подкормки в зерне было обнаружено 282,5 Mir, а в соломе — только 19,0 мг. 1

На размеры оттока азота из вегетативных органов в зер-' но'большое влияние оказывают также и метеорологические! условия. При пониженной температуре воздуха в период на-i лива зерна реутилизация азота снижается. j

Фосфор, как и азот, с фазы налива оттекает из вегетативных органов в зерно. Однако в отличие от последнего с увеличением нормы фосфора в удобрении до 80 'кг/га PjOj повысилась его реутилизация: у озимой ржи с 35,4 до 47,4%, у озимой ¡пшеницы — с 34,7 до 48,4% и у ячменя — с 38,5 до 59,7(%. Увеличение нормы фосфора до 120 кг/га Рй05, т. е. когда он преобладал в удобрении над азотом, не оказывало влияния ни на реутилизатию, ни на дополнительное поступление его за счет поглощения. !

Калий в отличие от азота и фосфора накапливается в зерне в основном к фазе молочпой спелости (рис. 1). | Максимум накопления азота и фосфора в растениях озимой ржи, озимой .пшеницы и ятменя, или так называемый «биологический вынос» в условиях наших опытов, отмечен в период молочно-восковой спелости. Наибольшее накопление калия в растениях озимых культур отмечено в фазу молочной ■спелости, а у ячменя —>в фазу колошения, j

Анализ данных о накоплении N, Ра05 и КгО в- растениях ¡показал, что в полевых условиях к уборке часть питательных веществ из надземной массы теряется. Потери азота и фосфора были незначительными и не "превышали 9,7 и 9,2 кг/га, тогда 'как количество калия к полной спелости уменьшалось наполовину от максимального его содержания в растениях ,(рис. 1)- Как показали наши исследования, потере питательных элементов .происходят только из соломы.

j

III. Влияние уровня минерального питания па урожай j и белковость озимых зерновых и ячменя

На дерново-подзолистой легкосуглинистой среднеобеспеченной элементами питания почве урожай зерна и содержа-

6 I

ниє белка в нем, в -первую очередь, определялись уровнем азотного питания (та'бл. 2—4).

Таблица 2

Влияние норм минеральных удобрений на урожай озимом ржи и содержание в нем белка (среднее за 1973—1975 гг.)

Зерно, и/га ■їО >! у -я Я — ч ю

Вариант опыта * Ё п. . т <U і 2 Е 11 О ^ S

11 прибав ка к фону 1000 зерен, і Сырой белок, % Оплата ; Г кг N | зерном, ¡III £ £ о 5 Л «

Без удобрений..... 29,7 44,2 9,83

РвоКао — фон...... 31,3 _ 44,1 8,68 1,0 0,49

Фон+Р*«,....... 41,7 10,4 45,2 8.93 6,0 4,08

Фон + Ыво....... 43,9 12,6 46,2 10,21 5,9 3,74

ФоН+М|20....... 43,6 12,3 42,7 11,40 5,0 3,04

Фон+Ыво+М^ колош . . , 45,2 13,9 46,3 11,70 5.5 3,30

ФОН+М^+Ызд колош. . , 43,0 11,7 491,8 10,48 5.5 3,46

ИвоКзо — Фон...... 40,3 — 45,0 9,94 6,5 4,47

Фон + Р^о....... 44,5 4,2 46,6 10,22 7,4 4,65 -

Фон+Р!0....... 43,9 3,6 46,2 10„21 5,9 3,74

ФоН+Р[2(1....... 43„9 3,6 46,0 10„20 5,1 3,17

МаоРво — фон...... 41,1 — 43,6 9,84 7,1 3,26

Фон-ьК<0....... 43,7 2,6 44,5 10,06 7,0 3,86

Фон+Кво ....,,. 43,9 2,8 46,2 10,21 5,9 3,74

Фон-ЬКио..... . . 43,5 2,4 45,9 10,39 4,9 3,50

р, %........ 1,7-2,5

НСРа.м....... 2,0—2.9

Эти данные ¡показывают, что для получения максимального урожая t повышенным содержанием белка необходимо применять'более высокие нормы азотных удобрений, чем рассчитанные только на величину урожая.

Невысокие нормы азотных удобрений — N4o под озимые культуры и N30 — 1ПОд ячмень на 'фоне 'PeoKso увеличивали главным образом урожай. Дальнейшее повышение нормы азота оказало влияние главным образом на качество зерна, а урожай в сравнении с малой нормой азота при этом увеличился 'незначительно. При ¡повышении нормы азота в два раза в условиях наших опытов был получен максимальный урожай и отмечалось заметное 'повышение белковости зерна. Однако наиболее высокое содержание белка в зерне всех изучаемых культур было при внесении N120, при этом величина урожая оставалась на уровне вариантов с двойной 'нормой азота (для озимых -Nso и ячменя Neo). Внесение такой высокой нормы

азота ('N120) в один срок приводит к снижению массы 1000 зерен (см. таб. 2—4). I

Таблица 3

Влияние норм минеральных удобрений на урожай озимой пшеницы ] и содержание в кем белка (среднее за 1973—1975 гг.) I

Зерно, ц/іга 12 £ Я ^ н

Вариант опыта Se о* , S и ó g Ё

1 урожай прибав ка к фолу Л і? о а* Э аО oj ■—' Уі о « п. О PZS. Щ - § g и S. О — » ізі а ■Ї S £ я

Без удобрений . , , . . 27,7 _ 40.2 11,55 _ - і

РвоКв» — фон...... 30,8 —- 4Q.3 10,41 1,9 1,48

Фон+ N,10......\ 42.9 12,1 41,3 11,91 7,6 4,90 і

Фон+Ыво....... 45,2 14,4 41,0 13-80 7„3 4,43 і

ФОН + Ы]20....... 44,4 13,6 38,8 14„30 6,0 3,581

Фон+Ым + N40 колош. . 45,9 15,1 41,5 14,49 6,5 3,80 ¡

Фон + N<0 + N<0 колош. 42,2 11,4 45,5 13,85 6,0 3,74 ¡

^К» — фон...... 39,2 — 37„2 12,74 7,2 4,84'

Фон+Р«....... 43,9 4,7 40,8 12,88 8..1 4.96

Фон+Рео....... 45,2 6,0 41,0 12,80 7,3 9,43,

Фон + Р|20....... 45,4 6,2 41,1 12,46 6,3 3,841

^оРао — фон...... 40,8 — 39,8 11,65 8,2 3,82

Фон+К«....... 44.8 4,0 40,7 12.95 8,6 4,55

Фонч-Ка»....... 45,2 4,4 41,0 12,80 7,3 4,43

Фон + Кт....... 46,1 5,3 41,3 12.88 6,6 4,43

Р, %........ 1.8—2,2

НСРо,*....... 2,1—2,7 j і '

Дробное внесение [повышенной нормы азотных удобрений под озимые культуры создавало 'более равномерное питание растений в течение вегетации и 'позволило избежать полегания посевов, что способствовало получению высокого урожая, В результате формировалось зерно с высоким содержание^ белка и массой 1000 зерен, соответствующей оптимальному варианту (по урожаю). \

Эффективность азотных удобрений зависела и от метеорологических условий в годы исследований. При выпадении двойной нормы осадков за период в'егетации {1973 г.) наибольший -урожай зерновых культур был получен от применения самых низких норм азотных удобрений: Ñ4a— под озимые рожь И'ПшеН'Ицу н 'N3o —''под ячмень. В годы, когда количество атмосферных осадков приближалось к средней многолетней норме, урожай зерна озимых "культур возрастал с увеличением нормы азотных удобрений до Nao, а ячменя — до N90.

Таблица 4

Влияние норм минеральных удобрений на урожай ячменя и содержание в нем белка (среднее за 1973—1975 гг.)

Вариант опыта. Зерно, ц/га І 1000 зерен, г ¡ Сырой белок, % * £ о,"1 - ж ч ь £ Й * & о- 8 oía ^ .3 =- 3 й-П. . « О. О X = ас Й S 5 « Й ° а. SkeS ¿ООО й ЧЧ п

урожай прибавка к фону

Без удобрений..... 24,3 32,3 9,92

PgjKso — фон...... 30,7 — 36,3 8,15 4,0 2,28

ФОН+МЭЙ....... 38,4 7,7 37,3 9,2] 7,4 3,55

Фон + Neo....... 41,6 10.9 37,6 11,43 7.9 3,50

ФонЧ-Nao....... 41,6 10,9 37.6 12,59 6,9 3,05

Фон + Nuc....... 40,6 9,9 33,9 13,62 5,8 2,52

NíoKec — фон...... 34,7 —■ 35,6 11,17 7,4 3,95

Фон -f- Р40....... 39,4 4.7 37,5 11,17 8,4 3,88

Фон-t-Peo....... 41,6 6,9 37,6 11,43 7,9 3,50

ФоН-/-Р|2Э....... 4?,6 7,9 37.2 11,13 7,0 3,07

NeoPso — фон...... 31,8 — 33,7 11,04 5,4 1,73

Фон + Kto ....... 40,2 8,4 36,1 10,77 8,8 3,41

Фон + Kso....... 41,6 9,8 37.,6 11„43 ?.» 3,50

Фон + Кш....... 42,6 1Q,8 37,3 11,46 7,0 3,52

р, %........ 1,6—2,6

НСРв,*....... 1,7-2,9

По мере уменьшения количества атмосферных осадков, особенно во время формирования и налива зерна, содержание белка в зерне всех культур (повышалось: наиболее высокая белковость зерна у всех культур была в 1975 г„ наименьшая—у озимых 'культур в 1973 г., а у ячменя — в 1974 г.

Фосфорные удобрения в среднем за три года увеличивали урожай озимой ржи и озимой пшеницы три внесении их в норме Р«, а урожай ячменя достоверно возрастал при увеличе-. мни нормы фосфора до Peo- При пониженной среднесуточной температуре воздуха эффективность фосфорных удобрений заметно повышалась.

Положительное влияние калия на величину урожая наиболее сильно проявилось на ячмене. Так, внесение Кю на фоне NP в среднем за три года повысило урожай зерна озимой ржи на 2,6 ц/га, озимой пшеницы — на 4,0 ц/га, а ячменя — на 8,4 ц/га. Это объясняется биологическими особенностями ячменя, который характеризуется более коротким ^периодом поглощения элементов питания по сравнению с озимыми хлеба м и.

Фосфорные и калийные удобрения в изучаемых нормах

фактически не оказали влияния на содержание белка в зерне испытуемых культур.

Однако рациональная система применения удобрений должна исходить не только из величины урожая и его качества, но и повышения плодородия 'почвы, .поэтому, учитывая размеры выноса Рг05 и KgO, нормы фосфора и калия в полном удобрении целесообразно повысить до 80 кг/га.

IV. Фракционный и аминокислотный состав белков зерна в зависимости от условий минерального питания

i

Для оценки качества зерна важное значение имеет не только общее содержание белка, но и его фракционный со- ¡ став, так как отдельные белковые фракции различаются по \ химическим и биологическим свойствам. Результаты изучения ¡ фракционного состава белков зерна озимой пшеницы в уело- | впях полевого опыта показали, что накопление отдельных бел- i ковых фракций в процессе налива и созревания зерна протекает неравномерно.

■В начале молочной спелости зерно характеризуется не только высоким общим содержанием небелкового азота и азота остатка, но и высоким относительным их содержанием, 1 К фазе полной спелости концентрация азота этих фракций, I а также доля их в общем азоте зерна резко снижается. При j этом 'наиболее сильно эти изменения -происходят в начале i налива. Процесс накопления запасных клейковинообразу- I ющих белков наиболее интенсивно протекает до фазы восковой «спелости. К восковой спелости накапливалось 85—98;% аэота глиадинов и глютенинов от их содержания в созревшем ¡ зерне. К этому времени доля небелкового азота уменьшалась I в зависимости от условий питания в il,8—13,2 раза. Однако в ; абсолютном выражении (в мг -N на массу 1000 зерен) содер- i жание азота глиадинов и глютенинов увеличивается на боль- i шую величину, чем снижается содержание небелкового азота, ¡ Это объясняется высокой интенсивностью синтеза белков : в зерне не Только за "счет небелковых форм азота, накоплен- j ных в зерне к началу молочной спелости, но и за счет азота, <. вновь поступающего в зерно.

Изучение динамики накопления белковых фракций в зер- , не озимой пшеницы с использованием шоказало, что коли- ! чество азота поздней подкормки во факции небелкового азота ¡ снизилось в период от молочной до восковой спелости с 21,5 до 6,6 мг и во фракции солерастворимых -белков — с 55,2 до 45,9 мг на 1000 зерен. В то же время во фракциях спирто- и щелочерастворимых белков количество поступившего азота поздней подкормки возрастало соответственно с 6,3 до ; 105,8 и с 10,5 до 99,1 мг. При этом общее накопление глиади-10

нов и глютенинов идет параллельно с поступлением в них азота удобрений. Так, в фазу молочной спелости на долю этих белков от общего количества 'поступившего в зерно азота подкормки приходилось только 16,2%, а в полную спелость— 75,2%.

і Наибольшее влияние на фракционный состав сырого -белка, как и его общее содержание в зерне, оказывали азотные удобрения. В среднем за 3 года с повышением уровня азотного питания до N120 на фоне РвоКзо доля альбуминов и глобулинов в белковом комплексе в 'полную спелость уменьшалась, а (К^дзянноа и глютеиинов — возрастала (табл. 5).

Таблица 5

Фракционный состав сырого белка в зерне в зависимости от норм азота и фосфора в удобрениях (1973—1975 гг.)

Вариант опыта Азот общий, % % N от суммы фракций

«у 2 \о п £> о белі ТВ О .-(Л с. «И (овый, рас-ОрИМЫЙ е X I о з: гм я нерастворимый остаток

Озимая рожь

РввКзо.......... 1,52 12,3 32,6 17,5 26,6 11,0

Ы^РвоКео......... 1.57 12,6 31,0 19,0 26,6 10,8

МвоРвоКао........ 1,80 11.8 29,0 20,7 27,9 10,6

ЫшРвоКво........ 2,00 10.8 27,7 22,0 29„2 10,3

11,4 30,1 19.9 27,8 10,8

КзоРеоКзо+М«! колош..... 11,5 27,5 21,5 29;5 10,0

О; и мая г шеника

РвАо.......... 1,83 7,0 2],1 27,6 35,1 9,2

М«,РбоКе<!......... 2.09 6.3 20,3 28,5 36.2 8,7

МзоРіюКао ........ 2,25 6,3 19,3 29,1 36.8 8,5

МиоРаоКао........ 2,51 5,7 18,3 30,5 37,4 8,1

МмРігйКво........ 2,19 5.8 19.,7 29,6 37.2 7,6

НеоРооКво+М« колош..... 2,54 6,0 18,0 31,2 37,2 7.6

Ячм< ;нь

РбоКяо......... 1,43 8,4 26,0 16,9 31,1 17,6

МзоРаоК«........ 1,62 7,7 25.0 18,6 32,0 16,7

ЫеоРвоКео......... 2,01 7,4 22,8 23,7 31.7 14.4

Г^оРиКв»......... 2,21 6,7 22 0 24,7 32,3 14.3

Ми^РвоКао ........ 2,39 7,0 20,9 25,8 32,4 13,9

М$йРія>Као ........ 1.95 7,0 23,2 23,6 31,6 14,6

Увеличение уровня фосфорного питания в условиях проведения опытов не оказало заметного влияния на соотношение белковых фракций в зерне озимых культур и ячменя.

Действие метеорологических факторов проявилось наиболее существенным образом на накоплении ¡за'пасяых фракций белка. В годы с меньшим количеством апмосферных осадков в период налива и созревания зерна в суммарном белке относительно 'больше содержалось глиадинов, чем в годы с повышенным количеством осадков в этот период.

В соответствии с изменением фракционного состава белка изменяется его аминокислотный состав. Изучаемые культуры значительно различались между собой по содержанию незаменимых аминокислот. Наиболее высоким содержанием лизина характеризуется озимая рожь. Среднее то опыту содержание лизина в белке озимой ржи составило 3,94%, в белке ячменя— 3,31% и самое "низкое—в бедке озимой пшеницы — 2,62%, что в 1,5 раза ниже, чем во ржи.

Известно, что с повышением содержания белка в зерне под влиянием условий азотного питания, содержание незаменимых аминокислот в нем снижается. Однако питательная ценность единицы массы зерна при этом возрастает, хотя и в меньшей степени, чем увеличивается содержание белка.

Обеднение белка лимитирующими аминокислотами происходит в первую очередь за счет лизина. Наши расчеты показали, что при увеличении содержания белка на 1 % рост дефицита лизина в белке зерновых культур ¡почти в два раза выше, чем метионина и триптофана. ¡Наиболее интенсивно этот процесс ¡протекает у озимой ржи, а наиболее слабо—¡у ячменя. Так, при повышении содержания белка в зерне озимой ржи на 1% содержание лизина в нем снижается на 0J00, метионина—на 0,050 и триптофана — на 0,036%, у озимой пшеницы на 0,071, 0,039 и 0,030% и у ячменя на 0,057, 0,028 и 0,020,% соответственно.

V, Влияние минеральных удобрений на технологические качества зерна озимой пшеницы и озимой ржи

Оценка технологических и хлебопекарных свойств зерна озимой пшеницы указывает на то, что факторы, способствующие повышению количества белка, в значительной мере влияют и на хлебопекарные свойства пшеничной муки (табл. 6).

Наибольшее влияние на их изменение оказывали азотные удобрения. Под действием их хлебопекарные свойства пшеницы улучшались прежде всего в результате повышения стекловидное™, содержания клейковины, силы муки и ее седимен-тационной способности.

Стекловндность зерна, содержание сырого белка н клейковины, а также седиментация и сила муки три повышенных .норма'Х азотных удобрений в годы исследований соответство-12 .

Таблица 6

Изменение технологических и хлебопекарных показателей качества озимой пшеницы под влиянием минеральных удобрений, (1973—1975 гг.)

Данные

-0 ó £ ч ó3*3 альвеографа

Вариант опыта 4 o = <y ftí . я s 2 н r[ в к Ч « s S4j I е. а. P/L SJ 1ю » a

U »г- Usa \J> ta О и й

PsoKeo.......... 67 28 23.5 126 0.78 370

N^PSOKBO......... 75 33 25,6 154 0.57 394

NmPsoKso........ 86 54 32,0 291 0,41 463

NaoPecKíw+Njo колош. , . . 81 58 32,1 282 0.41 473

Neo Кто.......... 73 39 27,7 180 0,36 401

NeoPíoKeo........ 74 43 27,8 183 0,42 406

N soPídKso........ 77 44 29,2 182 0,48 415

NSOPIJOKBO........ 75 47 29,6 185 0,42 413

вали требованиям, предъявляемым к сильным пшеницам. Однако объемный выход хлеба и физические свойства теста, не превышали норм, установленных для средних пшениц (филлеров).

Фосфорные удобрения в невысоких нормах (Р«) несколько улучшали, а в повышенных {Peo—1го)> как правило, не изменяли технологические показатели зерна озимой пшеницы.

На основании полученных данных установлена тесная положительная корреляция между объемным выходом хлеба и содержанием в зерне сырой клейковины (г = 0,895±0,091), силой муки (г — 0,882 ±0,096), 'показателем седиментации (г = 0,909±0,095) и содержанием клейковинных белков (г = 0,857±0,122).

Хлебопекарные свойства ржаной муки оценивались но а-амилазной активности, определяемой на амилографе Бра-беидера. Исследования 'показали, что в отличие от озимой ■пшеницы хлебопекарные свойства озимой ржи с .повышением азотного питания заметно снижались. Повышение аэдилолити-ческой активности озимой ржи под влиянием азотных удобрений может быть обусловлено увеличением содержания фермента в связи с большим накоплением в зерне сырого белка.

Усиление фосфорного питания растений, наоборот, уменьшало активность фермента в зерне озимой ржи н, следовательно, улучшало ее хлебопекарные качества. Различный уровень калийного питания практически не оказывал влияния на хлебопекарные свойства озимой ржи.

Результаты наших исследований показали, что на сс-ами-лазную активность зерна оказывали большее влияние погодные условия, чем ^минеральные удобрения. Неблагоприятные

условия погоды: повышенное 'количество атмосферных осадков и; особенно, 'пониженная температура воздуха в лериод созревания зерна увеличивали его амилолитическую активность более значительно, чем возрастающие нормы азотных удобрений.

VI.Экономическая эффективность применения минеральных удобрений

Самый высокий условно-чистый доход от минеральных удобрений на озимой ржи ('185,2 'руб.) лолучен по NeoP^Kso-Окупаемость 1 руб. затрат, связанных с применением удобрений, составила 4,65 руб. В опытах с озимой пшеницей и ячменем дополнительный доход с гектара несколько увеличивался с повышением, норм фосфора и калия до 80 и даже 120 кг/га действующего вещества. Однако чистый доход на 1 руб. затрат при этом снижается.

Расчет окупаемости 1 'кг NPK зерном свидетельствует о том, что для озимых зерновых самой высокой она была при внесении удобрений в нормах NeoP^Kso и NsoPeoK4o, а для ячменя— NeoP4âKso и NeoPeoKio (см. табл. 2—4).

Для экономической оценки эффективности удобрений важно учитывать не только прибавку урожая, но и улучшение качества 'Продукции. Однако вопрос определения экономических показателей, характеризующих качество продовольственного и фуражного зерна, шока еще не разработан. В настоящее время эти пока)затели имеются только для сильной ■пшеницы. :В наших опытах зерно озимой .пшеницы по содержанию сырого белка и клейковины отвечало требованиям ГОСТа на сильную пшеницу, однако по другим признакам не соответствовало ему. Поэтому в расчетах экономической эффективности действия удобрений мы не могли воспользоваться расценками на зерно сильной пшеницы.

Выводы

1. Влияние .минеральных удобрений на формирование величины и качество урожая определяется поступлением и использованием элементов питания в онтогенезе растении.

■Максимум накопления азота и фосфора надземной массой растений (биологический вынос) приходится на восковую опелость, в то время как калия для озимых культур — на молочную спелость, а для ячменя —^на фазу колошения.

К уборке урожая происходят 'значительные потери элементов питания, особенно калия. Потери азота из урожая озимой ржи достигали 11, озимой пшеницы-— 10, ячменя— 16%; фосфора и калия соответственно 14, 18, 16 и 48, 56, 48%.

14

2. Соотношение величины оттока азота и фосфора из вегетативной массы и дополнительного их поступления в зерно из почвы в 'период репродуктивного развития растений зависело от условий минерального питания.

Повышенные нормы азота или фосфора в полном удобрении снижали реутилизацию этих элементов и увеличение выноса питательных веществ с урожаем было обусловлено накоплением их в соломе, что приводит к непроизводительному расходу удобрений. Так, в среднем за три года вынос азота зерном озимой пшеницы в варианте NíoPeoKso составил 76,8%, а по NmPs&Keo — только 68,5% от общего выноса.

3. Дробное внесение высокой нормы азотных удобрений (Níjo) 'повышает эффективность использования азота озимыми культурами: общий вынос азота возрастает за счет увеличения его содержания в зерне.

С использованием стабильного изотопа 15N установлено, что к фазе полной спелости основное количество азота поздней 'подкормки накапливается в зерне.

4. Положительное влияние азотных удобрений на накопление глиадинов и глютенинов проявляется уже в начале налива зерна. Фосфорные удобрения фактически не оказывали влияния на их содержание.

С .применением 15N (показано, что общее «накопление клей-ковинных белков идет параллельно с 'поступлением в них азота удобрений. От общего количества поступившего в зерно азота поздней подкормки на долю фракции этих белков приходилось 75,2%, в то время как в начале молочной спелости— всего 16,2%.

5. На дерново-подеол истых легкосуглинистых шочвах после люпина «а зеленый корм наибольший урожай озимой ржи—43,9 ц/га и озимой пшеницы — 45,2 ц/та обеспечивало ^применение NsúPaoKso. Прибавка урожая зерна от Nso на фоне РеоКво составила соответственно 12,6 и 14,4 ц/га.

Фосфорные и калийные удобрения достоверно повышали урожай зерна при внесении их в нормах 40 кг/га действующего вещества. Однако с учетом выноса Ра05 и КгО конечным урожаем и обеспечения положительного баланса этих элементов в 'почве целесообразно нормы фосфора и калия в полном удобрении повысить до 80 кг/га.

6. Урожай зерна ячменя после озимой ржи увеличился с 24,3 и/га без удобрений до 41,6 >ц/та .по 'N6oPaoKao. Главную роль в формировании урожая ячменя -играли азотные ('N6o) и калийные (К<о) удобрения, которые в составе N.PK повышали урожай зерна соответственно на 10,9 и 8,4 ц/га. Прибавка зерна от фосфорных, удобрений повышалась с увеличением нормы фосфора до 80 кг/га и составляла при Р« 4,7 щ/га, а при Р6о—6,9 ц/га.

фоне РваКвб. а под ячмень Московский 121 'после озимой

ржи—МеоРваКео-

2. В целях .повышения содержания 'белка в зерне установленные нормы азота в полном удобрении должны 'быть увеличены до Ы[2о1НОд озимые культуры"до N90 под ячмень. Во из-бежаниеполегания посевов и для получения зерна высокого качества азотные удобрения в подкормку озимых следует вносить в этом случае дробно: две трети нормы азота (N80) весной в начале вегетации растений и одну треть (N40) — в фазу колошения.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы

1. Мяделец П. С. Действие минеральных удобрений на урожай и качество зерна озимой ржи и озимой лшеницы на дерново-шодзолистых почвах БССР.—Бюлл. Всесоюзн. научн,-исслед. ин-та удобрений и агропочвоведения, 1975, № 23, с. 14—17.

2. Кукреш Н. П., Кунцевич И. А„ Мяделец П. С., Лавровская Т. С. Эффективность минеральных удобрений лод зерновые культуры в Белоруссии.—.Тезисы докладов регионального совещания участников Географической сети опытов с удобрениями Нечерноземной зоны европейской части РСФСР, БССР, Лит. .ССР и Эстон. ССР. Каунас, 19^, с. 140—142.

3. Мяделец П. С„ Воллейдт Л. П., Кукреш Н. П. Зависи-■мость урожая ячменя и фракционного состава белков от удобрений и метеорологических условий. — Химия в сельском хозяйстве, 1975, № 11, с. 22—26.

4. Воллейдт Л, П., Мяделец П. С. Изменение интенсивности поступления и ассимиляции азота (,5Ы) в озимой пшенице в зависимости от времени 'суток. — Физиология растений, 1976, т. 23, в. 5, с. 1034—■] 038.

5. Воллейдт Л. П., Мяделец П. С„ Кукреш Н, П. Формирование фракционного состава белка в зерне озимой пшеницы в зависимости от условий питания.—Агрохимия, 1976, № 5, с. 59—66.

6. Воллейдт Л. П., Кузнецова С. С., Мяделец П. С. Использование при изучении процессов поступления и метаболизма азота в растениях озимой пшеницы. Тезисы докладов советских участников VIII Международного Конгресса по ■ минеральным удобрениям. М., 1976, с. 366—367.

7. Воллейдт Л, П., Мяделец П. С. Поступление и использование азота поздней .подкормки на синтез белков в зерне озимой пшеницы, — Агрохимия, 1977, № 9, с, 7—12.

8. Мяделец П. С. Действие азотных удобрений на урожай озимой ржн, накопление белка и его фракционный состав. —

Тематический -сборник научных статей «Вопросы агротехники и селекции тюлевых культур». Жодино, 1977, с. 62—68.

9. Воллейдт-Л. П., Мяделод П. С. Поступление и использование азота поздней подкормки на синтез белков в зерне озимой пшеницы. — Материалы IV Всесоюзного координационного научно-методического совещания «Применение стабильного изотопа — 15М в исследованиях по земледелию», Тбилиси, 1979, с. 106—407.

10. Улучшение качества зерна ¡путем повышения плодородия 'почв, рационального использования удобрений и химических средств защиты растений. — Рекомендации. Мн., «Урад-жай», 1978, 20 с. (коллектив авторов).

Объем 1 п. л.

Заказ 2378.

Тираж 100

Типографий Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44