Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

МОБИЛИЗАЦИЯ ПОДВИЖНЫХ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ И ОПТИМИЗАЦИЯ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ НА ЧЕРНОЗЕМАХ УЙМОНСКОЙ КОТЛОВИНЫ РЕСПУБЛИКИ АЛТАЙ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "МОБИЛИЗАЦИЯ ПОДВИЖНЫХ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ И ОПТИМИЗАЦИЯ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ НА ЧЕРНОЗЕМАХ УЙМОНСКОЙ КОТЛОВИНЫ РЕСПУБЛИКИ АЛТАЙ"

34544

На правах рукописи

СОВРИКОВ АНДРЕЙ БОРИСОВИЧ

МОБИЛИЗАЦИЯ ПОДВИЖНЫХ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ И ОПТИМИЗАЦИЯ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ НА ЧЕРНОЗЕМАХ УЙМОНСКОЙ КОТЛОВИНЫ РЕСПУБЛИКИ АЛТАЙ

Специальность 06.01.04 - агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Барнаул 2004

Работа выполнена на кафедре почвоведения и агрохимии Алтайского государственного аграрного университета

Научные руководители: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Лидии Макаровна Бурдакова

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Спнцына Светлана Федоровна;

кандидат сельскохозяйственных наук Афонина Раиса Николаевна

Везущая организация: ФГУ Центр агрохимической службы

«Алтайский»

Защита состоится «ЙУ» 2004 года, в «/¿Г»

заседании диссертационного совета Д.220.002.01 в Алтайси дарственном аграрном университете.

Адрес: 656099, г. Барнаул, пр-т Красноармейский,98 Факс (3852) 62-83-96 E-mail: asau_soil@e-mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайи-Государственного аграрного университета.

Автореферат разослан « 24 » juA-g 2004 года

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, завереннь учреждения просим направлять в АГАУ ученому секретарю д-ционного совета

Ученый секретарь диссертационного совета,

доюор биологических наук С/ В^А. Рассыпное

ВВЕДЕНИЕ

Дктуальность темы. Урожайность сельскохозяйственных культур во многом зависит от плодородия почв, которое складывается из различных их свойств и обеспеченности подвижными питательными веществами. Изменение содержания подвижных элементов питания в почве могут вызвать значительные колебания урожайности сельскохозяйственных культур в пределах одной почвенной разности при одинаковых гидрометеорологических условиях.

Обеспечение растений необходимыми для него питательными веществами в оптимальных соотношениях, одно из главных условий получения урожая. Основными макроэлементами минерального питания являются азот, фосфор и калий, от содержания, которых в большей степени зависит урожайность сельскохозяйственных культур.

Внесение минеральных удобрений - одно из наиболее эффективных и быстродействующих средств повышения плодородия почвы и урожайности. Однако эффективность минеральных удобрений в значительной степени зависит от правильного их применения, которое обеспечивает оптимальное соотношение подвижных питательных веществ в почве. Так как избыток и недостаток отрицательно влияет на количество и качество урожая, и приводит к снижению потенциального плодородия почвы.

Цель исследования: Изучить факторы мобилизации подвижных форм питательных веществ в черноземах Уймонской котловины республики Алтай, адаптировать метод оптимизации минерального питания яровой пшеницы к условиям района исследования и оцепить его эффективность. Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Изучить динамику подвижных форм питательных веществ под яровой пшеницей на черноземах Приобского плато Алтайского края н Уймонской долины Республики Алтай;

2. Установить факторы мобилизации подвижных форм питательных веществ под яровой пшеницей в черноземных почвах;

3. Определить влияние содержания подвижных ферм питательных веществ на урожайность зерна яровой пшеницы;

4. Рассчитать коэффициенты оптимизации минерального питания яровой пшеницы в зависимости от содержания и соотношения подвижных форм элементов питания в почвах;

5. Определить дозы внесения минеральных удобрений с учетом коэффициентов оптимизации под яровую пшеницу в Уймонской котловине Республики Алтай и для сравнения на черноземах обыкновенных умеренно-засушливой степи Алтайского края. Установить их агрономическую и экономическую эффективность.

6. Выявить влияние на урожайность оптимизированной дозы минеральных удобрений с применением гербицидов. I "

. ЦН6 МСХА

з Ёж§ы

Научная новизна. Впервые для пахотных черноземов Уймонской котловины с использованием информационно-логического анализа определены ведущие факторы мобилизации подвижных форм питательных веществ, установлена связь между содержанием в почве подвижных питательных веществ в период посева и урожайностью зерна яровой пшеницы. Получены наиболее вероятные значения урожайности по каждому значению содержания элементов питания в почве. На основе законов минимума, оптимума и максимума рассчитаны для условий Уймонской котловины коэффициенты оптимизации и дозы минеральных удобрений под яровую пшеницу. Показано, что в условиях высокой засоренности почв наиболее эффективна сочетания действия оптимизированных доз минеральных удобрений с гербицидами.

Защищаемые положения.

1. Все подвижные питательные вещества почв существенно изменяются во времени. Более динамичен азот нитратов, затем подвижный фосфор, азот обменного аммония и обменный калий, что нельзя не учитывать при применении удобрений.

2. Более высокая зависимость урожайности зерна яровой пшеницы от содержания в почве подвижных элементов питания весиой в период посева позволяет осуществлять расчет оптимизированных доз минеральных удобрений и их внесение.

Практическая значимость работы. Выводы по работе могут быть использованы в хозяйствах при определении оптимизированных доз минеральных удобрений под яровую пшеницу на обыкновенных черноземах Уймонской котловины, при выборе сроков агрохимического обследования почв, а также выборе наиболее эффективных сочетаний приемов (удобрений, гербицидов, норм высева, сортов) повышения продуктивности возделывания яровой пшеницы. Результаты исследований используются в лекциях по дисциплине «Агрохимия».

Апробация диссертации. Материалы диссертации были доложены на городской межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Молодежь-Барнаулу» (2001г); на третьей городской научно-практичесхой конференции молодых ученых (2001 г); на международной научной конференции г. Абакан (2001, 2002г); на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава АГАУ (2002,2003 г).

По материалам диссертации опубликовано 7 научных статей.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, рекомендаций к производству и списка литературы. Содержание изложено на страницах машинописного текста, включая м таблиц, ^Гри-сунков. Список литературы состоит из 200 наименований, из них 10 на иностранном языке.

Автор выражает глубокую признательность заведующей кафедрой почвоведения и агрохимии Алтайского государственного аграрного университета, доктору сельскохозяйственных наук, профессору JI.M. Бурлаковой за чут-

кое руководство, кандидату сельскохозяйственных наук, доценту А.Е. Кудрявцеву за советы и консультации, коллективу кафедры почвоведения и агрохимии Алтайского государственного аграрного университета за поддержку в процессе выполнения работ.

ГЛАВА 1. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектами исследования послужили пахотные почвы северной части Уймонской котловины расположенные в Центральной части Республики Алтай (Природное районирование 1958).

Предметом исследования было избранно изучение подвижных питательных веществ, как одного из параметров плодородия почв, выявление их влияния на урожайность зерна яровой пшеницы и на основе разработанного метода оптимизации расчета доз минеральных удобрений, установления агрономической и экономической эффективности различных вносимых доз минеральных удобрений возделываемых сельскохозяйственных культур.

Исследования проводили в течение трех лет, с 2(Ю1года по 2004год. В течение вегетационных периодов проводили агрохимическое обследование почв по общепринятой методике, (смешанные образцы почв отбирали весной перед посевом, в период кущения пшеницы и перед уборкой, один смешанный образец из трех индивидуальных с каждых 15га пашни). В конце вегетационного периода проводили учет урожайности зерна зерновых культур методом метровок в девятикратной повторности, сопряжено с отбором почвенных образцов для определения подвижных элементов питания по методу JI. М. Бурлаковой (1984).

В отобранных почвенных образцах изучали физико-химические свойства почв по общепринятым методам (Аринушкнна, 1961; Вадюнина, Корчагина, 1986). Содержание гумуса определено по методу И.В. Тюрина; величина рН водной суспензии потещщометрическим методом; сумма поглощенных оснований по К.К. Гедройцу; емкость поглощения расчетным методом. Подвижные элементы: азот нитратов (N-N03) определяли в водной вытяжке с ди-сульфофеноловой кислотой, обменный аммоний (N-NH0 в водной вытяжке хлористого калия колориметрическим методом, подвижный фосфор и калий в одной навеске методом Чирикова. Анализ почвенных образцов проведен в лаборатории кафедры почвоведения и агрохимии.

В связи с тем, что в задачи проводимых исследований входило не только изучение динамики подвижных форм элементов питания, но и адаптация метода оптимизации минерального питания и определение его эффективности были заложены опыты, как на территории Уймонской котловины Республики Алтай, так и в условиях Алтайского края. Схемы опытов показаны в таблицах главы 5.

Для расчета коэффициентов оптимизации и оптимизированных доз внесения удобрений на планируемую урожайность, использовали методику

Л.М. БурлаковоЙ (1990). Для выявления тенденций их изменений использованы статистические алгоритмы по Б.А. Доспехову (1979). Степень и характер связи между свойствами почв и урожайными данными установлены с помощью метода информационно-логического анализа (Пузаченко, Карпачевский, Взнуздаев, 1970) с помощью компьютерной программы, созданной на кафедре Иваничкиным Д.И.

ГЛАВА 2. ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ И ПОЧВЫ РАЙОНОВ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

Климат изучаемой территории в соответствии с районированием Ю.С. Ключникова (1963) относится к Центральному Алтаю и характеризуется резкой континентальностью, что объясняется географическим положением республики, размещенной почти в центре Азиатского материка и большой удаленностью от обширных водных бассейнов.

В целом для климата района характерны: длинная суровая зима, непродолжительное умеренно-короткое лето, короткий вегетационный период, поздние весенние и ранние осенние заморозки, резкие колебания температуры в течение года суток, невысокая сумма атмосферных осадков (для речных долин) с резко выраженным летним максимумом, маломощный снеговой покров, значительная глубина промерзания почв.

В западной части Центрального Алтая на абсолютной высоте 850-1200 м располагается Уймонская степь с основными чертами рельефа, свойственными большинству межгорных депрессий. Уймонская депрессия имеет плоское днище, которое вытянуто, как и хребты в субширотном направлении. Отдельные участки Уймонской депрессии разделены горно-холмистыми отрогами, окружающих хребтов. Эти разделения представляют собой самостоятельные геоморфологические территории, которые получили названия: Уймонская, Катзндинская, Тюнгурская, Абайская и др. долины (Хмелев, 1968).

Территория СПК «Коксинский», ЗАО «Терек» и СПК «Русь» расположена на левом берегу р. Катунь, в Уймонской депрессии, образовавшаяся в результате сводового поднятая древнего палеозойского основания. В структурном отношении это грабен, лежащий между Теректинским хребтом (горстом) на севере и Кэтунским хребтом (Холзуиско - ЧуЙским антиклинарием) на юге.

Растительность равнинной части Уймонской котловины представлена злаковым разнотравьем, которая определяет яркую выраженность в почвах дернового процесса, поступление в толщу почв большой надземной и подземной массы отмирающий растительных остатков густой и хорошо развитой травянистой растительности и в условиях уравновешенного увлажнения формирование почв черноземного типа.

Почвообразующие породы представлены рыхлыми четвертичными отложениями, среди которых наибольшая роль принадлежит аллювиальным отложениям и лессовидным суглинкам.

Почвенный покров пахотных угодий исследуемой территории представлен черноземами обыкновенными и обыкновенными карбонатными, по видовому составу средне и маломощными, с содержанием гумуса от 4% до 10%, в основном среднесуглинистой разновидностью.

ГЛАВА 3. ДИНАМИКА ПОДВИЖНЫХ ФОРМ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ЧЕРНОЗЕМАХ УЙМОНСКОЙ КОТЛОВИНЫ РЕСПУБЛИКИ АЛТАЙ

Рассматривая динамику азота обменного аммония в условиях Уймон-ской котловины под зерновыми культурами, было обнаружено высокое его среднее содержание в почвах. Однако в течение вегетационного периода содержание аммония в почвах к фазе кущения резко снижается и вновь увеличивается к уборке (рис. 3.1).

N-N11, >30 30 25 20 15 10 5

Л

£

1 2 3 4 5 срок определения

КгО >25 25 20 15 10 5

4

-- Ч N

-1-*-1-

12 3 4 5 срок определения

1 2 3 4 5 срок определения

Рис. 3.1 Динамика подвижных питательных веществ в черноземах Уймонской котловины под зерновыми культурами: 1- ранняя весна; 2- посев; 3- фаза всходов; 4- фаза кущения; 5- уборка.

Характер динамики азота нитратов под посевом зерновых культур -криволинейный. Пределы колебаний составляли разницу его содержания от следов до 25 и более мг/кг. За время вегетационного периода азот нитратов два раза достигая своего максимального содержания - в период посева (конец второй начало третьей декады мая) и в фазу кущения пшеницы (третья декада июня).

Динамика подвижных фосфатов на полях Уймонской котловины за вегетационный период изменяется в значительных пределах, с хорошо выраженным максимумом накопления к фазе всходов и с постепенным снижением к концу вегетации. Специфичные состояния содержания обменного калия в черноземах в зависимости от срока определения обнаруживают слабую его динамику в течение вегетационного периода, и имеет тенденцию к снижению к концу вегетации. Однако, в зависимости от различных условий проявляется некоторое его увеличение в середине вегетации, а иногда содержание обменного калия остается на одном уровне в течение всей вегетации.

ГЛАВА 4. ФАКТОРЫ МОБИЛИЗАЦИИ ПОДВИЖНЫХ ФОРМ

ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ЧЕРНОЗЕМАХ УЙМОНСКОЙ КОТЛОВИНЫ РЕСПУБЛИКИ АЛТАЙ

На содержание подвижных форм элементов питания оказывают влияние почвенные факторы. Дня выявления степени их влияния и характера связи данные обрабатывались информационно-логическим методом. Полученные результаты показали, что почвенные факторы оказывают разное влияние на мобилизацию подвижных питательных веществ (табл. 4.1).

Таблица 4.1

Степень связи между содержанием подвижных питательных веществ н почвенными факторами

Фактор N-N0) РЛ КгО

Т, бит К Т, бит К Т, бит К Т. бит К

Температура почвы 0,573 0,2566 0,3615 0,1809 0,4016 0,2284 0,6198 0,3102

рН, суспензии 0,2547 0,0957 03216 0,1711 0,3623 0,1548 0,2142 0,0916

Влажность почвы, % 0,1926 0,0747 0,3179 0,1266 0,164 0,0645 0,2744 0,1066

Гумус, % 0,1600 0,0718 0,2531 0,1224 0,2612 0,1169 0,2528 0,1125

Содержание N-N0, 0,0824 0,0327 - - 0,1948 0,0911 0,1314 0,0505

Содержание N-N44 - - 0,2076 0,0767 0,1451 0,0536 0,1281 0,0473

Т- общая информативность (бит),

К- коэффициент эффективности передачи информации.

В условиях Уймонской котловины на содержание азота обменного аммония по коэффициенту эффективности канала связи в большей степени влияет температура почвы, затем реакция среды, влажность почвы, содержание гумуса и содержание в почве азота нитратов. В таком же порядке со степени влияния изучаемые факторы располагаются и в отношении азота нитратов.

Сравнение информативности и эффективности канала связи показывает, что степень связи между содержанием азота нитратов и почвенными условиями несколько выше, чем связь с ними азота обменного аммония.

На накопление подвижного фосфора в пахотных почвах Уймонской котловины наибольшее слияние оказывает температура почвы и реакция почвенного раствора, затем следует содержание гумуса и азота нитратов, менее тесная связь наблюдается с влажностью почвы и содержанием азота обменного аммония.

Содержание обменного калия в большей степени определяется температурой почвы, затем содержанием гумуса, влажностью, реакцией среды и содержанием подвижных форм азота. Нитратная форма азота по эффективности передачи информации теснее связана с обменным калием, чем аммонийная,

С помошыо информационного анализа также были всхрыш наиболее вероятные (специфичные) состояния содержания подвижных питательных веществ в зависимости от почвенных факторов (табл. 42).

Полученные данные позволяют выявить следующие закономерности связи элементов питания с изменением изученных факторов в Уймонской котловине. Пониженная температура почвы способствует накоплению азота обменного аммония. При увеличении температуры до 15-20° происходит накопление обеих форм азота, а дальнейшее увеличение до > 20° резко снижает содержание азота обменного аммония. Характер связи между температурой и содержанием азота нитратов - прямолинейный.

Оптимальная температура для мобилизации подвижного фосфора и обменного калия колеблется в пределах 15-20° и 10-15" соответственно. В рассматриваемой выборке почв рН, водной суспекзии в верхнем горизонте колебалась от 6,8 до 8,05. В этих пределах между рН, и содержанием азота нитратов и подвижным фосфором по специфичным состояниям прослеживается обратно линейная связь, т.е подщелачивание среды снижает как количество нитратов, так и количество фосфатов в почве. В слабо щелочных почвах накапливается максимум азота обменного аммония и обменного калия.

Более четко по специфичным значениям минеральных форм азота проявляется влияние на них влажности почвы. В пахотных горизонтах черноземных почв эта зависимость носит криволинейный и прямо противоположны Я характер при сравнении аммиачной и нитратной форм (табл. 4.2). Процесс нитрификации усиливается с увеличением влажности почвы до 25-30% и снижается при повышении или уменьшении влажности от оптимального значения. Точно такое же влияние влажность оказывает и на мобилизацию фосфора и калия.

Таблица 4.2

Наиболее вероятные (специфичные) состояния содержания подвижных питательных веществ в почве по каждому состоянию фактора

Фактор Состояние фактора Содержание подвижных питательных веществ

N-N11« мг/кг мг/кг РгО, мгЛООг КгО мгЛООг

Температура почвы, *С < 10 20->30 <5-10 5-20 10-20

10-15 10-20 5-15 10-25 20-30

15-20 20-30 15-25 25->35 5-20

>20 5-20 20->25 20-35 <5-10

рНж суспензии <7,0 20-25 15-25 20-35 20-35

7,0-7,5 25->30 15-20 10-20 25 - > 35

7,5-8,0 20-25 5-15 5-15 20-35

>8,0 15-25 <5 5 — 10 10-20

Влажность почвы, % < 15 10-20 <5 <5-15 <5-10

15-20 5-15 5-10 20-30 <5-15

20-25 <5-10 15-25 25-35 15-25

25-30 <5-10 15 - > 25 30->35 25-35

30-35 20-30 10-15 25-30 15-30

35-40 25-30 5-10 10-25 15-20

>40 >30 <5 5-20 10-20

Гумус, % <4 5-10 <5 5-10 15-25

4-5 15-25 5-10 20-30 25-35

5-6 25 ->30 10 - 20 (> 25) 20-35 20-25

6-7 25-30 15-20 25->35 20-30

7-8 15-25 15 - >25 15-30 10-25

8-9 15-25 10-15 10-20 10-20

>9 20-30 5-10 20-30 10-20

Содержание N-N0} мг/кг <5 <5 <5-20 5-15

5-10 20->30 15-30 20-25

10-15 15-30 25-35 30-35

15-20 15-20 25-35 30-35

20-25 10-15 25-35 30-35

>25 10-15 25-30 30-35

Содержание N-N11« мг/кг <5 <5 30->35 25->35

5-10 5-10 20-35 20-35

10-15 20 - > 25 10-35 <5-10

15-20 10-25 15-25 5-15

20-25 10-20 <5-10 10-20

25-30 10-15 5-10 15-25

>30 5-10 25-35 20-30

В связи с увеличением влажности почв и развитием процесса нитрификации содержание азота обменного аммония уменьшается. Максимум накопления аммонийного азота соответствует наименьшей и высокой влажности, а минимум приходится на влажность 25-30%. Оптимальное содержание тумуса, для азота обменного аммония 5-6%, нитратов - 7-8% и подвижного фосфора -6-7%, которое обеспечивает максимум накопления элементов питания в почве.

Как известно процессы накопления аммонийного и нитратного азота взаимосвязаны. Нами выявлена зависимость этих двух процессов под растениями пшеницы, на черноземных почвах Уймонской котловины (рис. 4,2). При слабой аммонификации процесс нитрификации задерживается, усиление аммонификации (образование аммонийного азота в пределах 10-15 мг/кг) приводит к энергичному проявлению юггрификационного процесса, в результате которого в почве накапливается высокое количество азота нитратов (> 25 мг/кг). Дальнейшее накопление азота обменного аммония в почве сопровождается снижением количества нитратов, которое можно объяснить ухудшением процесса нитрификации. Накопление азота обменного аммония в исследуемых почвах возможно при содержании нитратного до 15 мг/кг.

Связь специфичных состояний подвижного фосфора и обменного калия со специфичными состояниями азота нитратов носят прямолинейный характер. С увеличением нитратов возрастает содержание фосфора и калия в почве.

ГЛАВА 5, ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ В ПОЧВЕ ПОДВИЖНЫХ ФОРМ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ НА УРОЖАЙНОСТЬ ЗЕРНА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ

На основании полученных результатов по содержанию в почве подвижных питательных веществ и урожайности зерна яровой пшеницы, из трех сроков наиболее значимым в формировании урожая оказался срок отбора образцов почв в период посева (табл. 5.1).

Полученные данные по состояниям подвижных питательных веществ в почве позволяют выявить следующие закономерности их влияния на урожайность.

Низкое содержание нитратного азота в почве определяет урожайность на уровне 2-го ранга (1,2-1,4 т/га). С увеличением содержания нитратов до 20 мг/кг урожайность возрастает выше 2,7 т/га (7-й ранг). Дальнейшее увеличение нитратов в почве соответствует урожайности на уровне 6-го ранга (2,4-2,6 т/га). Минимальные значения обменного аммония соответствуют урожайности 1,82,0 т/га (4-й ранг). Максимальные значения 25 мг/кг формируют урожзйность от 1,2-1,4 т/га (2-й ранг). Высокую урожайность (7-Й ранг) обеспечивает содержание обменного аммония от 20-25 мг/кг почвы.

Таблица 5.1

Специфичные (наиболее вероятные) состояния урожайности зерна яровой пшеницы по каждому значению содержания в почве подвижных питательных веществ в почве в период посева

Фактор Сосго яние фактора Урожайность Фактор Состояние фактора Урожайность

т/га ранг т/га ра нг

N-N03 мг/кг Т=0,5676 бит 10=0,2311 <5 1,2-М 2 мг/кг Т=0,3345 бит К=0,1967 <5 1,8-2,0 4

5-10 1,2-1,7 2-3 5-20 2,1-2,3 5

10-15 1,3-2,3 4-5 20-25 >2,7 5,6-7

15-20 >2,7 7 >25 1,2-1,4 2

>20 2,4-2,6 6

РЛ мг/ЮОг Т=0,2767 бит К=0,1769 <10 <1,1 1 К20 мг/ЮОг Т=0,3971 бит 100,2048 <10 <1,11.4 1-2

10-Е5 2,12,6 5-6 10-15 1,5-2,0 3-4

15-20 1,82,3 4-5 15-20 2,1 ->2,7 5,6-7

>20 1,2-1,7 2-3 >20 1,8-2,0 4

Распределение специфичных рангов урожайности в соответствии с градациями фосфора носит параболический характер с четко выраженным оптимумом 10-15 мг/100 г. Отклонение от оптимального значения подвижного фосфора (<10 мг/ЮОг) резко снижает урожайность до 1-го ранга (<1,1 т/га), а увеличение >20мг/100г снижает урожайность до 2-3 ранга. Связь урожайности с содержанием в почве подвижного калия также ноет криволинейный характер. Низкое содержание в почве (< 10мг/100г.) калия соответствует низкой урожайности <1,1-1,4 т/га (1-2 ранг). С увеличением содержания калия в почве до 15-20 мг/ЮОг. урожайность возрастает до 2,1 -2,3 т/га (5-й ранг), но возможно увеличение до 2,7 и выше т/га (6-7-й ранг) С дальнейшим увеличением содержания подвижного калия урожайность снижается до 1,8-2,0 т/га (4-й ранг).

Следует отметить, что общая информативность (Т, бит) и эффективность канала связи (К) от подвижных элементов питания к урожайности зерна яровой пшеницы находится на достаточно высоком уровне. По величине коэффициента эффективности канала связи, эти зависимости можно расположить в следующий ряд: К-МОэЖгО>1Ч-МН4>Р^ т.е. на урожайность яровой пшеницы в большей степени влияет азот нитратов и обменный калий. Менее значимыми элементами питания на исследуемой территории являются азот обменного аммония и подвижный фосфор.

Полученные наиболее вероятные значения урожайности зерна яровой пшеницы по каждому значению подвижных питательных веществ позволили рассчитать коэффициенты оптимизации для каждого элемента питания в зависимости от соотношения других элементов питания по методу Л. М. Бурда-ковой, (1990).

Коэффициент оптимизации показывает отношение между фактическим содержанием элемента питания в почве и недостающем его количестве для получения планируемой урожайности. Чем выше этот коэффициент, тем больше доза внесения удобрений. В том случае, когда коэффициент оптимизации равен нулю для всех элементов питания, это значит, что в почвах имеет место гармоничное соотношение элементов питания.

Для расчета доз минеральных удобрений по методу оптимизации весной (вторая декада мая) были отобраны и проанализированы почвенные образцы на содержание в них азота нитратов, подвижных фосфора и калия. Результаты по таблице 5.1, были выражены в рангах. Данные приведены в таблице 5.2, на основании которых рассчитаны коэффициенты оптимизации.

Таблица 52

Содержание азота нитратов, подвижного фосфора и обменного калия в почвах перед закладкой опыта по специфичным (наиболее вероятным) состояниям урожайности зерна яровой пшеницы для каждого состояния фактора

Культура N-NO, К,0

мг/кг ранг т/га мг/100г ранг т/га мг/100г ранг т/га

Яровая пшеница 6,87 2-3 1,2-1,7 12Д2 5-6 2,1-2,6 14,75 3-4 1,5-2,0

Чтобы получить максимальный (7 ранг) урожайности зерна яровой пшеницы надо было повысить содержание азота на 5,5 рангов, содержание фосфора на 2,5 ранга и калия на 3 ранга путем внесения удобрений.

Используя формулу нахождения коэффициента оптимизации для каждого элемента питания, производим его расчет;

Kopl=5£i—ФРЭ, гда jq^ _ коэффициент оптимизации; opt - опти-opt

мальный ранг, соответствующий максимальной урожайности; ФРЭ - фактический ранг элемента.

KeptN=-^—^ = 0,64; к^Р=1^ = о,21; Ко,,^—= 0,43; 7 7 7

Формула расчета доз удобрений с учетом коэффициента оптимизации имеет вид:

Дм№= W) кг/гадл.,где:

Куэ

Дя(?,кг доза азота, фосфора и калия,

К,,*- коэффициент оптимизации по элементу (Ы,Р или К) в зависимости от его содержания в почве,

В, - вынос элемента единицей продукции,

Пу - планированная урожайность зерна яровой пшеницы, (3 т/га)

Кр- коэффициент использования элемента из удобрений.

Оптимизированная доза минеральных удобрений под яровую пшеницу составила КиРдаКм- Действие расчетной дозы сравнивалось с эффективностью вносимых доз удобрений применяемых в хозяйстве и в сочетании с гер-бицнцной обработкой. Схема опыта в 2001 г включала следующие варианты:

1. Контроль -1 (без удобрений и гербицидов)

2. Контроль -2 (без удобрений) с гербицидом

3. N^0

4. N^20+ гербицид

В этом опыте изучали динамику питательных веществ и их связь с урожайностью. Схема опыта в 2002г.:

1. Контроль -1 (без удобрений и гербицидов)

2. Контроль -2 (без удобрений) с гербицидом

3. ^оР^оКзо

4. МмРзоКза + гербицид

5. К96Р5оК54 - оптимизированная доза

М%Р5оКя - оптимизированная доза + гербицид

Результаты опытов приведены в табл. 5.3, которая показывает высокую эффективность метода оптимизации. В условиях сильной засоренности полученная урожайность была немного ниже первоначально запланированной и составляла 2,85 т/га. С применением гербицидов улучшаются условия питания растений, и урожайность по оптимизированной дозе возрастает до 3,11 т/га.

Таблица 5.3

Эффективность применение оптимизированной дозы минеральных удобрений, гербицидов и их сочетаний в Уймонской котловине

Варианты Урожайность, т/га Прибавка к контролю т/га

К1 К1 К1 К1

2001 г 2002г 2001 г 2002г 2001г 2002г

Контроль 1) (без гербицидов) 1,47 1.57 . - - -

Контроль 2) + гербицид 1,56 1.77 0,09 0,2 - -

МЛ 1,63 0,16 - -

N^0?™+ гербицид 1,70 - 0,23 - 0,14

ЫзпР^К^о - 1,98 - 0,41 - -

Г^яоКэо + гербицид - 2,37 - 0,8 - 0,6

- 2,85 - 1,28 -

N9^5(^54 + гербицид - 3,11 - 1,54 - 1,34

НСР„,,т/га 0,25 0,36 0,37 0,54

Для сравнения влияние эффективности оптимизированных доз минеральных удобрений были заложены опыты в Алтайском крае, на черноземе, выщелоченном в зоне умеренно-засушливой колочной степи в учхозах «Пригородное» и «Барнаульский». Коэффициенты оптимизации рассчитывались по специфичным (наиболее вероятным) состояниям урожайности зерна яровой пшеницы для данной зоны, которые были определены Л.М. Бурлаковой (1984). Оптимизированная доза минеральных удобрений в учхозе «Пригородное» в условиях высокой культуры земледелия была рассчитана на планируемую урожайность 3,5 т/га и составляла N7^35X55 кг д.в/га.

Таблица 5.4

Урожайность зерна яровой пшеницы (сорта Алтайская -92) в зависимости от доз удобрений в Алтайском крае (фон - семена обработанные «Максимом» +■ в кущения обработка баковой смесью лагран 8 г/га + банвел 0,15 л/га + топик 0,4 л/га)

Хозяйство Год Варианты Урожай нот, т/га Прибавка к контролю, т/га клейковина Класс зерна

группа

к1 (к3) ние, %

Пригородное 2002 Контроль 2,65 - - - - -

n7Sp„k„ 3,54 0,89 - - ■ - -

НСРю 0,47 - - -

Барнаульский 2003 Контроль 1,21 - - 16,4 I V

Контроль 2)-фдн" 1,38 0,1 7 - 16,8 I V

Nn Рк+ фон 1,81 0,6 0,43 17,2 I V

N«P4¿+ фон 1,71 0,5 озз 22,8 I IV

N02 Ры+ фон" 2,34 1,13 0,96 25,6 I 111

N1WPW+ фон 2,45 U4 1,07 35,6 II III

Ni» Pso+ фон 2,94 1,73 1,56 36,0 П III

НСР os 0,30

Контроль!) - контроль без обработки и гербицидов Данные опытов Антоновой О.И.

В учхозе Барнаульский опыту предшествовал - бурьянистый перелог, обработанный перед посевом (после сжигания бурьяна) культиватором КПЭ -3.8 на глубину 10-12 см. Оптимизированная доза рассчитывалась на планируемую урожайность 2,5 и 3,0 т/га и соответственно составляла И^Рго и N[5(^60 кг д.в/га.

Применение оптимизированных доз в Алтайском крае в зоне умерено-засушливой колонной степи, в разных полевых условиях обеспечивали получение достоверной прибавки и планируемой урожайности.

Таблица 5.5

Экономическая эффективность использования удобрений в Уймонской котловине в расчете на 100 га

Показатели Варианты

контроль ^зоРзоК-зо

Урожайность, т/та 1,57 1,98 2,85

Прибавка, т/га - 0,41 1,28

Затраты, руб 201682,5 230345,6 271210,9

Дополнительные затраты, руб - 28663,1 69528,4

Себестоимость, т/руб 1266,8 1092,0 957,2

Прибыль,руб 190817,2 264654,4 441289,1

Уровень рентабельности, % 95 115 163

Экономическая эффективность применение удобрений в условиях Уймонской котловины показана в табл. 5.5. Увеличение урожайности при применении удобрений способствует снижению себестоимости на 175 р в дозе Н^зоК», и на 310 рублей в оптимизированной дозой, что позволяло увеличить чистую прибыль.

ВЫВОДЫ

1. Климат Уймонской котловины резко континентальный со средне-многолетним количеством осадков 480 мм в год. Около 70 % осадков выпадает за вегетационный период, продолжительность которого составляет 122-124 дня с суммой активных температур 1827°. Климатические условия позволяют успешно развивать растениеводческую отрасль.

2. Почвы пахотных угодий Уймонской котловины представлены черноземами обыкновенными и обыкновенно-карбонатными. По мощности гумусового горизонта преобладают среднемощные виды, с содержанием гумуса 6,48,5% (среднетумусные), реже встречаются малогумусные и тучные. Реакция среды в основном слабощелочная, варьирует в пределах от нейтральной до щелочной (6,8-8,05).

3. Изучение динамики подвижных питательных веществ показало высокое их варьирование во времени (в течение вегетации) по сравнению с их пространственной изменчивостью. Динамика всех изученных подвижных питательных веществ течение вегетации доказана с помощью критерия Стью-дента при уровне вероятности (Р^).

4. Установлены пределы колебания обеспеченности почв элементами питания. Содержание азота нитратов в пахотных почвах находится на низком уровне обеспеченности (86% от объема выборки). Высокой степенью обеспеченности характеризуются черноземы Уймонской котловины азотом обменного аммония (67% объема выборки). Низкой и средней обеспеченностью характеризуются почвы подвижным фосфором. Содержание обменного калия в почве Уймонской котловине находится на уровне средней обеспеченности.

5. Выявлены факторы, влияющие на мобилизацию подвижных элементов питания в почве. По степени влияния на мобилизацию азота обменного аммония они распределяются в следующей последовательности: температура почвы, реакция среды, влажность почвы, содержание гумуса н азота нитратов; для N-N03 соответственно: температура, реакция среды, влажность почвы, содержание гумуса и азота обменного аммония; для Р2С>5 отмечена следующая последовательность: температура, реакция среды, содержание гумуса и азота нитратов, влажность почвы и содержания азота обменного аммония; для К20: температура, содержание гумуса, влажность, реакция среды н содержание подвижных форм азота.

6. Установлен характер связи и специфичные (наиболее вероятные) состояния содержания в почве элементов минерального питания в зависимости от почвенных факторов. Максимальное количество азота обменного аммония в почве накапливается при температуре почвы 15-20®, рН» 7,0-7,5; влажности почвы < 15 и более 30%, содержании гумуса 5-6% и небольших количествах нитратов 5-10 мг/кг. Увеличение температуры до 20° и выше, нейтральная реакция среды, оптимальная влажность почвы 25-30%, содержание гумуса 58% и аммония 10-15 мг/кг, способствует наибольшему накопление азота нитратов в почве. Содержание подвижного фосфора увеличивается при температуре 15-20° и влажности почвы 25-30%, содержании гумуса 6-7%.

7. Наибольшая зависимость урожайности зерна в условиях Уймонской котловины от содержания в почве подвижных питательных веществ получена в период посева яровой пшеницы. Урожайность яровой пшеницы в большей степени зависит от содержания азота нитратов и обменного калия. Менее значимыми элементами питания на исследуемой территории в фазу посева зерновых культур являются азот обменного аммония и под вижный фосфор.

8. Соотношение содержания в почве азота нитратов, подвижного фосфора и обменного калия (по специфичным состояниям) равное соответственно 15-20 мг/кг; 10-15 и 15-20 мг/100г обеспечивает получение максимальной (7 ранг) урожайности и является оптимальным.

9. Коэффициент оптимизации характеризует связь между содержанием элемента в почве и урожайностью культуры. Чем выше этот коэффициент, тем больше доза внесения удобрений. В том случае, когда коэффициент оптимизации равен нулю для всех элементов питания, это значит, что в почвах имеет место гармоничное соотношение элементов питания. В этом случае дозы удобрений считаются на прибавку или на планируемую урожайность

обычными методами. При различных коэффициентах оптимизации, соотношения элементов питания в почве негармоничное. В этом случае в формулу расчета доз удобрений вводится коэффициент оптимизации: Ди(рд)= к* В>* 17у кг/га д.в., где;

К

д и <р, ю - Доза азота, фосфора и калия;

К^- коэффициент оптимизации по элементу {Ы,Р или К) в зависимости от

его содержания в почве;

Вэ - вынос элемент единицей продукции;

Пу - планированная урожайность зерна яровой пшеницы, т/га

Кр- коэффициент использования элемента из удобрений.

10. Доза минеральных удобрений, рассчитанная методом оптимизации, обеспечила получение планируемой урожайности в разных палевых условиях. Отклонение фактической урожайности от планируемой составило 10-13%.

11. Сочетание оптимизированных доз минеральных удобрений с обработкой гербицидами как в условиях Уймонской котловины, так и в условиях Алтайского края способствовали увеличению урожайности, прибавка составила 0,2-0,17 т/га соответственно.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Дозу минеральных удобрений для основного внесения рекомендуется рассчитывать по принципу оптимизации.

2.В условиях высокой засоренности посевов для рационального использования питательных веществ удобрений и гарантированного получения запланированной урожайности необходимо применять удобрения совместно с гербицидами.

3.При возделывании яровой пшеницы в условиях Республики Алтай для расчетов рекомендуется пользоваться специфичными состояниями урожайности, полученными нами для условий пахотных почв Уймонской котловины.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Мирошникова Ю.С., Совриков А.Б. Применение гербицидов на посевах яровой пшеницы в условиях горного Алтая // Проблемы охраняемых территорий и рациональное использования природных ресурсов юга Сибири/материалы международной научной конференцин.(21-24 ноября 2001)-Абакан; Изд-во КГУ, 2001. -Т.2. -С41-42

2. Бурлакова Л.М., Кудрявцев А.Е., Совриков А.Б. Влияние водной эрозии на почвы пахотных угодий совхоза «Элекмонарский» // Агрономия: Материалы научно- практ. конф.- Барнаул; Из-во АГАУ, 2001.-Т.4.-С.111-112,

3. Совриков А.Б., Соврикова Е.М. Оптимизация минерального питания яровой пшеницы на черноземных почвах умеренно засушливой колочной сте-пи7/Проблемы охраняемых территорий и рациональное использования природных ресурсов юга Сибири: Материалы международной научной конфе-ренции.(27-30 ноября 2002>Абакан; Изд-во КГУ, 2002. -12. -С 129-130.

4. Бурлакова Л.М., Кудрявцев А.Е., Совриков А.Б. Влияние подвижных питательных веществ содержащихся в пахотных почвах на урожайность зерна яровой пшеницы в ЗАО «Терек»// Агрономия: Материалы научно- практической конф. - Барнаул; Из- во АГАУ, 2002. -Т.З. -С. 34-36.

5. Бурлакова Л.М., Кудрявцев А.Е., Совриков А.Б, Влияние содержание в почве подвижных элементов питания на урожайность овса в Уймонскай долине Республики Алтай // Агрономия: Материалы научно- практической конф. - Барнаул; Из-во АГАУ, 2003. -Т.2. -С. 32-36.

6. Совриков А.Б. Влияние содержания подвижных питательных веществ на урожайность зерна яровой пшеницы в Уймонской долины Республики Алтай I! Почвенная экология и проблемы рационального использования природных ресурсов: Материалы Юбилейной международной научно-практической конф. - Барнаул: Из-во АГАУ, 2003. Т.2. -С.142-145.

7. Совриков А.Б. Динамика влажности и подвижных элементов питания в черноземных почвах умеренно-засушливой колочной степи Алтайского края// Агроэкология: Молодежь Барнаула: Материалы городской научно-практической коиф.(20-21 ноября 2003г.).Барнаул, Аз Бука, 2003. -С. 277-279.

_ЛР № 020648 от 16 декабря 1997 г._

Подписано в печать 20.05.2004 г. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Печать ризографная. Гарнитура «Times New Roman». Усл. печ. л. 1,0. Уч.-год. л. 0,8. Тираж 100 экз. Заказ JfeiÄ

Издательство АГАУ 656099; г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98 62-84-26

JA

»'13191