Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние никеля и фосфора на урожайность и качество суданской травы на лугово-черноземной почве Западной Сибири

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние никеля и фосфора на урожайность и качество суданской травы на лугово-черноземной почве Западной Сибири"

На правах рукописи

СКУДАЕВА Елена Анатольевна

ВЛИЯНИЕ НИКЕЛЯ И ФОСФОРА НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО СУДАНСКОЙ ТРАВЫ НА ЛУГОВО-ЧЕРНОЗЕМНОЙ ПОЧВЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

06.01.04 - Агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Омск 2004

Работа выполнена в Омском государственном аграрном университете.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, заслуженный деятель науки РФ Ю.И. Ермохин

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор О.Т. Ермолаев; кандидат сельскохозяйственных наук НА Воронкова

Ведущая организация - Тюменская государственная сельскохозяйственная академия

Защита диссертации состоится 10 июня 2004 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 220.050.01 в Омском государственном аграрном университете по адресу: 644008, г. Омск-8, Институтская площадь, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан 22 апреля 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.П. Пьянов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Экологические проблемы агрохимии как часть общей проблемы экологии стали возникать, когда резко возросли темпы применения химических средств, в том числе минеральных удобрений и отходов производства в сельском хозяйстве. В связи с этим становится очевидной актуальность контроля применения минеральных удобрений, которое должно улучшать или, по крайней мере, не ухудшать биологическое качество продукции при увеличении урожая до возможных пределов.

Внесение удобрений является необходимым условием для получения высоких урожаев не только на бедных почвах, но и на многих почвах, богатых общими запасами питательных веществ. Однако рост применения удобрений может давать побочный отрицательный результат, состоящий в увеличении содержания в почве тяжелых металлов (ТМ), в том числе N1.

Никель является одним из элементов, которому в последнее время уделяется большое внимание исследователей. Так, из литературных источников известно, что никель является, с одной стороны, биологически важным микроэлементом, играющим существенную роль в ферментативных процессах и оказывающим значительное влияние на метаболизм и продуктивность растений. С другой стороны, никель - опасный токсикант природных экосистем.

Накопление и распределение никеля в растениях зависит как от почвенных факторов, так и от вида растения. Исследовав содержание никеля в почве и в растениях в конкретных почвенно-климатических условиях и изучив закономерности поведения данного элемента в системе почва-удобрения -- растения, появилась возможность регулировать его вредное воздействие.

Цель исследований. На основе изучения действия никеля и фосфорных удобрений в системе почва - удобрения - растения установить нормативные количественные агрохимические и физиологические показатели оптимального минерального питания суданской травы.

Задачи исследований:

- установить влияние никеля и фосфора на химический элементный состав почвы и растений, рост, развитие и урожайность суданской травы на лугово-черноземной почве Западной Сибири;

- изучить антагонизм и синергизм ионов макро- и микроэлементов (тяжелых металлов) при поступлении их в растения в зависимости от физиологической потребности растительного организма на разных стадиях онтогенеза, наличие и соотношения химических элементов в почве;

- определить оптимальные уровни и соотношения основных элементов питания и тяжелых металлов в растениях суданской травы для определенных величин формирования урожая и его качества:

- дать оценку биоэнергетической эффективности применения никеля и фосфорных удобрений.

Научная новизна исследований. никеля на урожайность, химический состав,

| ЯИБЛИОТЕКЛ |

1 ! ^Ъщ

ской травы на лугово-черноземной почве Омской области. Изучены процессы антагонизма и синергизма ионов тяжелых металлов (№, Zn, Си, СсЗ, РЬ) при поступлении их в растения данной кормовой культуры. Определены физиолого-агрохимические нормативы интенсивности действия ТМ на химический состав почвы и растений, позволяющие прогнозировать действие № в системе почва -растение и оптимизировать питание суданской травы на черноземах Западной Сибири.

Практическая значимость работы и реализация результатов исследований. Основные выводы и положения диссертации могут использоваться в федеральных государственных учреждениях агрохимической службы РФ и крестьянских (фермерских) хозяйствах при оценке обеспеченности растений никелем и фосфором с учетом химического анализа почв.

Полученные физиолого-агрохимические количественные характеристики могут использоваться для создания модели прогноза действия никеля и других ТМ в системе почва - растение в конкретных агроэкологических условиях и оптимизации питания суданской травы в условиях антропогенного загрязнения почв.

Результаты исследований прошли производственную проверку и внедрены в ФГУ «Центр агрохимической службы "Омский"», а также используются в учебном процессе факультета агрохимии, почвоведения и экологии Омского государственного аграрного университета.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы излагались на ежегодных научно-практических конференциях ОмГАУ (1998-2002), конференции молодых ученых, посвященной 400-летию земледелия Омского Прииртышья (Омск, 1999), межрегиональной научно-практической конференции «Природа и природопользование на рубеже XXI в.» и опубликованы в четырех работах общим объемом 0,94 печ. л.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 170 страницах. Состоит из введения, 6 глав, выводов, рекомендаций производству, включает в себя 37 таблиц, 9 рисунков и 14 приложений. Библиографический список содержит 171 источник, в том числе 16 работ зарубежных авторов.

Объекты, условия и методика проведения исследований.

Объектами исследований являлись суданская трава (сорт Бродская-2), лу-гово-черноземные почвы, тяжелые металлы (№), фосфорные удобрения.

Исследования проводили на опытном поле Омского государственного аграрного университета и в лаборатории диагностики питания растений кафедры агрохимии. Почва опытного поля лугово-черноземная среднемощная среднегумусовая тяжелосуглинистая. Агрохимические показатели в среднем по годам исследований верхнего 30-сантиметрового слоя были следующие: рН водной вытяжки — 6,5-7,1; гумус - 6,5%; сумма поглощенных оснований - 31-38 мг-экв/100 г почвы; N-N03 - 1,31-1,83; Р205 - 5,74-8,33; К20 - 9,75-11,88 мг/100 г почвы (2%-ная уксусная кислота); содержание подвижных форм N1 — 0,39-0,61; 2х\ — 0,45-0,82; Си -0,26-0,37; Сс! - 0,044-0,082; РЬ - 0,53-1,43 мг/кг почвы (ацетатно-аммонийный буфе с рН 4,8).

Климат района исследований континентальный. По метеорологическим условиям 1996 г. характеризовался как умеренно влажный и теплый, 1997 — умеренно влажный и прохладный, 1998 - засушливый и жаркий, 1999 — засушливый и теплый.

Опыты с удобрениями проводили в 1996-1999 гг. Микрополевые - в полиэтиленовых сосудах без дна глубиной 50 см, площадь одного сосуда - 0,17 м2; полевые - на делянках размером 10 М2 по следующей схеме: 1 — контроль (без удобрений); 2 - Р90; 3 - Р180,4 - Р270; 5 - Ni4; 6 - Nis; 7 - Ni,0; 8 - Ni:2; 9 - Ni8PI80; 10 — NlioPi80- Предшественник суданской травы - картофель.

Размещение вариантов систематическое последовательное, повторность четырехкратная. Удобрения вносили весной перед посевом. Фосфор — в виде гранулированного суперфосфата в сухом виде, никель - в виде раствора ацетата никеля Ni(CH3COO)2.

При достижении растениями определенных фаз развития (кущение, колошение, цветение), а также в уборку производился отбор растительных образцов с целью проведения биометрических измерений, определения сухого вещества весовым методом, содержания общего азота, фосфора и калия стандартными методами, гигроскопичной влаги (ГОСТ 27548-87), сырой золы - весовым методом (ГОСТ 26226-95), кальция - трилонометрическим методом (ГОСТ 26570-95), сырого жира - экстракцией с диэтиловьш эфиром (ГОСТ 13496 15-97), сырой клетчатки - ГОСТ 134962-84.

Определение содержания тяжелых металлов в растительных образцах и в почве проводили согласно методическим указаниям МСХ РФ (ЦИАНО), 1992, 1993; РД (Методические указания, 1990), ГОСТ 30178-96 в Федеральном государственном учреждении «Центр агрохимической службы "Омский"».

В почвенных образцах определяли нитратный азот, подвижный фосфор, обменный калий (2%-ная вытяжка).

В лабораторных условиях изучали фенотипические реакции растений на ранних этапах онтогенеза: влияние никеля на энергию прорастания, всхожесть семян, интенсивность начального роста корешков и ростков суданской травы (ГОСТ 12038-84). Схема опыта предусматривала 5 вариантов: 1 - контроль (без Ni); 2 - Ni| (0,005%); 3 - Ni2 (0,01%); 4 - Nij (0,015%); 5 - Ni4 (0,02%) в четырехкратной повторности. Кроме этого, проведены исследования по изучению влияния никеля на процессы нитрификации в лугово-черноземной почве. В почву вносили никель в дозах - 12,5, 25, 50, 200, 800, 3200 мг/кг почвы. Определение нитратного азота проводили через 2, 4 и 8 недель от начала проведения эксперимента. По окончании исследований данные подвергали статистической обработке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Влияние никеля на накопление нитратного азота в почве и на интенсивность прорастания семян суданской травы

В лабораторных модельных опытах выявлено положительное влияние никеля на накопление нитратного азота в почве и на интенсивность начального роста растений суданской травы. Оптимальной дозой никеля, при которой наблюдается максимальное накопление нитратного азота в почве, является доза N¡50. Через восемь недель после внесения № содержание нитратного азота в почве было на 79,8% больше по сравнению с четырехнедельным сроком, на 140,6% - по сравнению с двухнедельным и составляло 164,4% к контролю. На варианте №200 также наблюдается интенсивное накопление нитратного азота в почве, определенное через восемь недель. При четырехнедельном сроке инкубирования № с почвой количество! N0} на 68,7% выше по сравнению с двухнедельным, а при восьминедельном - на 55,2% выше относительно четырехнедельного.

Оптимальной концентрацией никеля в водном растворе, влияющей на скорость прорастания семян, появление всходов и длину ростка, является 0,01%. При этом наблюдается увеличение всхожести семян в среднем на 8,7%, длины ростка - на 9,0% больше, чем на контрольном варианте. С увеличением концентрации никеля в питательном растворе до 0,015-0,02% усиливается угнетающее действие на рост и развитие ростков и корешков семян и интенсивность начального роста растений суданской травы.

Диагностика потребности суданской травы в никеле на основе полевого опыта

Положительное влияние на формирование урожая суданской травы на луго-во-черноземной почве в условиях Западной Сибири оказал никель в дозе 8 кг/га. Такая доза никеля является оптимальной в данных условиях, она положительно сказывается на характере многих биохимических процессов в почве и растениях: происходит активация окислительно-восстановительных реакций в растительных клетках, тем самым улучшается обмен веществ и, в конечном счете, происходит увеличение урожая. Наибольшая эффективность применения доз никеля под суданскую траву в среднем составила в микрополевых опытах 36,2% (+527 г/сосуд), в полевых - 36,8% (+7,8 т/га) по сравнению с контролем. При внесении фосфорных удобрений наиболее высокая урожайность была в микрополевом опыте при дозе Р90, (прибавка 26,0%, или 378 г/сосуд). В полевом - при дозе При совместном применении фосфора и никеля фосфор резко снижал действие никеля в связи с образованием в почве малорастворимых солей, труднодоступных для растений (табл. 1-2).

Таблица 1

Влияние никеля и фосфора на урожайность суданской травы. Микронолевые опыты

Вариант Урожайность зеленой массы, г/сосуд Прибавка

1996 г. 1997 г. 1998 г. Средняя г/сосуд %

0 (контроль) 953 1144 2268 1455 - -

Р90 1373 1568 2558 1833 378 26,0

Pl80 1045 1147 2611 1601 146 10,0

?270 1071 1140 2757 1656 201 13,8

Ni4 1248 1178 2635 1687 232 15,9

N1, 1503 1618 2825 1982 527 36,2

NI,O 1298 1175 2688 1720 265 18,2

N1,2 1146 1134 2537 1606 151 10,4

NisPiso 1231 1281 2202 1571 116 8,0

NiioPiso 1333 1315 2286 1645 190 13,1

HCP05 189,2 108,4 117,4

Таблица 2

Влияние никеля и фосфора на урожайность суданской травы. Полевые опыты

Вариант Урожайность зеленой массы, т/га Прибавка

1998 г. 1999 г. Средняя т/га %

0 (контроль) 26,3 16,0 21,2 - -

Р90 26,6 17,5 22,1 0,9 4,2

Piso 27,9 26,2 27,1 5,9 27,8

Р270 23,0 21,8 22,4 1,2 5,7

Ni4 28,0 26,5 27,3 6,1 28,8

Nig 30,9 27,0 29,0 7,8 36,8

Nijo 29,6 26,0 27,8 6,6 31,1

N1,2 24,3 23,2 23,8 2,6 12,3

NigPiso 27,3 19,6 23,5 2,3 10,8

NiioPiso 25,8 20,5 23,2 2,0 9,4

HCP05 1,5 2,9

В условиях проведенного эксперимента рассчитан коэффициент интенсивности «Ь» действия единицы поступившего никеля в слой 0-30 см на изменение содержания его в почве (0,017 ± 0,008).

Дозы удобрений (Д) являются функцией (f) содержания элементов питания почвы (П)

fl = f-n. (1)

Эта зависимость обратнопропорциональная, математически выражается следующей формулой (2):

где Д„ - установленная доза № (кг/гг1 при соответствующем содержании (мг/кг) элемента в почве (X,,);

Д„ - предполагаемая доза N1 (кг/га) при содержании соответствующего элемента (мг/кг) в почве конкретного поля (Хп).

Отсюда предложена формула для определения ориентировочных доз применения никеля под суданскую траву:

4,1

(3)

№, мг/кг

Использование формулы (3) позволяет отойти от простого эмпиризма с применением удобрений и ориентироваться на конкретные дозы с учетом содержания доступного элемента в почве.

Биометрическая диагностика величины урожая суданской травы

Никель и фосфор влияют не только на величину урожайности суданской травы, но и на биометрические показатели данной культуры. Установлено, что на высоту растений никель и фосфор оказывают более значительное влияние, чем на облиственность.

При статистической обработке результатов была выявлена корреляционная связь между урожаем и высотой растений суданской травы, которая выражается следующими уравнениями регрессии (4-5):

У] = 14,58х -354,5; г =0,91 (микрополевой опыт) (4) У2=0,31х - 17,8; г - 0,74 (полевой опыт), (5)

где - урожайность растений (г/сосуд), - урожайность растений (т/га),

х - высота растений суданской травы (см).

Таким образом, используя уравнения (4) и (5), по высоте растений можно ориентировочно прогнозировать величину урожайности суданской травы (табл. 3).

Таблица 3

Прогноз урожайности суданской травы по высоте растений

Влияние никеля и фосфорных удобрений на химический состав растений суданской травы

Содержание никеля, цинка, меди; кадмия и свинца в растениях суданской травы зависит от уровня и соотношения химических элементов в почве, фазы роста и развития растений и метеорологических условий года. Установлено, что в процессе минерального питания растений существует зависимость между всеми поглощенными элементами, характер которой определяется преимущественно степенью отклонения концентраций взаимодействующих элементов от оптимальной концентрации во внешней среде (Ю.И. Ермохин, 1997). Данные исследования позволяют выявить определенные закономерности и на их основе прогнозировать изменения химического состава суданской травы в результате дополнительного поступления никеля и фосфора в почву.

При математической обработке результатов исследований в системе почва -удобрение - растение была установлена высокая корреляционно-регрессионная связь между дозами внесения никеля его содержанием в почве

мг/кг) и в растениях суданской травы в период уборки [уравнения (6, 7)]:

Выявлено, что каждый килограмм поступившего никеля в почву увеличивает его содержание в слое 0-30 см на 0,017 мг/кг, а в растениях - на 0,164 мг/кг. Установлено, что каждый миллиграмм №/кг почвы (определенный в ацетатно-аммонийном буфере с рН = 4,8) увеличивает его в растениях на 9,66 мг/кг [уравнение (6)]. Следовательно, действие корневых выделений суданской травы на почву позволяет поглощать растением менее подвижные формы N1 почвы, чем те, которые выявлены методом почвенной диагностики.

Применение фосфора и никеля способствует в целом изменению потребности макро- и микроэлементов (тяжелых металлов) для создания единицы товарной продукции и выноса урожаем суданской травы. Так, в среднем для получения одной тонны суданской травы в период физиологической зрелости растений (неудобренный вариант) требуется 5,65 кг азота, 2,3 фосфора (Р2О5) и 5,65 кг калия (КгО). Внесение в почву никеля в дозе 8 кг/га увеличивает потребление основных элементов питания для формирования единицы товарной продукции суданской травы соответственно до 7,1; 2,55; 6,15 кг/т.

В целом за годы исследований содержание таких микроэлементов, как Си, РЬ и Сё, в растениях суданской травы к периоду уборки не превышало предельно допустимой концентрации, в то же время в отдельные годы отмечены случаи превышения ПДК по Ъп И №, чаще всего это наблюдалось при внесении повышенных доз никеля - N¡1011 N112, а также при совместном внесении никеля и фосфора- К)юР18о (табл.4).

Таблица 4

Содержание тяжелых металлов в растениях суданской травы в период физиологическом зрелости растений (в среднем за 1996-1999 гг.)

Вариаит Ni Zn Cu Cd Pb

0 (контроль) 1,99 19,1 5,38 0,16 1,34

Ps>o 1,42/-28,6* 15,7/-17,8 4,67/-13,2 0,15/-6,3 1,44/+7,5

Piso 1,65/-17,1 16,5/-13,6 5,83 / +8,4 0,13/-18,8 1,53/+14,2

Р270 2,31/+16,1 18,9 / —1,1 5,93/+10,2 0,12/-25,0 1,79/+33,6

N14 2,22/+11,6 19,5 /+2,1 435/-19,1 0,13/-18,8 1,81/+35,1.

Ni8 2,58 / +29,7 30,1 /+57,6 5,50/+2,2 0,15/-6,3 2,25 / +67,9

N1,0 3,79/+90,5 34,8 / +82,2 7,23/+34,4 0,17/-(6,3 1,96/+46,3

Nii2 3,80 / +91,0 29,8/+56,0 6,76/+25,7 0,17/+6,3 1,80/+34,3

NigPiso 2,78/+39,7 22,05/+15,5 4,61/-14,3 0,12/-25,0 1,98/+47,8

NhoPiso 3,68 / +84,9 32,4/+69,6 4,88/-9,4 0,16/0 2,46/+83,6

ПДК, мг/кг 3,0 50,0 30,0 0,3 5,0

* В числителе - содержание элемента в растениях суданской травы (мг/кг сухого вещества), в знаменателе - изменения по сравнению с контролем (%).

К периоду физиологической зрелости растений зависимость между внесенными дозами никеля и фосфора в почву и содержанием тяжелых металлов в растениях суданской травы выражается математическими уравнениями (7-16).

Ni = 0,164xi + 1,76; г = 0,91 (7)

Zn - l,56xt - 0,03х,2 + 17,6; п = 0,77 (9) Си = 0,032х,г-0,21х, + 5,2; т\ = 0,73 (11) Cd =• 0,0007х,2-0,007xi + 0,16; ц = 0,74 (13)

Ni = 4Е - 0,5х22- 0,009x2+ 1,97; ti = 0,98 (8) Zn = 0,0002х22- 0,05х2+ 19,0, п = 0,96 (10) Си = 0,007х2 + 4,22; г = 0,89 (12)

Cd = 0,16 - 0,0002х2; г = -0,99 (14)

РЬ = 0,21х,-0,014х, + 1,3;ц = 0,90 (15) РЬ = 0,002х2+ 1,31;г = 0,96

(16)

На процессы усвоения микроэлементов растительным организмом влияет не только концентрация и форма соединения, в которой он поступает, но и весь комплекс минеральных элементов, с которыми данный микроэлемент вступает в антагонистические и синергические взаимоотношения Взаимное влияние элементов может усиливать или уменьшать фитотоксичность тяжелых металлов. В результате исследований выявлены синергические и антагонистические отношения между отдельными парами ионов макро- (Ы, Р, К) и микроэлементов вызванные различными концентрациями никеля и фосфора в почве, а также степенью потребности растения в данных элементах. Синергизм ионов при их поступлении в растения переходил в антагонизм и наоборот, следствие этого - изменение внутреннего баланса химических элементов в растительном организме (табл. 5).

Таблица 5

Взаимодействие макро- и микроэлементов при их поступлении в растения суданской травы к периоду уборки растений

Элемент Синергизм Синергизм -антагонизм Антагонизм

N1 гп,С<1 N. Си К,РЬ

гп №, Си ы, к, са, РЬ Р

Си N. К, 2п, СсЗ, РЬ № Р

са N1, Си, РЬ N. к, гп Р

РЬ ы, к, си, са гп Р, №

Проведенные нами четырехлетние исследования позволили установить оптимальные уровни содержания N Р, К, №, Zn, Cd, Pb в надземной массе суданской травы в течение вегетационного периода, характерные для высоких урожаев (табл. 6).

Таблица 6

Оптимальное содержание элементов питания в растениях суданской травы (в среднем за 1996-1999 гг.)

Фаза развития Содержание основных элементов питания (г/кг) Содержание тяжелых металлов (мг/кг)

N Р К № гп Си са РЬ

Кущение 36,2 ±6,2 43 ±0,2 28,6 ±6,3 3,89 33,07 10Д6 0,34 3,55

Колошение 22,4 ± 1,7 3,4 ±1,1 243 ±1,0 3,70 29,70 7,27 0,23 2,81

Уборка 19,1 ±4,7 3,0 ±0,2 14,2 ±0,8 2,03 22,76 5,07 0,14 1,90

Установлены также оптимальные соотношения макро- и микроэлементов в растениях суданской травы, характеризующие уравновешенное питание, в фазы кущения [соответственно равенства (17) и (18)], колошения [равенства (19) и (20)], а также в период физиологической зрелости растений (21) и (22).

N = 8,4 Р = 1,3 К (17); № = 0,12 гп = 0,38 Си = 11,4 Сё = 1,1 РЪ (18); N = 6,6 Р = 0,9 К (19); № = 0,12 Ъл = 0,51 Си = 16,1 Се! = 1,3 РЬ (20); N = 6,3 Р = 1,3 К (21); № - 0,09 гп = 0,40 Си = 14,5 Са = 1,1 РЬ (22).

Анализ уравнений (17-22) показывает, что доля Р относительно содержания N в растениях в течение вегетации увеличивается, а доля К относительно N остается неизменной. Доля Си и РЬ по отношению к содержанию № в растениях суданской травы в начале и в конце вегетационного периода остается на одном уровне. Доля Zn к концу вегетации увеличивается, а кадмия - уменьшается.

Оптимальные уровни потребления микроэлементов для формирования единицы урожая суданской травы на лугово-черноземной почве составили (г/т): ни-

келя- 0,97 ± 0,13; цинка- 10,97 ± 2,7; меди- 1,92 ± 0,62; кадмия - 0,055 ± 0,016; свинца- 0,77 ±0,3.

Коэффициенты использования макро- и микроэлементов из почвы и удобрений растениями суданской травы

Известно, что химические элементы поступают в растение не только из естественных запасов почвы, но и в результате дополнительного попадания в почву в связи с антропогенной деятельностью. Поэтому необходимо выявить способность растения использовать тот элемент, который поступил в почву.

Коэффициенты использования растениями элементов из почвы могут изменяться в зависимости от применения удобрений. Исследования показали, что внесение фосфорных удобрений и солей никеля в почву влияет не только на продуктивность растений суданской травы, но и изменяет ее способность усваивать химические элементы почвы, что сказывается в дальнейшем на общем балансе элементов в системе почва - растение (табл. 7).

Таблица 7

Влияние фосфора и никеля на процент использования химических элементов из почвы растениями суданской травы

Применяли Изменения по сравнению с контролем (%)

N Р к N1 Ъъ Си Сс1 РЬ

Р205 +8,2 -> +28.9 Т 0 —> +28,2 Т +23,2 Т -18,8 1 + 10,0 ж 1

N1 +9,1 +31,4 т +33,9 Т +80,2 Т +57,0 Т -23,4 +65,0 Т

N1 на фоне применения Р2О5 -8,6 -> +36,5 т +27,6 т +38,5 Т +69,8 т +40,1 т -31,2 4 +95,0 т

Примечание. Т - увеличение свыше 10%; -+ - в пределах ± 10%; 4 - снижение свыше 10%.

На основании опытных данных были рассчитаны коэффициент использования элементов из удобрений (КИУ) и показатель эффективности удобрений (ПЭУ). Величина ПЭУ является более точной, так как при ее расчетах учитывается не только вынос питательного элемента (Ву), но и урожайность на данном варианте (У), а также прибавка урожая (П) по сравнению с контролем и доза удобрений (Д):

Анализ полученных данных показывает, что для никеля и фосфора показатель эффективности использования (ПЭУ) ниже, чем КИУ, он также уменьшается с повышением дозы внесенного элемента (табл. 8).

Таблица 8

Коэффициенты использования никеля и фосфора из удобрений суданской травой (%)

Никель Фосфор

Доза (кг/га) КИУ ПЭУ Доза (кг/га) КИУ ПЭУ

4 0,07 0,09 90 4,2 2,2

8 0,13 0,08 180 13,5 8,5

10 0,12 0,06 270 2,0 1,0

12 0,05 0,02

Влияние никеля и фосфора на качество зеленой массы суданской травы

Установлено, что внесение никеля и фосфора оказывает многостороннее влияние на биохимический состав растений суданской травы. Так, дозы Nie и Р180 оказывают положительное влияние на биосинтез сухого вещества, увеличивая данный показатель к периоду уборки на 8,6 и 8,0%.

Биосинтез каротина зависит от концентрации никеля в почве: небольшая доза №4 увеличивает данный показатель в среднем на 28,8%. Никель в дозе 8 кг/га практически не оказывает влияния на содержание каротина в растениях суданской травы. Повышенные дозы NiioHNi^ в целом снижают данный показатель.

При внесении никеля усиливается процесс нитрификации в почве, следствием этого является повышение содержания общего азота, белка, протеина, а также нитратов в растениях. Необходимо отметить следующее: несмотря на то, что доза увеличивает содержание общего азота и белка во все годы исследований, содержание нитратного азота на этом варианте ниже по сравнению с контрольными растениями на 22,7%. Увеличение концентрации никеля в почве до 12 кг/га приводит к резкому снижению нитратного азота в зеленой массе суданской травы (табл. 9).

Таблица 9

Влияние никеля и фосфора на содержание нитратов в зеленой массе суданской травы в период уборки

Вариант Содержание нитратов (мг/кг) Изменения по сравнению с контролем (%)

1998 г. 1999 г. Среднее

0 (контроль) 282,9 322,6 30"\7 -

Р90 252,7 321,9 287,3 -5,1

Р)80 286,5 399,3 342,9 +13,3

Р270 230,0 452,6 341,3 +12,7

N14 167,0 300,8 233,9 -22,7

Nis 466,8 274,3 370,5 +22,4

N1,0 262,1 425,0 343,5 +13,5

N1,2 152,8 196,6 174,7 -42,3

NjgPiso 298,6 305,1 301,8 -0,3

NiioPiüo 362,0 266,7 314,3 +3,8

Фосфорные удобрения в дозах 90 и 180 кг д в /га оказывают положительное влияние на содержание белка, клетчатки и переваримого протеина, снижая при этом содержание жира и безазотистых экстрактивных веществ. Установлено, что в среднем за все годы исследований максимально высокое содержание питательных веществ в одном килограмме зеленой массы суданской травы отмечено на варианте Nig! биосинтез белка и переваримого протеина был выше на 25,5%, жира - 36,0; клетчатки - 7,9, БЭВ - 2,9% по сравнению с неудобренными растениями (табл 10).

Таблииа 10

Влияние никеля и фосфора на питательную ценность зеленой массы суданской травы

Вариант Содержание в 1 кг зеленой массы (г) Корм. ОЭ ед. МДж Переварим, протеин (г)

Белок Жир Клетчатка БЭВ Переварим протеин на 1 кг зетеной массы на 1 корм ед ira 1 МДж ОЭ

0 35,86 4,45 87,88 153,53 28,93 0,26 i 3,12 111,3 9,27

Р90 39,22 3,66 97,90 133,46 31,63 0,24 j 3,01 131,8 10,51

Pl80 38,10 3,32 98,72 154,10 30,73 0,27 ! 3,24 113,8 9,49

№4 39,38 3,17 87,07 139,31 31,76 0,24 2,96 132,3 10,73

Nig 45,00 6,05 94,80 157,98 36,29 0,28 3,36 129,6 10,80

Ni,o 44,98 5,86 92,02 139,04 36,27 0,26 j 3,11 139,5 11,66

Ni,j 25,46 3,96 91,68 166,65 20,53 0,27 j 3,20 76,0 6,42

В среднем за все годы иссл?дований максимальное количество кормовых единиц (0,28) отмечено на варианте Nis, содержание обменной энергии в 1 кг зеленого корма суданской травы изменялось от 2,96 (№4) до 3,36 (Nis) МДж. Известно, что для удовлетворения потребности животных в белках рационы должны содержать в расчете на 1 корм. ед. не менее 105-110 г переваримого протеина (в опытах контрольного варианта растения содержали 111,3 г). Применение фосфорных удобрений в дозе Рад увеличивает данный показатель до 131,8 г, а внесение никеля в дозе Niio - до 139,5 г. Дальнейшее увеличение дозы никеля до 12 кг/га приводит к отрицательному результату. Аналогичное влияние никель и фосфор оказывают на содержание протеина на 1 МДж обменной энергии.

Биоэнергетическая оценка использования фосфорных удобрений и солей никеля под суданскую траву

Применение никеля в дозах 4, 8, 10 кг/га и фосфорных удобрений в дозе 180 кг/га под суданскую траву на лугово-черноземных почвах энергетически эффективно, так как энергоотдача превышает единицу (табл. 11).

Таблица 11

Биоэнергетическая эффективность применения фосфора и никеля под суданскую траву

Вариант опыта Прибавка (т/га) Содержание энергии Vf0 (МДж) Затраты энергии А,, (МДж) Прибавка энергии (МДж) Биоэнергетический КПД т| (ед).

Р|80 5,9 19352 4168,7 15183,3 4,6

Ni4 6,1 20008 2133,1 17874,9 9,4

Ni, 7,8 25584 2976,9 22607,1 8,6

Ni 10 6,6 21648 2798,2 18849,8 7,7

Установлено, что на единицу энергетических затрат на применение Nij и Р^о получено 8,6 и 4,6 единиц энергии, содержащихся в прибавке урожая. Количество энергии (МДж/га), накопленной в основной продукции суданской травы, полученной от применения никеля и фосфора составило, соответственно 88,4 и 78,5%, а затраты невозобновимой энергии - 11,6 и 21,5%.

выводы

1. Установлено, что при содержании в пахотном слое лугово-черноземной почвы южной лесостепи Западной Сибири подвижных форм (мг/кг) никеля 0,51, фосфора - 68 (2%-ная СН^СООН вытяжка) наибольшая эффективность применения никеля в дозе 8 кг/га под суданскую траву составила в полевых опытах 36,8% (+7,8 т/га) и фосфора в дозе 180 кг/га - 27,8% (+5,9 т/га) по сравнению с контролем. Предложена формула для расчета доз никеля в зависимости от уровня данного элемента в почве, что позволяет отойти от простого эмпиризма с применением данного удобрения. Каждый килограмм внесенного в почву никеля давал дополнительно 0,97 т, а 1 кг фосфора - 0,33 ц зеленой массы. При совместном применении фосфора и никеля резко снижается действие никеля в связи с образованием в почве малорастворимых солей. Установлены математические зависимости между урожайностью суданской травы и биометрическими показателями данной сельскохозяйственной культуры.

2. В модельных опытах выявлено положительное влияние никеля на накопление нитратного азота в почве и на интенсивность прорастания семян суданской травы. Установлено, что внесение в почву никеля в концентрации 50 мг/кг способствует усилению процесса нитрификации в почве. Оптимальной концентрацией никеля в водном растворе, влияющей на скорость прорастания семян, появление всходов и длину ростка, является 0,01%. С увеличением концентрации никеля в питательном растворе до 0,015-0,02% усиливается угнетающее действие на рост и развитие ростков и корешков семян и интенсивность начального роста растений суданской травы.

3. Определен коэффициент интенсивности «Ь» действия никеля на химический состав лугово-черноземной почвы — 0,017 ± 0,008 мг/кг. Установлена количественная математическая связь между поступлением никеля в почву и содержанием в растениях суданской травы в различные периоды роста и развития, что позволило получить нормативы (коэффициент «Ъ») интенсивности действия единицы поступившего в почву на химический состав растений и предложить формулы (7-16) для предварительного прогнозирования содержания химических элементов в растениях в случае их применения или техногенного загрязнения. Определены оптимальные уровни содержания и уравновешенный баланс макро- и микроэлементов в растениях суданской травы на разных этапах развития растений [уравнения (17-22)], характерные для высоких урожаев.

4. Содержание фосфора, азота, калия, никеля, цинка, меди, кадмия в растениях суданской травы зависело от уровня и соотношения этих элементов в почве, фазы роста и развития растений и метеорологических условий года. Наибольшее содержание наблюдается в ранние фазы развития суданской травы. Ряды поглощения микроэлементов суданской травой можно представить так: Ъъ > Си > № > РЬ > СЛ.

5. Изучены взаимодействия макро- и микроэлементов при их поступлении в растения суданской травы, выявлены синергические и антагонистические от-

ношения между отдельными парами ионов N, Р, К, Ni, Zn, Си, Cd, Pb, обусловленные физиологической потребностью растительного организма на разных стадиях онтогенеза, наличием и соотношением химических элементов в почве, которые описываются математическими уравнениями.

6. Определено влияние никеля и фосфора на вынос химических элементов суданской травой и потребности для формирования единицы товарной продукции. В связи с этим установлены коэффициенты использования макро- и микроэлементов (КИП, КИУ) и показатели эффективности удобрений (ПЭУ).

7." Установлено, что никель и фосфор, поступающие в почву, многосторонне действуют на биохимический состав растений суданской травы и, в конечном счете, на их кормовые качества. В среднем за все годы исследований питательная ценность зеленой массы суданской травы от применения была выше: белка и переваримого протеина - на 25,5%; жира - 36,0,- клетчатки - 7,9; БЭВ - 2,9% по сравнению с неудобренными растениями. Никель в дозе 8 кг/га способствовал процессу биосинтеза сухого вещества, увеличивал содержание кормовых единиц, обменной энергии в 1 кг зеленой массы суданской травы. Применение никеля усиливает процесс нитрификации в почве, что способствует повышению содержания общего азота, в том числе нитратов в растениях, по сравнению с контролем.

8. Применение никеля и фосфора в дозах 8 и 180 кг/га на лугово-черноземной почве под суданскую траву с энергетической точки зрения эффективно, так как на единицу энергетических затрат на применение никеля и фосфора получено 8,6 и 4,6 единиц энергии, содержащихся в прибавке урожая. Количество энергии (МДж/га), накопленной в основной продукции суданской травы, полученной от применения никеля и фосфора, составило соответственно 88,4 и 78,5%, а затраты невозобновимой энергии - 11,6 и 21,5%.

РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Выявленные закономерности действия никеля в системе почва- удобрение - растение и их количественные характеристики (коэффициенты «Ь», КИП, КИУ, ПЭУ, вынос позволили предложить формулы расчета доз никеля под суданскую траву и прогнозировать питательную ценность корма.

2. Установленные физиолого-биохимические характеристики химического состава растений суданской травы (оптимальные уровни и уравновешенный баланс элементов питания) позволяют проводить постоянный агрохимический и санитарно-гигиенический контроль за содержанием в почвах и растениях в случае их применения или техногенного загрязнения.

3. Создание сбалансированного питательного режима почвы и растений на основе расчетных доз под суданскую траву обеспечивает высокие прибавки урожая и биологически качественную растениеводческую продукцию.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Скудаева ЕА. Влияние никеля и фосфора на содержание нитратов в почве и урожай суданской травы / Е.А. Скудаева, Ю.И. Ермохин, Н.К. Трубина // Молодые ученые Сибирского региона - аграрной науке: Тез. докл. конф. молодых ученых. - Омск, 2000. - С. 64-66.

2. Скудаева Е.А. Влияние различных уровней минерального питания на содержание и соотношение никеля, кадмия, меди, марганца и свинца в растениях суданской травы / Е.А. Скудаева, Н.К. Трубина // Юбилейный сборник научных работ. - Омск, 2002. - С. 83-85.

3. Скудаева Е.А. Диагностика потребности суданской травы в никеле на основе полевого опыта / Е.А. Скудаева // Вестник ОмГАУ. - 2002. - № 3. - С. 51-55.

4. Скудаева Е.А. Влияние никеля на качество зеленой массы суданской травы / Е.А. Скудаева, Н.К. Трубина // Естественные науки в ОмГАУ: Сб. ст. преподавателей факультета МЕНД. - Омск, 2003. - С. 14-17.

Рeг. № 57. Сдано в набор 08.04.04. Подписано в печать 16.04.04 Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Таймс». Печать на ризографе. Усл. печ л. 0,93. Уч-изд. л. 1,25. Тираж 110 экз. Заказ 34.

Издательство ФГОУ ВПО ОмГАУ. 644008. Омск, ул. Сибаковская, 4, тел. 65-35-18.

Отпечатано с готовых оригинал-макетов в типографии ИП Макшеевой Е.А.

»11681

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Скудаева, Елена Анатольевна

Введение.

1 Состояние изученности проблемы (обзор литературы).

1.1 Ni в системе почва - растения - животные и человек.

1.2 Характеристика культуры.

2 Объекты, условия и методика проведения исследований.

2.1 Агрохимическая характеристика почвы опытного участка.

2.2 Метеорологические условия в годы проведения исследований.

2.3 Методика проведения исследований.

3 Влияние различных доз никеля и фосфорных удобрений на рост, развитие и урожайность суданской травы.

3.1 Влияние никеля на накопление нитратного азота в почве и на интенсивность прорастания семян суданской травы.

3.2 Диагностика потребности суданской травы в никеле на основе полевого опыта.

3.3 Связь величины урожайности суданской травы с биометрическими показателями растений.

4 Влияние никеля и фосфора на химический состав растений суданской травы.

4.1 Содержание основных элементов питания в растениях суданской травы в зависимости от фазы развития и применяемых доз фосфора и никеля.

4.2 Влияние никеля и фосфорных удобрений на содержание тяжелых металлов (Ni,Zn,Cu,Pb,Cd) в растениях суданской травы.

4.3 Соотношение основных элементов питания (N,P,K) и тяжелых металлов (Ni,Zn,Cu,Cd,Pb) в растениях суданской травы в период физиологической зрелости растений.

4.4 Оптимальные уровни и соотношения основных элементов питания и тяжелых металлов в растениях суданской травы.

4.5 Вынос макро- и микроэлементов растениями суданской травы в результате применения никеля и фосфора.

4.6 Коэффициенты использования макро- и микроэлементов из почвы и удобрений растениями суданской травы.

5 Влияние никеля и фосфора на качество зеленой массы суданской травы.

5.1 Влияние никеля и фосфора на основные показатели продуктивности суданской травы.

5.2 Питательная ценность зеленой массы суданской травы.

5.3 Влияние никеля и фосфора на содержание нитратов в зеленой массе суданской травы.

5.4 Влияние никеля и фосфора на накопление тяжелых металлов в зеленой массе суданской травы.

6 Биоэнергетическая оценка использования фосфорных удобрений и солей никеля под суданскую траву.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Влияние никеля и фосфора на урожайность и качество суданской травы на лугово-черноземной почве Западной Сибири"

Экологические проблемы агрохимии как часть общей проблемы стали возникать, когда резко возросли темпы применения химических средств, в том числе минеральных удобрений и отходов производства в сельском хозяйстве. В связи с этим, становится очевидной актуальность контроля применения минеральных удобрений, которое должно улучшать или, по крайней мере, не ухудшать биологическое качество продукции при увеличении урожая до возможных пределов.

Внесение удобрений является совершенно необходимым условием для получения высоких урожаев не только на бедных почвах, но и на многих почвах богатых общими запасами питательных веществ. Однако рост применения удобрений может давать побочный отрицательный результат, связанный с увеличением содержания в почве тяжелых металлов (ТМ), в том числе Ni.

В большинстве случаев тяжелые металлы являются протоплазматическими ядами, токсичность которых возрастает по мере увеличения атомной массы. В отношении никеля доказательства незаменимой роли в метаболизме растений отсутствуют, в то же время имеются сообщения о том, что никель является незаменимым компонентом фермента уреазы, а также активизирует такие растительные ферменты как аскорбиноксидаза, пероксидаза, каталаза, нитратредуктаза. Следствием этого является его положительное влияние на урожайность некоторых культур [57,60,114,133]. Было отмечено также, что особенно четко стимулирующий эффект никеля сказывается на нитрификации и минерализации соединений азота [159]. В то же время в отечественной и зарубежной научной литературе достаточно много внимания уделяется никелю, с точки зрения его токсического воздействия на биологические объекты. Накопление данного элемента растениями приводит к различным проявлениям токсикоза, снижению продуктивности, необратимым изменениям в обмене веществ и, в конечном итоге к их гибели [37,55,73,118,132,163,168].

Накопление и распределение никеля в растениях зависит как от почвенных факторов, так и от вида растения. Таким образом, исследовав содержание никеля в почве и в растениях в конкретных почвенно-климатических условиях и изучив закономерности поведения данного элемента в системе почва-удобрения-растения, появляется возможность регулировать его вредное воздействие.

Цель исследований. На основе изучения действия никеля и фосфорных удобрений в системе почва - удобрения - растения установить нормативные количественные агрохимические и физиологические показатели оптимального минерального питания суданской травы.

Задачи исследований:

- установить влияние никеля и фосфора на химический элементный состав почвы, растений, рост, развитие и урожайность суданской травы на лугово-черноземной почве Западной Сибири;

- изучить антагонизм и синергизм ионов макро- и микроэлементов (тяжелых металлов) при поступлении их в растения в зависимости от физиологической потребности растительного организма на разных стадиях онтогенеза, наличия и соотношения химических элементов в почве;

- определить оптимальные уровни и соотношения основных элементов питания и тяжелых металлов в растениях суданской травы для определенных величин формирования урожая и его качества;

- дать оценку биоэнергетической эффективности применения никеля и фосфорных удобрений.

Научная новизна. Впервые получены данные о влиянии никеля на урожайность, химический состав, качество и продуктивность суданской травы на лугово-черноземной почве Омской области. Изучены процессы антагонизма и синергизма ионов тяжелых металлов (Ni, Zn, Си, Cd, Pb) при поступлении их в растения данной кормовой культуры. Определены физиолого-агрохимические нормативы интенсивности действия ТМ на химический состав почвы и растений, позволяющие прогнозировать действие Ni в системе почва-растение и оптимизировать питание суданской травы на черноземах Западной Сибири.

Практическая значимость и реализация результатов исследований.

Основные выводы и положения диссертации могут использоваться в Федеральных государственных учреждениях агрохимической службы РФ и крестьянских (фермерских) хозяйствах при оценке обеспеченности растений никелем и фосфором с учетом химического анализа почв.

Полученные физиолого-агрохимические количественные характеристики могут использоваться для создания модели прогноза действия никеля и других ТМ в системе почва-растение в конкретных агроэкологических условиях и оптимизации питания суданской травы в условиях антропогенного загрязнения почв.

Результаты исследований прошли производственную проверку и внедрены в ФГУ «Центр агрохимической службы «Омский», а также используются в учебном процессе факультета агрохимии, почвоведения и экологии» Омского государственного аграрного университета (приложения С и Т).

Апробация работы: Основные положения диссертационной работы были доложены на ежегодных научно-практических конференциях ОмГАУ (19982002 г.), конференции молодых ученых, посвященной 400-летию земледелия Омского Прииртышья (Омск, 1999), межрегиональной научно-практической конференции « Природа и природопользование на рубеже XXI в.».

По материалам диссертации опубликовано 4 работы: в сборнике трудов «Молодые ученые Сибирского региона - аграрной науке» (г. Омск, 2000 г.); в юбилейном сборнике научных трудов «К 70-летию факультета технологии молочных продуктов» (г. Омск, 2002 г.); в журнале «Вестник Омского аграрного университета» (г. Омск, 2002 г.) в сборнике статей преподавателей факультета МЕНД «Естественные науки в ОмГАУ» (г. Омск, 2003 г.).

Экспериментальные исследования выполнены на опытном поле и в проблемной лаборатории диагностики питания растений кафедры агрохимии Омского государственного аграрного университета. Автор выражает глубокую признательность за регулярную помощь в проведении исследований доценту кафедры агрохимии Н.К. Трубиной, зав. учебной лабораторией С.В.Белкиной и другим преподавателям и лаборантам кафедры агрохимии за консультации при проведении исследований.

Определение содержания тяжелых металлов в почве и в растениях проводили в агрохимическом центре «Омский», за что автор благодарит доцента В.М. Красницкого, сотрудников Г.Д.Аверину, Т.Н.Лебедеву.

Огромную благодарность и глубокую признательность за доброжелательное отношение и регулярную помощь автор выражает своему научному руководителю, доктору с.-х. наук, профессору, заслуженному деятелю науки РФ, академику международной академии АО, лауреату премии академика Д.Н.Прянишникова Ю.И. Ермохину.

Заключение Диссертация по теме "Агрохимия", Скудаева, Елена Анатольевна

Общие выводы

1. Установлено, что при содержании в пахотном слое лугово-черноземной почвы южной лесостепи Западной Сибири подвижных форм (мг/кг) никеля 0,51, фосфора - 6 8 (2%-ная СН3СООН вытяжка) наибольшая эффективность применения никеля в дозе 8кг/га под суданскую траву составила в полевых опытах 36,8% (+7,8 т/га) и фосфора в дозе 180кг/га - 27,8% (+5,9 т/га) по сравнению с контролем. Предложена формула для расчета доз никеля в зависимости от уровня данного элемента в почве, что позволяет отойти от простого эмпиризма с применением данного удобрения. Каждый килограмм внесенного в почву никеля давал дополнительно 0,97 т, а 1 кг фосфора -0,33ц зеленой массы. При совместном применении фосфора и никеля резко снижается действие никеля, в связи с образованием в почве малорастворимых солей. Установлены математические зависимости между урожайностью суданской травы и биометрическими показателями данной сельскохозяйственной культуры.

2. В модельных опытах выявлено положительное влияние никеля на накопление нитратного азота в почве и на интенсивность прорастания семян суданской травы. Установлено, что внесение в почву никеля в концентрации 50 мг/кг способствует усилению процесса нитрификации в почве. Оптимальной концентрацией никеля в водном растворе, влияющей на скорость прорастания семян, появление всходов и длину ростка, является 0,01%. С увеличением концентрации никеля в питательном растворе до 0,015 - 0,02% усиливается угнетающее действие на рост и развитие ростков и корешков семян и интенсивность начального роста растений суданской травы.

3. Определен коэффициент интенсивности «Ь» действия никеля на химический состав лугово-черноземной почвы - 0,017±0,008 мг/кг. Установлена количественная математическая связь между поступлением никеля в почву и содержанием Ni,Zn,Cu,Cd,Pb в растениях суданской травы в различные периоды роста и развития, что позволило получить нормативы (коэффициент «Ь») интенсивности действия единицы поступившего Ni в почву на химический состав растений и предложить формулы (14-23) для предварительного прогнозирования содержания химических элементов в растениях в случае их применения или техногенного загрязнения. Определены оптимальные уровни содержания и уравновешенный баланс макро- и микроэлементов в растениях суданской травы на разных этапах развития растений (уравнения 133-138), характерные для высоких урожаев.

4. Содержание фосфора, азота, калия, никеля, цинка, меди, кадмия и свинца в растениях суданской травы зависело от уровня и соотношения этих элементов в почве, фазы роста и развития растений и от метеорологических условий года. Наибольшее содержание наблюдается в ранние фазы развития суданской травы. Ряды поглощения микроэлементов суданской травой можно представить: Zn > Си > Ni > Pb > Cd.

5. Изучены взаимодействия макро- и микроэлементов (ТМ) при их поступлении в растения суданской травы, выявлены синергические и антагонистические отношения между отдельными парами ионов N, Р, К, Ni, Zn,Cu,Cd,Pb, обусловленные физиологической потребностью растительного организма на разных стадиях онтогенеза, наличием и соотношением химических элементов в почве, которые описываются математическими уравнениями 24-132.

6. Определено влияние никеля и фосфора на вынос химических элементов суданской травой и потребности для формирования единицы товарной продукции. В связи с этим установлены коэффициенты использования макро- и микроэлементов (КИП, КИУ) и показатели эффективности удобрений (ПЭУ).

7. Установлено, что никель и фосфор, поступающие в почву путем внесения данных элементов, многосторонне действуют на биохимический состав растений суданской травы и, в конечном счете, на их кормовые качества. В среднем за все годы исследований питательная ценность зеленой массы суданской травы от применения Nig была выше: белка и переваримого протеина на 25,5%; жира - 36,0; клетчатки - 7,9; БЭВ - 2,9% по сравнению с неудобренными растениями. Никель в дозе 8 кг/га способствовал процессу биосинтеза сухого вещества, увеличивал содержание кормовых единиц, обменной энергии в 1 кг зеленой массы суданской травы. Применение никеля усиливает процесс нитрификации в почве, что способствует повышению содержания общего азота, в том числе нитратов в растениях, по сравнению с контролем.

8. Применение никеля и фосфора в дозах 8 и 180 кг/га на лугово-черноземной почве под суданскую траву с энергетической точки зрения эффективно, так как на единицу энергетических затрат на применение никеля и фосфора получено 8,6 и 4,6 единиц энергии, содержащихся в прибавке урожая. Количество энергии (МДж/га), накопленной в основной продукции суданской травы, полученной от применения никеля и фосфора составило соответственно 88,4 и 78,5%, а затраты невозобновимой энергии 11,6 и 21,5%.

Рекомендации производству

1. Выявленные закономерности действия никеля в системе «почва-удобрение-растение» и их количественные характеристики (коэффициенты «Ь», КИП, КИУ, ПЭУ, вынос N, Р, К, Ni, Zn, Си, Pb, Cd) позволили предложить формулы расчета доз никеля под суданскую траву и прогнозировать питательную ценность корма.

2. Установленные физиолого-биохимические характеристики химического состава растений суданской травы (оптимальные уровни и уравновешенный баланс элементов питания) позволяет проводить постоянный агрохимический и санитарно-гигиенический контроль за содержанием Ni, Zn, Си, Pb, Cd в почвах и растениях в случае их применения или техногенного загрязнения.

3. Создание сбалансированного питательного режима почвы и растений на основе расчетных доз Ni под суданскую траву обеспечивает высокие прибавки урожая и биологически качественную растениеводческую продукцию.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Скудаева, Елена Анатольевна, Омск

1. Абалдов А.Н. Влияние минеральных удобрений на аминокислотный состав зеленой массы сорго-суданкового гибрида и суданской травы /

2. A.Н.Абалдов, А.И.Фицев // Сорго ценная кормовая культура. - Ростов н/Д, 1984.-С. 46-48.

3. Агрохимия / Под ред. В.М. Клечковского, А.В. Петербургского М., 1964.-527 с.

4. Агрохимия: Учеб. / Под ред. Б.А.Ягодина. М., 1982. - 574 с.

5. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях / Ю.В.Алексеев -Л., 1987.-142 с,

6. Альберт А. Избирательная токсичность / А.Альберт М., 1989. - 432 с.

7. Анспок П.И. Микроудобрения: Справоч. кн. / П.И.Анспок Л., 1978. -272 с.

8. Барсукова B.C. Влияние избытка никеля на элементный состав контрастных по устойчивости к нему сортов пшеницы / В.С.Барсукова, О.И.Гамзикова // Агрохимия. 1999 - № 1 - С. 80-85.

9. Богданов Н.Н.Некоторые принципиальные особенности черноземов Западной Сибири / Н.Н Богданов // Науч. тр. / Ом. с.-х. ин-т. Омск, 1969.-Т. 73.-С. 11-22.

10. Бойко B.C. Суданская трава в орошаемом кормовом севообороте /

11. B.С.Бойко // Вестн. Рос. акад. с.-х. наук. 1998. - № 3. - С. 35-37.

12. Бокова М.И. Биологические особенности растений и почвенные условия, определяющие переход тяжелых металлов в растениях на техногенно загрязненной территории / М.И.Бокова, А.Н.Ратников // Химия в сел. хоз-ве. 1995. - № 5. - С. 15-16.

13. П.Болдырев Н.К. Анализ листьев как метод определения потребности растений в удобрениях (листовая диагностика). Учеб. пособие / Н.К.Болдырев. Омск., 1970. - 124 с.

14. Бугреев А.А. Продуктивность сорговых культур при выращивании на зеленую массу в условиях орошения на светло-каштановых почвах Волго-Донского междуречья: Автореф. дис. канд. с.-х. наук /

15. A.А.Бугреев Волгоград, 1995. - 20 с.

16. Василевский В.Д. О влиянии температурного фактора на развитие сахарного сорго / В.Д.Василевский // Резервы создания полноценной кормовой базы в Западной Сибири. Омск, 1984. - С. 14-20.

17. Василевский В.Д. Сорго-суданковые гибриды в Западной Сибири /

18. B.Д.Василевский // Сб. науч. тр. / Ом. с.-х.ин-т. Омск, 1994. - С. 49-55.

19. Веселов Д.С. Влияние кадмия на поглощение ионов, транспирацию и содержание цитокининов в проростках пшеницы / Д.С.Веселов, Р.Г.Фахрисламов // Агрохимия. 1999. - № Ю. - С. 78-81.

20. Войнар А.И. Биологическая роль микроэлемента в организме животных и человека / А.И.Войнар М., 1960. - 544 с.

21. Володин А.Б. Потенциальные возможности сахарного сорго / А.Б.Володин, М.П.Жукова // Кормопроизводство. 2002. - № 4. - С. 1115.

22. Вракин В.Ф. Влияние нитратов на организм жвачных / В.Ф.Вракин, Н.С.Ковальчук М., 1984. - 69 с.

23. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов 5-8 групп: Справочник / Под ред. Филова В.А. Л., 1989. - 592 с.

24. Высокое Г.П. Новые однолетние кормовые культуры в Сибири. / Г.П.Высокос Омск, 1954. - 154 с.

25. Габович Р.Д. Гигиенические основы охраны продуктов питания от вредных химических веществ / Р.Д.Габович, Л.С.Припутина Киев, 1987. -248 с.

26. Гармаш Г.А. Распределение тяжелых металлов по органам культурных растений / Г.А.Гармаш, Н.Ю.Гармаш // Агрохимия. 1987. - № 5. - С. 4046.

27. Гиренко А.П. Влияние сроков скашивания и удобрений на повышение урожайности зеленой массы и сена суданской травы в северной степи УССР: Автореф. дис. канд. с.-х. наук / А.П.Гиренко Одесса, 1956. -15с.

28. Гиренко А.П. Влияние удобрений на урожай суданской травы и могара / А.П.Гиренко // Животноводство. 1954. - № 4. - С. 57-59.

29. Гомонова Н.Ф. Состояние никеля в системе почва-растение при длительном применении агрохимических средств на дерново-подзолистой почве / Н.Ф.Гомонова // Агрохимия. 2000 - № 10. - С. 6874.

30. Грибовская И.Ф. Микроэлементы в органах бобовых растений / И.Ф.Грибовская, С.В.Летунова, С.Н.Романова // Агрохимия. 1968. -№3.-С. 81-87.

31. Гришкова М.Г. Урожай зеленой массы и питательная ценность однолетних кормовых культур / М.Г.Гришкова // Молодые ученые Сибирского региона аграрной науке. - Омск, 2000. - Вып. 1. - С 12-14.

32. Грушко Я.М. Вредные неорганические соединения в промышленных выбросах в атмосферу / Я.М.Грушко JL, 1987. - 192 с.

33. Грушко Я.М. Ядовитые металлы и их неорганические соединения в промышленных сточных водах / Я.М.Грушко М., 1975. - 175с.

34. Динамика накопления и распределения никеля в растениях овса / И.В.Андреева, В.В.Говорина, Б.А.Ягодин, О.Т.Досимова // Агрохимия. -2000.-№4.-С. 68-71.

35. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта / Б.А.Доспехов 5-е изд. доп. и перераб. ~М., 1985. - 351 с.

36. Дубова Н.А. Внутриклеточные органические вещества водорослей и их роль в снижении токсичности металлов в водной среде / Н.А.Дубова, И.А.Едигарова, И.А.Лапин // Экотоксикология и охрана природы. Рига, 1988.-С. 60.

37. Дяглев Н.М. Агробиологические основы формирования урожайности суданской травы и ее смесей на Южном Урале: Дис. канд. с.-х. наук / Н.М.Дяглев Оренбург., 1998. - 172 с.

38. Евдокимова Г.А. Аккумуляция тяжелых металлов в почвах и растениях в результате аэрогенного загрязнения / Г.А.Евдокимова // Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах: Тр. 3-го Всесоюз. Совещ. Обнинск, сент.1981 Л., 1985. - С. 121-125.

39. Елисеев И.Н. Материалы к сравнительной гигиенической характеристике никеля при пероральном и ингаляционном поступлении в организм / И.Н.Елисеев // Гигиена и санитария. 1975.- № 2. - С. 7-9.

40. Ермохин Ю.И. Агроэкологическая оценка действия кадмия, никеля, цинка в системе почва растение - животное / Ю.И.Ермохин, А.В.Синдирева, Н.К.Трубина; Ом. гос. аграр. ун-т. - Омск, 2002. - 117с.

41. Ермохин Ю.И. Антагонизм и синергизм ионов при поступлении их в растения козлятника восточного / Ю.И.Ермохин // Экологическое состояние почв и растений Западной Сибири и проблемы их качества: Сб. науч. тр. / Ом. гос. аграр. ун-т. Омск, 1997 - С. 6 - 13.

42. Ермохин Ю.И. Диагностика питания растений / Ю.И.Ермохин; Ом. гос. аграр. ун-т. Омск, 1995. - 207 с.

43. Ермохин Ю.И. Оптимизация минерального питания и качества урожая картофеля и овощных культур: Дис. д-ра с.-х. наук / Ю.И.Ермохин -Омск, 1983.-437 с.

44. Ермохин Ю.И. Оптимизация минерального питания сорговых культур / Ю.И.Ермохин, И.А.Бобренко. Омск, 2000. - 118 с.

45. Ермохин Ю.И. Основы прикладной агрохимии: Учеб. пособие / Ю.И.Ермохин. Омск, - 1996. - 104 с.

46. Ермохин Ю.И. Познай свой дом и помоги природе и себе / Ю.И.Ермохин, Э.П.Гужулев, А.Е.Сницарь Омск, 1998. - 264 с.

47. Ермохин Ю.И. Почвенно-растительная оперативная диагностика «ПРОД ОмСХИ» минерального питания, эффективности удобрений, величины и качества урожая сельскохозяйственных культу: Монография / Ю.И.Ермохин - Омск, 1995. - 208 с.

48. Ермохин Ю.И. Экономическая и биоэнергетическая оценка применения удобрений / Ю.И.Ермохин, А.Ф.Неклюдов Омск, 1994. - 43 с.

49. Жученко А.А. Адаптивное растениеводство /А.А.Жученко Кишинев, 1990.-432 с.

50. Зоотехнический анализ кормов / Е.А.Петухова, Р.Ф.Бессарабова, Л.Д.Халенева, О.А.Антонова М., 1981. - 256 с.

51. Ивашов П.В. Биогеохимическая индикация оловянной минерализации / П.В.Ивашов М., 1987. - 245 с.

52. Ильин В.Б. К экологии промышленных городов / В.Б.Ильин // Тяжелые металлы и радионуклеиды в агросистемах. М., 1994. - С. 42-48.

53. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение / В.Б.Ильин -Новосибирск., 1991.- 151 с.

54. Исаков Я.И. Сорго / Я.И.Исаков М., 1975. - 184 с.

55. Ищенко Г.С. Фитотоксичность кобальта и кадмия и накопление их в основных сельскохозяйственных культурах Средней Азии / Г.С.Ищенко,

56. A.С.Бутник // Агрохимия. 1991. - № 6. С. 65-69.

57. Кабата Пендиас А. Микроэлементы в почвах и растениях./ А.Кабата -Пендиас, Х.Пендиас - М., 1989. - 440 с.

58. Каталымов М.В. Микроэлементы и микроудобрения / М.В.Каталымов -М. Л., 1965.-329 с.

59. Кашин В.К. Никель в растениях агроландшафтов Забайкалья /

60. B.К.Кашин // Агрохимия. 1992. - № 11. - С. 98-106.

61. Керефов К.Н. Биологические основы растениеводства: Учеб. пособие / К.Н.Керефов 2-е изд. перераб. и доп. - М., 1982. - 408 с.

62. Кондратова В.Д. Сравнительная оценка просовидных культур при использовании на зеленую массу / В.Д.Кондратова // Науч. тр. / Новосиб. с.-х. ин-т. 1979. - Т. 122. - С. 51-54.

63. Костюковский Б.Б. Эффективность доз минеральных удобрений, установленных различными методами, для получения планируемогоурожая на дерново-подзолистых почвах Брянской области: Дис.канд. с.-х. наук. / Б.Б.Коспоковский М., 1985. - 225 с.

64. Красницкий В.М. Агрохимическая и экологическая характеристика почв Западной Сибири: Монография / В.М.Красницкий, Ом. гос. аграр. ун-т. -Омск, 2002. 144 с.

65. Крючков Н.М. Размещение компонентов в смешанных посевах кукурузы, сорго и сои / Н.М.Крючков, Н.Г.Малых // Корма и технология их производства в Сибири. Омск, 1983. - С. 16-23.

66. Кузнецова JI.M. Влияние тяжелых металлов на урожай и качество пшеницы / Л.М.Кузнецова, Е.Б.Зубарева // Химия в сел. хоз-ве. 1997. -№2.-С. 36-37.

67. Кулаковская Т.Н. Оптимизация агрохимической системы почвенного питания растений / Т.Н.Кулаковская М., 1990. - 219 с.

68. Лебедев С.И. Физиология растений / С.И.Лебедев М., 1982.-463 с.

69. Ловкова М.Я. Почему растения лечат. / М.Я.Ловкова, А.Н.Рабинович, С .М.Пономарева М., 1990. - 256 с.

70. Логинов С.В. Влияние структуры региона на молочную продуктивность / С.В.Логинов // Кормопроизводство. 2002. - № 3. - С. 31-32.

71. Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении / И.Н.Лозановская М., 1998. - 288 с.

72. Лукманова Ф.Х. Сорта суданской травы селекции БНИИСХ и технология их возделывания / Ф.Х.Лукманова, В.И.Никонов // Кормопроизводство. -2001.-№8.-С. 18-21.

73. Микроорганизмы и охрана почв / Под ред. Д. Г. Звягинцева. М., 1989. -206 с.

74. Микроэлементозы человека / А.П.Авцын, А.А.Жаворонков, М.А.Риш, Л.С.Строчкова М.: Медицина, 1991. - 496с.

75. Микроэлементы в СССР. / Под ред. В.В. Упитис и др. Рига., - 1981. -Вып. 22.-81 с.

76. Микроэлементы в СССР. / Под ред. В.В. Упитис и др. Рига, 1982. -Вып. 23. - 104 с.

77. Микроэлементы в СССР. / Под ред. В.В. Упитис и др. Рига., - 1989. -Вып. 30. - 100 с.

78. Микроэлементы и их биологическое значение: Сб. науч. работ. -Саратов, 1973. Вып. 27. - 184 с.

79. Минеев В.Г. Кадмий в почве и клубнях картофеля / В.Г.Минеев, Н.К.Грачева, С.Г.Любарская // Химия в сель, хоз-ве. 1987. - № 3. - С. 56-57.

80. Мищенко Л.Н. Почвы Омской области и их сельскохозяйственное использование: Учеб. пособие / Л.Н.Мищенко, В.М.Прудникова Омск, 1986.- 108 с.

81. Мухина Н.А. Кормовые культуры Сибири / Н.А.Мухина, А.В.Бухтеева, Н.С.Пивоварова М., 1986. - 160 с.

82. Наговицын И.В. Некоторые особенности биологии и агротехники суданской травы в Удмуртской АССР: Автореф. дис. канд. с.-х. наук /И.В.Наговицин Пермь, 1970. - 22 с.

83. Найдин П.Г. Географические особенности биологического выноса из почвы азота, фосфора и калия / П.Г.Найдин, Н.В.Гулидова // А1рохимия. 1969.-№ 10.-С. 130-140.

84. Научные основы и рекомендации по применению удобрений в Поволжье. Саратов., 1976. - 192 с.

85. Нечаев А.П. Органическая химия / А.П.Нечаев, Т.В.Еременко М., 1985. -463 с.

86. Никель в растениях / ИВ.Андреева, В.В.Говорина, С.Б.Виноградова, Б .А.Яго дин // Агрохимия. 2001. - № 3. С. 82-94.

87. Оголева В.П. Влияние никеля на биохимические процессы в люцерне / В.П.Оголева, Л.Н.Чердакова // Химия в сельском хозяйстве. 1986, Агропромиздат, № 3. - С. 58-60.

88. Однолетние кормовые культуры / М.П. Елсуков, А.И.Тютюнников, А.С.Митрофанов, А.Н.Шишкин. М.: Колос, 1967. - 351 с.

89. Орлова Э.Д. Микроэлементы в почвах Омской области и применение микроудобрений: Учеб. пособие / Э.Д.Орлова /Ом. с.-х. ин-т. Омск, 1989.-60 с.

90. Орлова Э.Д. Поступление молибдена и бора в растения суданской травы и люцерны в зависимости от условий питания / Э.Д.Орлова // Эффективность удобрений на почвах Западной Сибири: Сб. науч. тр. / Ом. с.-х. ин-т. - Омск, 1982. - С. 68-75.

91. Ормрод Д.П. Воздействие загрязнения микроэлементами на растения / Д.П.Ормрод // Загрязнение воздуха и жизнь растений / Под ред. Трешоу -М.,Л., 1988.-С. 327-356.

92. Остапенко А.П. Урожайность, качество зеленой массы и вынос питательных веществ пожнивной культурой сорго-суданкового гибрида на обыкновенном черноземе / А.П.Остапенко // Агрохимия. 1987. - № 2. -С. 54-58.

93. Охрименко М.Ф. К вопросу о влиянии на растения сочетаний микроэлементов / М.Ф.Охрименко, Л.М.Кузьменко, Л.А.Сивак // Микроэлементы в обмене веществ и продуктивности растений / Сб. науч. тр.-Киев, 1984.-216 с.

94. Первоклассные корма главный резерв укрепления кормовой базы / Н.А.Артемов, Р.Н.Черных, В.М.Первушин, Э.Б.Велибекова // Кормопроизводство. - 2001. - № 12. - С. 26-32.

95. Перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ в почве. М., 1993. - 14 с.

96. ЮО.Петербургский А.В. Практикум по агрономической химии /

97. А.В.Петербургский М., 1963. - 592 с.

98. Петрухин И.В. Корма и кормовые добавки: Справочник / И.В.Петрухин-М., 1989.-526 с.

99. Постников А.В. Влияние различных форм фосфорных удобрений на плодородие и накопление тяжелых металлов в почвах и растениях / А.В.Постников, И.Н.Чумаченко, Н.Л.Кривопуст // Тяжелые металлы и радионуьслеиды в агросистемах. М., 1994. - С. 54-65.

100. Просянникова О.И. Тяжелые металлы в почве и урожае / О.И.Просянникова, В.С.Анохин // Агрохим. вестн. 1994. - № 4. - С. 15-18. Юб.Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России / В.Ф.Протасов - М., 1999. - 672 с.

101. Растения в экстремальных условиях минерального питания / Под ред. М.А.Школьник, Н.В.Алексеевой-Поповой. Л., 1983. - 176 с.

102. Ринькис Г.Я. Сбалансированное питание растений макро- и микроэлементами / ГЛ.Ринькис, В.Ф.Ноллендорф Рига, 1982. - 202 с.

103. Рыбалкин А.К. Сорговые культуры в силосном конвейере / А.К.Рыбалкин // Кормопроизводство. 1982. - № 9. - С. 29-30.

104. Ю.Рэуце К. Борьба с загрязнением почвы / К.Рэуце, С.Кырыстя М.:, 1986. -221 с.111 .Сабинин Д.А. Избранные труды по минеральному питанию растений / Д.А.Сабинин М., 1971.-512 с.

105. Сапрыкин В. Суданская трава в Сибири / В. Сапрыкин // Корма. 1974. -№2.-С. 28-29.

106. З.Сидоренко Г.И. Никель (гигиенические аспекты охраны окружающей среды) / Г.ИСидоренко, А.И.Ицкова М., 1980. - 176 с.

107. Сингх С.П. Изучение токсического действия кадмия, меди и никеля на яровую пшеницу / С.П.Сингх, Н.Г.Ракипов // Интенсификация возделыванияполевых культур и морфологические основы устойчивости растений М., 1987.-С. 56-59.

108. Синдирева А.В. Агроэкологическая оценка действия кадмия, никеля, цинка в системе почва-растение-животное: Дис.канд. с.-х. наук /А.В.Синдирева Омск, 2000. - 199 с.

109. Сливинская Р.Б. Нарушение водного баланса растений под действием тяжелых металлов / Р.Б.Сливиская // Тезисы докладов II съезда Всесоюзного общества физиологов растений. Минск, 24-29 сент., 1990. Минск, 1992. -Ч. 2.-С. 193-196.

110. Соловьев Б.Ф. Основные морфологические, биологические особенности сорго и его агротехника / Б.Ф.Соловьев // Сорго ценная кормовая культура: Сб. ст. -М., 1959.-С. 5-28.

111. Соловьев Б.Ф. Суданская трава высокопродуктивная кормовая культура / Б.Ф.Соловьев - М., 1975. - 121 с.

112. Соотношения поливалентных металлов в эволюции биогеохимических функций / Т.М.Удельнова, М.А.Пушева, С.М.Черногорова, Е.А.Бойченко // Современные задачи и проблемы биогеохимии: Тр. биогеохимической лаборатории М., 1979. - Т. XVII - С. 183-188.

113. Сорго / А.В.Алабушева, В.И.Бескровный, Н.Т.Гайко, В.В.Метлин. М., 1989.-32 с.

114. Сорго и его гибриды: учеб.- практ. пособие. Ростов, 1976. - 72 с.

115. Сорго / Под ред. И.Н. Елагина и А.Л.Михальчука М. 1961. - 174 с.

116. Степанюк В.В. Влияние сочетания соединений тяжелых металлов на урожай сельскохозяйственных культур и поступление тяжелых металлов в растения / В.В.Степанюк // Агрохимия. 2000. - № 1. - С. 74-80.

117. Страхов Д. А. Некоторые агротехнические приемы повышения кормового достоинства суданской травы при возделывании ее на каштановых почвах Волгоградской области: Автореф. дис. канд. с.-х. наук / Д.А.Страхов Волгоград, 1975. - 20 с.

118. Строчкова JI.C. Влияние никеля на организм животных и человека / Л.С.Строчкова, А.В.Юрова, А.А.Жаворонков // Успехи соврем, биологии. -1987. Т. 103, вып. 1. С. 142-155.

119. Сухопарова В.П. Поведение ксенобиотиков и тяжелых металлов при их комплексном введении в овощной севооборот / В.П.Сухопарова, Б.П.Стрекозов, О.А.Соколов // Агрохимия. 1999. - № 11. - С. 72-79.

120. Сысо А.И. Использование отношения Cr : Ni в мониторинге загрязнения природной среды / А.И. Сысо // Агрохимия. 1998. - № 4. - С. 76-83.