Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Азотное питание и продуктивность риса

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Азотное питание и продуктивность риса"

российская академия сельскохозяйственных наук

ВСЕРОССИИСКИИ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИИ ИНСТИТУТ УДОБРЕНИИ И АГРОПОЧВОВЕДЕНИЯ имени Д.Н.ПРЯНИШНИКОВА

Р:,8 Ой

На правах рукописи

РАМАЗАНОВА Сара Бекентаевна кандидат с. -х. наук

АЗОТНОЕ ПИТАНИЕ И ПРОДУКТИВНОСТЬ РИСА

Специальность 06. 01. 04 - агрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва, 1993 г.

Работа выполнена в Казахском научно-исследовательском институте риса и в Казахском научно-исследовательском институте земледелия им В. Р. Вильяме а.

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАСХН Д. А. Кореньков

- доктор биологических наук, профессор, академик РАСХЙ Е.Д Алешин

- доктор биологических наук, профессор ИЫ-Гукова

Ведущее предприятие - Узбекский научно-исследовательский институт риса

Защита состоится 7 октября 1993 г. в 14-00 часов на заседании специализированного совета Д. 020. Об. ОГ Всероссийского научно-исследовательского института удобрений и агропочвове-дения иы. Д. Е Прянишникова (127660, Иосква, ул. Прянишникова. 31, специализированный совет ЕИУА)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЕИУА

Автореферат разослан " 1693 г.

и О

Ученый секретарь специализированного совета доктор сельскохозяйственных

наук, профессор Л. П. Воллейдт

1. Обшдя характеристика работы

1.1 Актуальность проблемы. В Республике Казахстан рис оэделывается в Квыл-Ординсксй, Чимкентской, Алма-Атинской и алдн- Курганской областях на площади свыше 120 тыс. га За оследние четверть века плогади посевов риса в республике вмичились почти в 2,5 раза, средняя урохайяосгь возросла с 1,4 до 50,0 ц/га, что свидетельствует о высоких темпах раз-ития отрасли. Основной рисосеющей областью в Казахстане яв-яется Кзыл-Ординская, где сосредоточено свыше 70Z посевов и с а.

Рис по своей природе отзывчив на условия минерального игания, в особенности, азотного,

Д. R Прянлшников (1046) на основе анализа истории разви-ия земледелия в Западной Европе убедительно показал, что лавным условием, определяющим среднюю высоту урожая в раэ-ые эпохи, была степень обеспеченности сельскохозяйственных астений азотом. Это в полной мере относится к рису.

Высокая оффективность азотных удобрений установлена во ?ех зонах возделывания риса С А. Алтыкбеков, 1958; М. Айтбаев, У65; Е. П. Ллегош.1985; Ф. Ахундов, 1965; IL Г. Байгулов, 1962; Г. . Дюмев, 1902; В. Кдырбаеа, 1983; Е И. Коваленко, А. И. Хвак, 1066; . Миккельсон,19б2; С. Мицуи,1960; Б. Л. Нсугылов,1957; ЕС. Пе-ибская,1983; К С. Тур, 1979].

Отзывчивость риса на азотные удобрения объясняется поминальной биологической способностью его к формированию ¿соких урожаев, бедность» почв и условиями возделывания тостоянный слой воды над почесЯ), которые позволяют сравни-?льно легко регулировать обеспеченность растений элемента-1 питания.

В настоящее время во многих рисосеющих странах, воэрас-15т обдае количество применяемых под рис удобрений. Опыта-1, проведенными по программе ФАО в различных рисосеющих: гранах установлено, что применение удобрений приводит к усту урожайности риса в 1,5-1,7 раза При этом наблюдается юокая окупаемость удобрений урожаен. По равным странам этот

показатель колеблется от 3,9 до 26,4 кг эерна на 1 кг д. I удобрений СД С. Юркин, 1975].

Темпы применения минеральных удобрений в Кзыл-Ординско! области в последние десятилетия резко воьросли [11,17,33,37] Среднегодовое использование их хозяйствами в одинадцатой 5 двенадцатой пятилетках по сравнению с восьмой увеличилось I 5,3 и 4,1 раз. Несмотря на возросший уровень применен® удобрений средние урожаи риса остаются невысокими.

Вместе с тем имеются многочисленные данные, получении« в различных почвенно-климатических условиях, свидетельствующие о том, что эффективность удобрений в сильной степени зависит от условий возделывания, сроков и способов их внесенж По разному реагируют на удобрения сорта разных групп спелости, разной высоты и архитектоники. Отсюда необходимость дифференцированного применения удобрений с учетом этих обстоятельств, что дало бы возможность повысить их эффективность.

Кроме того, в низовьях р.Сырдарьи, в связи с ухудшение» в последние годы экологической обстановки, посевные площзд! риса предусматривается сократить до 80 тыс. га с перспективой наращивания его производства эа счет комплексного, боле< эффективного использования факторов интенсификации и потенциальных возможностей культуры [ К. Алимбетов, 19913.

Вопросы применения удобрений в такой постановке, начатые нами в 1961 г, обобщены к представлены в данной работе.

Диссертационная работа выполнена в течение 1961-1564 п ьо Всесоюзном НШ удобрений и агропочвоведения им. Д. Е Прянишникова и в 1974-1988 гг. в Казахском НИИ риса и соответствии с отраслевыми и государственными программами, утвержденными ГКНТ при Совете Министров ССОР, в том числе 0.51.03. "Разработать и внедрить комплексные системы увеличения производства продовольственного и фуражного зерна высокого качества по зонам страны"; целевой комплексной научно-технической программой О. Ц.035 "Создание и освоение высокопродук тивных сортов риса, технологических процессов н оборудован» для его возделывания, уборки и послеуборочной обработки".. Когда рь госрегистрации 760069651/02830073659; Г60059653; 760 059665/ 02830073660; 01820079706.

- 3 -

1.2 Цель и задачи исследований. Цель- разработать науч-о-обоснованную систему применения азотных удобрений(дозы, роки, способы внесения) под рис с учетом особенностей куль-уры риса, биологических особенностей сортов, группы спелос-л, обеспечивающую сбалансированное и своевременное питание астений, эффективное использование азотных удобрений, повы-ение продуктивности риса и высокое качество урожая.

В задачи исследований входило:

- изучить обменные процессы в растениях риса в связи с ркменением азотных удобрений;

- установить периоды эффективного использования азотных добрений;

- установить оптимальные сроки и способы внесения азотах удобрений с учетом биологических особенностей сортов;

- учитывая исключительную роль азота в жизни растений пса на бедных почвах Кзыл-Ординской области, определить с по-)еыо изотопной метки истинные коэффициенты использования ри-)м азота и наметить пути более эффективного использования потных удобрений;

- установить реакцию сортообразцов риса на внесение ?о?ных удобрений;

- испытать систему совместного применения азотных удоб-!ний со средствами защиты для создания благоприятных фито-шитарных условий и более эффективного использования расте-гами риса питательных веществ почвы и удобрений;

- установить влияние азотных удобрений на качество уро-я риса.

1.3 Научная новизна работы заключается в том, что в уе-'йиях Кзыл-Ординской области экспериментально подтверждена научно-обоснована концепция о доминирующей роли азотных обрений в формировании урожая риса Впервые на основе пользования современных методов исследования выявлены и на-но обоснованы оптимавъ;шэ сроки, способы внесения азотных обрений и установлены истинные коэффициенты использования ота удобрений. Показана сортовая реакция риса на внесение отных удобрений, влияние их на обмен веществ, использова-е элементов питания, урожай и качество риса.

На основе полученных экспериментальных данных рисосеющим хозяйствам региона рекомендованы оптимальные научно-осос-нованкье дозы, способы и сроки внесения азотных удобрений в зависимости от биологических особенностей сортов. В целях более полного использования потенцильных возможностей генотипа и объективной сценки продуктивности, установлены показатели, характеризующие отзывчивость селекционных образцов на азотные удобрения.

1.4 Практическая ценность. Основные предложения для внедрения в производство по материалам диссертации изложены в рекомендациях по возделыванию риса в Кзыл-Ординской области (1977,1980,1983,1987,1988), Рекомендациях по интенсивной технологии возделывания риса (1988), Рекомендациях по системе ведения отраслей агропромышленного комплекса (1991), Методических указаниях по проведению контроля за ростом и развитием риса (1986).

1.5 Результаты разработок докладывались на Всесоюзных отчетно-методических (1980) и региональных (1973,1977) сове-¡ц&ниях участников географической сети опытов с удобрениями, Всесоюзном симпозиуме "Механизмы усвоения азота и биосинтеза белка в растениях" (1971), Президиуме Восточного отделения ВАСХНИЛ (1986) , семинаре-совещании рисоводов на ВДНХ СССР (1983), координационном совещании по общесоюзным научно -техническим программам " Разработка и внедрение интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур на основе расширенного воспроизводства плодородия почв в условиях Казахской ССР и республик Средней Азии" (1987), на ежегодных областных и районных семинар-совещаниях рисоводов Кзыл-Ординской области, на ученых советах Казахского IШ риса.

1. б Публикации. Результаты научных исследований, содер зкаиие разработанные научные положения, выводы и рекомендации автора отражены в 42 печатных работах, в том числе 6 реноме* двдиях по технологии возделывания риса. Методических указам як по проведению биологического контроля за ростом и развитб ем ркса, Рекомендациях по интенсивной технологии возделываш риса.

1.7 Личный вклад автора. Результаты научных разработок,

изложенные в работах, получены непосредственно автором. Научные работы по этим вопросам осуществлялись по программам и методикам, разработанным соискателем. Исследования по отзывчивости сортообраэцов риса на внесение азотных удобрений выполнены совместно с отделом селекции, опыты по комплексной химизации совместно с лабораториями технологии возделывания риса, агрохимии и защиты растений Казахского НИИ риса.

Во всех комплексных научных разработках по теме диссертации автор являлся научным руководителем и ответственным исполнителем.

1. 8 Обьем и структура диссертации. Диссертация изложена на 253 страницах, содержит 101 таблицу, 26 рисунков, состоит иэ введения, десяти глав, выводов и предложений производству. Список использованной литературы включает 545 наименований, в том число 102 иностранных автора. Приложения представлены 29 таблицами.

Содержание работы

2.1 Климатические условия и агрохимическая характеристика почв.

Климат Кзыл-Ординской области резко континентальный с большими годовыми и суточными амплитудами колебаний температуры воздуха. Характерным является изобилие тепла и преобладание ясной, сухой погоды. Период со средней суточной температурой выше 10 длится 170-190 дней. Суша температур за этот период составляет 3500-4600 .

Осадками летний период обеспечен плохо, и они очень неустойчивы во времени. Относительная влажность воздуха колеблется от 30 до 60%. Для этих условий характерно усиленное испарение почвенной влаги. Несмотря на общую континенталь-ность климата, продолжительный теплый период при искусственном орошении создает благоприятные условия для выращивания риса

Почвенный покров Кзыл-Ординской области характеризуется значительным многообразием. По своей зональной принадлежнос-

- б -

ти почвы на большей части территории области относятся к северной пустынной части сероземного пояса Основным фондом рисовых земель являются лугово-болотные почвы, которые совмещают признаки луговых, имея хорошо развитый дерновый гори-вонт' и черты болотных - оглеение. Эти почвы широко распространены в области. Они хорош промачиваются и обладает высокой водоудершвавдрй способностью, распространены в пониманиях рельефа, чем облегчается подача воды; имеют утяжеленный механичёский состав, что при высокой потребности риса в воде имеет исключительно важное значение.

Исследования проводились на староорошаемых лугово-бо-лютныя почвах. Агрохимические показатели почвы полевых опытов включает содержание гумуса - 1,03-1,60%, общего азота -0,084-0,106%, валового фосфора - 0,149-0,171%, подвижного фосфора, извлекаемого 1% раствором углекислого аммония 20,5 -30,7 иг/кг, обменного калия - 320 ыг/кг, аммиачного азота -23.7-27,6 иг/кг почвы. Для лизиметров использовали почву с рисовых чеков, в которой содержание гумуса составляло -1,26%, обазего азота - 0,069%, валового фосфора - 0,128%, подвшшого фосфора - 28,0 ыг/кг, обменного калия ~ 320 ыг/кг, аммиачного авота - 11,3 мг/кг почвы Бегетацюкные сосуды набКЕаля почвой, содержащей 0,72% гумуса, 0,0б4£ об-срго авота, 0,5 мг/кг аммиачного азота к 18,6 мг/кг почвы подвижного фосфора.

а Влияние азотных удобрений на накопление биомассы и обдан векэстЕ в растениях рксе

Мзвестно, что ааоткыз удобрения сткыулкруто ростовьга процессы в растениях. Нашим исследованиями установлено, что разизры накопления биомассы растениями риса зависят от доз, сроков в способов внесения азотных удобрений. Прк внесении N60-60 в 2-3 раза увеличилась касса растений, возросло яс-польвоввкие s^eiseiiTOB . пнтшзяя к уровень обкенньи процессов £1.43.

Шсконьку вкесйннш поя растения микеральнш удобрения в аэрвуэ очередь оказывая® воздействие на корневую систему, исследовано содераанке аышжкеяот и амидов, синтезируемых в

- ? -

корнях риса. Установлено, что при недостатке азота в корневой системе риса синтезировалось мало свободных аминокислот. Всего идентифицировано 18 аминокислот и амидов, содержание которых в период массового кущения составило 42 мг на 100 г сухого вещества [41.

Азотные удобрения активизировали синтетическую деятельность корневой системы риса, что проявилось в усиленной подаче аминокислот и амидов корневой системой в надземные органы. Суммарное содержание их возросло в 1,5-2,0 раза. Особенно существенно увеличилось при этом содержание аргинина, • глутамина, аспарагиновой и г-буташновой кислот, аланина, то есть тех соединений, которые принимают первостепенное участие в резервировании и переводе иинералыюго азота в органические форт

В листьях риса идентифицированы те г» аминокислоты, что и п корневой системе, за исключением фенил-аланкна и глутамина Удобрение азотом вызывало увеличение почти всех ашшо-(шояот. Если сумма свободных аминокислот в листьях неудоО-реннмх растений составляла 11,6 иг на 100 г сухого вещества, то в листьях удобренных растений -30,1-48,0 мг, что оказало положительное влияние на синтез белка.

Установлено, что содержание белкового азота в листьях риса удобренных растений риса в начале кущения находилось в пределах 5,56-6,20%, в Фазе трубкования -2,98-4,19%, в фазе молочной спелости -2,40-2,89%, тогда как неудобренных всего -3,10; 2,85; и 2,177. соответственно. По содержанию обсэго азота в растениях риса в фазе кутания молю с достаточной степенью вероятности прогнозировать урожай, таге как от кего зависит количество «веткой, закладывавшихся в штедках ркса. Лри содержании азота ниже оптимального уровня (кекее 3,5%) возникает необходимость проведения азотной подкорма! [28].

Удобрение азотом способствовало увеличению белкового ^вота и в стеблях, где со дергание его в фазах купзэния, труО-сования и молочной спелости составило 3,75; 1,67 и 0,84 % в ;теблях удобренных и 2,06; 1,03; и 0,41% стеблях иеудобрен-{ых растений.

Как показали наши исследования, азотный обмен в растенн-

ях тесно связан с углеводным. Удобрение азотом привело к увеличению содержания Сахаров в листьях и стеблях ряса lia варианте без азота в фазе кущения растения содержали обида Сахаров 6,3%, из которых 5,67% составляли дисахара; на удобренных соответственно 6,75-8,00 и 5,85-7,37%, то есть в период интенсивного роста синтез белков и Сахаров в растениях при удобрении их азотом, протекал одновременно на оолее высоком уровне.

Уровень азотного питания оказал влияние на фосфорный обмен в растениях риса При недостатке азота, включение в обменные процессы поступающего в растения фосфора замедлялось, и он накапливался в минеральной Форме. При удобрении азотом растения риса быстрее утилизировали поступалшй фосфор. переводя его в такие соединения, как фосфатиды, нуклеопротеи-•ды, фосфорные зфиры Сахаров, по содержанию которых можно судить о функциональной активности фосфора в обмене веществ.

Общий, более высокий уровень обменных процессов в удобренных азотными удобрениями растениях оказал существенное влияние на повышение продуктивности риса и качество урожая.

4. Отзывчивость сортообразцов риса на внесение азотных удобрений.

Удобрения в значительной мере определяют характер, скорость и направленность физиологических и биохимических процессов в растении, а следовательно, величину и качество уро-j&i [И. Е Мосолов, JL П. Воллейдт, 1961 ; Е. П. Алевин, 1965]. Поэтому не случайно при комплексной оценке новых сортов учитывается реакция их на внесение удобрений. Отзывчивость сортов на высокие дозы удобрений связывается с комплексом биологических и хозяйственно-ценных признаков и свойств.

На примере сортообразцов риса, относящихся к одной группе спелости, но различающихся по высоте, расположению и размерам листьев, устойчивости к полеганию показаны существенные различия в реакции их на внесение азотных удобрений по типу формирования ассимиляционной поверхности листьев, использованию азота, формированию урожая и его качества.

Испытание высокорослых образцов местной селекции

Кзыл-Ординский 5, Казниир 4-15, Казниир 64-69, Кзрос 356 и низкорослых селекционного 116-35, коллекционных 5451, 5458 и 5480 проводилось в сравнении с районированным сортом Кубань 3 на фоне N60 и N240, принятых в селекционной практике для испытания селекционного материала [5,8,13,14,15L

4.1 ®отосинтетическая деятельность сортообразцов риса. Работами ряда исследователей установлено, что продуктивность сельскохозяйственных культур находится в тесной зависимости эт размеров ассимиляционной поверхности листьев, продуктивности и продолжительности нх работы [ЛИ. Иванов, 1941; В. А. Бриллиант,1949; A.C. 0каненко,1959; А. А. Ничипорович, 1956. 1963,1972; Г.ПУстенко. А. Н. Белоусова, 1974; В.ЕБеденко, А. А. бедюшин и др. ,19763.

Ассимиляционная поверхность у риса изменяется в широких тределах в зависимости от сорта, влаго- и теллообес печеиное--'/I, условий минерального питания и ряда других факторов. Зесьма 3<№>ictkbho на работу фэтосинтезируюших органов, гяав-1Ш образом листьев, действуют азотные удобрения [Д. А. Шчи-горович, 1972; Д. VL Головко. 1959].

Проведенныз нами исследования позволили выявить сорто-m различия в показателях фотосинтетической деятельности ортов и образцов риса в зависимости от обеспеченности азо-ои (табл. 1).

Ра фоне N60 наибольшую поверхность листьев на единицу лошади сформировали высокорослые образцы местной селекции, аименывую - низкорослые коллекционные и селекционные образы. Максимальная площадь листьев по сортообравцам колебалась пределах 42,8-225,0%, фотосинтетнческий потенциал - 18,077,8%.

Характерные изменения в размэрах и деятельности ассдая-тионного аппарата у научаемых сортообразцоа риса наблюдаюсь при увеличении лозы азотных удобрений. Наксикальнал юпщь листьев и фогосинтетический потенциал у высокорослых 5раацов увеличился на 65,1 и 60,22, у низкорослых - на 66,8 69,2% соответственно.

Наряду с размерами ассимиляционной поверхности листьев очная роль в формировании урокая лринадлеяит продуктивности

их работы, о которой можно судить по результатам учета чистой продуктивности фотосинтеза. Наибольшая продуктивность фотосинтеза за годы исследований отмечена у районированного сорта Кубань 3, На фоне N50 высокорослые образцы на 14,0, нивкорослые на 66,0% уступали ему.

С увеличением дозы азота до 240 кг/га продуктивность фотосинтеза снизилась у высокорослых сортообразцов на 20,0 и 22,31, тогда как у низкорослых всего лишь на 14,32.

Таблица 1

Основные показатели фотосинтетической деятельности риса при различном уровне обеспеченности азотом (1974-1978 гг)

Доза Кол-во Максим «отосин Чистая Урожай Кхс

Сорто- азота, сорто- плошадь потенц продукт биомас-

1 образцы кг/га обраа- лист,тыс млн. ы2 фотосинт сы.

цов м2/га дкей/г& г/м2 сут ц/га

Кубань 3 N60 . 1 26,4 1,45 11,4 118 052

N240 1 52,6 2.38 9,2 167 045

Высокорос-

лые образ- N60 4 35,0 1,56 10,0 113 051

цы N240 4 57,8 2,50 8,0 156 04'

Нивкорос-

лые образ- N60 4 28,3 1,37 8,4 93 05!

цы N240 4 47,2 2,32 7,2 144 05!

Ход накопления сукой органической кассы растениями ркса аналогичен динамике формирования листовой ассимиляционной поверхности. С увеличением плоавди листьев наблюдалось увеличение сухой кассы растений.

Нашими исследованиями установлена тесная положительная корреляция ыежду мевду зтимн показателями на протяжении периода от всходов до выдаивания. У сорта Кубань 3 коэффициент корреляций составил 0,802, высокорослого Казниир 64-69 -0,852, низкорослого К. 5458 - 0,745.

Наибольшее количество органического вещества к концу вегетации было накоплено высокорослыми образцами риса, у ко-

эрьпс при дозе N60 урожай общей биомассы на 20,0-25,0%, при эзе N240 на 12,0-23,0 ц/га был выше по сравнению с урожаем иомассы низкорослых образцов.

Несомненно высокий уровень накопления биомассы явдяет-с одной стороны, базой для создания урожая и момет слу-ять, в известной степени, показателем высокой продуктивнос-í. Однако при этом, следует учитывать распределение накоплена ассимилятов мевду вегетативными и репродуктивными орга-*ми. Этот показатель зависит от сорта, условий возделывания минерального питания.

Показателем сортов,способных создавать внсокопродуктив-ле посевы, является не только высокий уровень урокая обпшй домассы, но и высокое, устойчиво сохраняющееся отношение эссы хозяйственно-ценных органов (зерна) к обсей бжнхассе зстений.

Сортообразцы риса существенно различались по степени >!РЕШ5нности этого признака. Несмотря на наибольшее накоплэ-органического вещества к концу вегетации у высокорослых 5разцов отмечался низкий показатель хозяйственной эффектив-зсти Фотосинтеза Наиболее благоприятное распределение накаленных ассимилятов наблюдалось у низкорослых образцов, у зторых доля зерна в урожае общей биомассы составляла 59%, и эи увеличении доз азотных удобрений оставалась высотой.

4.2 Устойчивость к полеганию. Изучавшееся в опытах сор-юбразцы риса существенно различались мэдлу собой по высоте чтений. На фоне N60 она составляла у низкорослых образцов г,4-71,1 см, высокорослых -95,4-103,9 см. С увеличением до; азотных удобрений до 240 кг/га высота растений как у нкз->рослых, так и высокорослых образцов увеличилась на 13,9->,0£, что оказало влияние на снииениэ устойчивости растений полеганию. Причем степень снидания ее у различных сортов та различной Г 7].

Как показывает опыт мировой и отечественной селекции шболее эффективное использование фонов высокого плодородия Фактерно дач сортов зерновых культур, обладающих устойчи->стыо к полеганию (Е П. Лукьяненко, П. А. Лукьяненко.1951; Ван Лоббен,19б6].

- 12 -

В опытах на фоне одинарной дозы азота наиболее устойчивыми к полеганию оказались низкорослые образцы, оцененные в 5 баллов по пятибалльной шкале устойчивости. Этот показатель у высокорослых образцов находился на уровне 2,0-2,9 баллов Цри внесении 240 кг/га азота устойчивость к полеганию у низкорослых образцов почти не изменилась, у высокорослых снизилась до 1,4-1,5 балла.

Показателем, в известной степени характеризующим устойчивость к полегани», шиет служить отношение длины стебля к его диаметру. На фоне N60 оно составило у высокорослых образцов 172,3, на фоне N240 -228,5, у низкорослых соответственно 121,3 и 164.5. При внесении азотных удобрений произошло снижение устойчивости к полеганию в результате возрастания нагрузки на нижние медцоузлия, которые к тому же под •влиянием азотных удобрений вытянулись, уменьшились в диаметре и утончились. Направленность и характер действия азотных удобрений на показатели устойчивости к полеганию у низкорослых образцов подобны таковым у высокорослых, однако величина их значительно меньше, в связи с чем устойчивость к полеганию вьш.

4.3 Элементы продуктивности. В комплексе показателей, обусловливающих высокую урожайность риса, ведущая роль отводится количеству продуктивных стеблей на единице площади, разборам метелок, их оверненности, крупности и выполненности колосков. Наибольшее количество растений как по всходам, так и леред уборкой отмечено у сорта Кубань 3, известного своей неприхотливость». Изучаемые .в опытах высоко- и низкорослые образцы на 17,8 и 21,0% соответственно уступали ему.

• Ш продуктивному стеблестой на фоне N60 различия между сорта;® находились в пределах 9,4-11.1* на фоне N240 -9Д-14.4Х. О увеличением дозы азотных удобрений с 60 до 240 кг/га продуктивная кустистость у сорта Кубань 3 возросла на 49,ОХ, у высокорослых на 43,4, низкорослых на 64,7%, то есть ниакорослш образцы обладаю? большей способностью к образованию продуктивных стеблей под влиянием высоких доз азота.

V высокорослых сортов метелки длинные (15,-4-19,5 см), но рыхлые, плотность кх на фоне одинарной дозы азота колебалась

от 3,6 до 7,7 колосков на сантиметр метелки. У низкорослых -метелки значительно короче (9,9-15,0 см), однако плотность их выше (6,6-10,6 колосков/см). Увеличение доа азотных удобрений до 240 кг/га привело к удлинению метелок на 7,0% у высокорослых и 6,3% у низкорослых. Пиотность их при этом изменилась незначительно.

По количеству колосков на метелке на фоне одинарной дозы азота изучаемые образцы уступали стандарту, в том числе высокорослые на 4,0-29,1%, низкорослые на 3,9-19,5%. Внесение N240 привело к увеличению колосков у сорта Кубань 3 на 10,7%, высокорослых на 4,1-14,2, низкорослых на 5,7-7,1 %. Вместе с тем на фоне высоких доз азота возросла пустовер-носгь у сорта Кубань 3 на 3,5, высокорослых на 5,9, низкорослых всего на 2,2%.

4. 4 Уротйность риса. Анализ урожайных данных за годы исследований показал, что при умеренной обеспеченности азотом у высокорослых сортов и образцов риса урокай зерна выгсэ.

Таблица 2

Урожайность сортов и образцов риса при различном ' уровне обеспеченности азотом (1974-1978 гг)

Сорто- : Урожайность: Прибавка Урожайность : Прибавка

образец : стандарта : урожая к : стандарта : урожая к : на фоне N60: стандарту: на фоне N240: стандарту : ц/га : ц/га : ц/га : ц/га

Высокорослые:

Кзыл-Ординский 5 61,3 -3,9 79,6 -5,0

Казниир 4-15 49,2 +3,2 91,2 -17,9

Каэниир 64-69 59,2 -5,5 78,6 -13,3

Кярос 356 64,6 -1,8 81,1. -8,2

Низкорослые:

Сел. 116-35 61.3 -3,3 79,6 -2,8

К. 5451 64,0 -7,9 92,0 -9,1

К 5458 59,2 -10,9 92,0 -8,8

К 5480 59,2 -4.9 . 78.6 -3,7

чем у низкорослых [6].

Однако на высоком азотном фоне урожайность неполегающих низкорослых образцов была значительно выше и составляла 74,9 -83,2 ц/га, при 65,3-74,6 у высокорослых (табл. 2). При этом у низкорослых образцов отмечалось более оптимальное соотношение мезду зерном и соломой.

Об эффективности использования азотных удобрений можно судить по затратам элементов питания на формирование зерна Установлены сортовые различия в использовании элементов питания. На фоне N60 на создание тонны зерна высокорослым образцам требовалось 16,3 кг азота, 10,4 кг фосфора и 23,7 кг калия. С увеличением дозы азотных удобрений у высокорослых образцов затраты азота на тонну зерна возросли на 23,3%, фосфора на 2,0, калия - на 20,6%; у низкорослых меньше -азота всего на 9,0%, фосфора почти не изменились. Мало изменились размеры выноса калия, так как основная часть его приходилась на солому, доля которой в урожае общей биомассы у низ-

Таблица 3

Затраты азота на образование зерна и отзывчивость риса на высокие дозы азота

Использование Коэффициент Прибавка

Сортообразцы азота, кг на 1т отзывчивости зерна на

зерна на фоне на фоне N240 1 кг азота,

N60 N240 кг

Кубань 3 15,8 18,7 29,8 10,2

Кзыл-Ординекий■5 17,6 20,2 30,0 9,6

Казниир 4-15 14,4 18,5 39,9 11,6

Казниир 64-69 17,0 20,0 21,6 6,4

Кзрос 356 16,1 21,6 16,1 5,6

Сел. 116-35 17,4 19,4 32,4 10,4

К. 5451 13,8 14,1 47,8 14,9

К 5458 15,6 16,1 73,7 19,4

К. 5480 15,4 18; 0 37,9 11,4

корослых образцов значительно ниже, чем у высокорослых.

- 15 -

Как показали расчеты, наиболее эффективно использовали азот низкорослые образцы. Прибавка зерна на каждый килограмм внесенного азота у них составила 10,4-19,4 кг, у высокорослых всего лишь 5,6-11,6 кг, то есть эффективность одной и той ке дозы азотных удобрений у низкорослых образцов в 3 с лишним раза выше. Существенно превзошли они высокорослые образцы и по коэффициенту отзывчивости на азотные удобрения. У высокорослых коэффициент отзывчивости составил 16,3-39,9%, у низкорослых значительно выие - 32,4-73,7% (табл. 3)

Таким образом, в результате проведенных исследований установлены признаки желательного типа растений риса, способных наиболее эффективно использовать азотные удобрения. Это низкорослые растения, имеюзде короткую и прочную соломину, короткие, прямостоячие листья, компактные метелки, высокое и устойчиво сохраняющееся отношение массы зерна к общей биомассе.

У высокорослых сортообразцов риса, имеющих длинные, пониклые листья, высокие и слабые стебли, применение высоких доз азотных удобрений вызывает сильное разрастание ассимиляционной поверхности, приводящее к взаимозатенению листьев, вытягиванию и раннему полеганию растений, снижению продуктивности фотосинтеза, уменьшению доли зерна в урожае общей биомассы. Затраты азота на создание зерна на богатом азотном £оне у них высокие, а прибавки урожая на единицу азотных одобрений небольшие. Такие сортообразцы риса рекомендуются для возделывания на фонах низкой и умеренной обеспеченности азотом.

5. Особенности формирования элементов продуктивности риса при различных сроках внесения азотных удобрений

Дроёное внесение азотного удобрения, при котором часть зго используют в основное внесение до посева риса, а осталь-1ую часть вносят в виде подкормки, оказалось эффективным в зяде районов мира. Обобщение результатов 4000 опытов в Индии : 6. Seth, J.Abraham, 1966], сравнительное изучение дробного и газового внесения азота в Соединенных Штатах Америки [Д. Мик-

кельсон,1962; G. Si/ns, 1965J, Турции CL. Karacal, 1990], России, Казахстане, Узбекистане £Е. II Алешин, 1977,1985,1990; А. Алтш-беков, 1948,1950; У. й. Ерматов,1980; X Е. Потапов, 1950; А. Ч Уд-луху, 1990; Ю, Г. Украинский, 1982; И. И. Чуриков, 1938; А.ХШеуд-яен,1992; В. Ф. Щупаковский, 19543 показало, что дробное внесение азотных удобрений более эффективно, по сравнению с разовым. Однако имеющиеся материалы об оптимальных сроках внесения азотных удобрений весьма противоречивы.

В наших исследованиях изучению эффективности сроков внесения азотных удобрений предшествовали работы по биологическому контролю ва состоянием роста и развития риса. С помощью этого метода проведены наблюдения за динамикой формирующихся органов растений риса и продолжительностью этапов органогенеза сортов разных групп спелости в зависимости от сроковСвнесения азотных удобрений С20,21,29,34].

5.1 Ассимиляционная поверхность листьев риса. Рис весь-ка отзывчив на удобрения, но в течение вегетации он по разному реагирует на их внесение.

Проведенные исследования показали, что растения риса на каддом из эталов органогенеза неодинаково реагируют на внесение одной и той г© дозы азотных удобрений, о чем можно судить по изменению мо рфофиз коло г иче с юл; и хозяйственно-ценных признаков и свойств, обуславливающих продуктивность.

Установлено, что их использование приводит к увеличению ассимиляционной поверхности листьев. Однако большая листовая Поверхность евэ не гарантирует получение высокого урокая. Ведущим и решвдии условием для этого додаю быть стремление создать ке столько большую листовую поверхность, сколько рациональную по размерам и максимально работоспособную.

Результаты наших исследований показали, что независимо от сортовых особенностей внесенm всей дозы азотных: удобрений перед посевои и по всходам [на Ы1 этапах органогенеза] когда формируется вегетативная сфера растений, приводит разрастанию ассиьгшшционной поверхности листьев, в первой по лоЗлЪ'о вегетации - до ашэтывания, к& Ш - Y этапах посла выкатывания [рис. Ш 1283,

pisco, как 53 других злаков, наибольший интерес

представляют размеры ассимиляционной поверхности после выметывания, когда листья особенно энергично работают на формирование зерновок. В наших опытах наибольшие размеры фотосин-тезируюцей поверхности листьев в этот период отмечены при внесении удобрений в начале III этапа органогенеза.

По мере перемещения срока внесения азотных удобрений от III и Y этапу их влияние на размеры листовой поверхности ослабевало, а внесенные на YII этапе, они способствовали увеличению ассимиляционной поверхности листьев только боковых побегов кущения.

Динамика формирования площади листьев главного побега в основном повторяет эти закономерности [рис. 1.6].

Рис. 1. Динамика ассимиляционной поверхности листьев ' риса при различных сроках внесения азотных удобрений: а- целого растения; б- главного побега; 1- без азота, 2- азот внесен перед посевом, 3- в начале III этапа органогенеза, 4- на IY, 5- на Y, б- на YII. Сорт Кубань 3. Анализ размеров листовой поверхности по ярусам главного побега показал, что действие азотных удобрений начинает проявляться на листьях 4-10 яруса При этом внесение азотных удобрений перед посевом и на II этапе органогенеза привело к увеличению площади листьев 4-10 ярусов, а начале III этапа 8 -10, на Y этапе - только 10 яруса. В зависимости от того,

на каком этапе органогенеза внесен азот, существенно менялся габитус растений [рис.2].

Известно, что стеблевые листья неранозначны по своему участию в формировании и наливе зерновок [ЕС. Петинов, В. JL Бровцина, 19631. Ведущая роль в этом процессе принадлежит двум верхним листьям (в особенности самому верхнему -флаговому) , как более молодым и физиологически активным, обладающим высокими показателями интенсивности и продуктивности фотосинтеза, а также большей скоростью оттока ассимилятов.

При равной ассимиляционной поверхности листьев главного побега на вариантах с внесением азотных удобрений перед посевом, на II и в начале III этапа органогенеза наблюдались существенные различия в размерах листьев верхних ярусов. При предпосевном внесении азота на долю двух верхних- листьев приходилось в фазе выметывания 45,9-55,6, при внесении азота на II этапе 35,5-47,1, а в начале III этапа 64,3-69,1% общей фотосинтезирующей поверхности листьев.

Установлено, что наибольшие размеры верхних листьев формируются при внесении азотных удобрений в начале III этапа органогенеза, перед дифференциацией конуса нарастания, когда он начинает вытягиваться и его размеры достигают 0,150,18 мм. Подкормка азотом в это время приводит к увеличению ширины последнего листа- флага и длины предпоследнего подпирающего флаг листа, за счет чего размеры этих листьев резко возрастают [ рис. 3].

Сроки внесения азотных удобрений сказались и на продолжительности вегетирования листьев. Суммарная площадь листьев главного побега через 20 дней после выметывания при предпосевном внесении азота уменьшилась в 1,3-1,9 раз; при внесении азота на II, IY, Y, YII - в 2,1; 1,4; 1,7; 1,9 раз соответственно. Когда азот был внесен на III этапе органогенеза, она уменьшилась всего на 8,8-18,0%, то есть функционирование листьев при этом сроке внесения азотных удобрений былс более продолжительным [рис.4,5].

Более высокая облиственность растений в репродуктивньй период, связанная с большими размерами верхних листьев v длительным их функционированием способствовали лучшему снаб-

Л У Ь A., h Ь о

£

jn\\\\\\\\n

ж

N

КАЗАХСТАНСКИ Й

к\\\\\\\\4...........

_L

J_

J_

jl-

О,? 0,9 1,1 ширина, см

10 14 16 22 25 ЬО 34 д л и н а, см

Рис.J .Влияние сроков внесения азотных удобрений на параметры листьеа главного побега (I97»-I96I гг.) а-без азота; б-азот внесен перед посевом; в-азот внесен на III этапе органогенеза; г-на 1У; д-на У;

е-на УП этапе. K\\\V\\t предпо

эследнии лист;

последний лист (флаг).

Кубань 3 Казахстанский 3

Рис. 2. Ассыиляционная поверхность листьев риса по ярусам в зависимости от сроков внесения азотных удобрений.

Обозначения: а - без азота; С - азот внесен перед посевом; в - азот внесен на II этапе; г -на III; Д - на IY; е - на Y этапах органогенеза

о

да ai л

E-

•100

■00

-60

-20

&

Ш

M (-< I

?ис.4 ' Динамика ассимиляционной поверхности листьев риса (см ) после выметызанйя-при-различных сроках

Енесения азотных одобрений (сорт Кубань о) а-без азота; б-азот внесен передпосевоь'.; s-азот внесен на III этапе органогенеза; г-на IУ; д-на j ; е-на УП этапе. Площадь листьев; 1-в'фазе выметызания; 2-через 10 дней после выкатывания; о-черцз ¿0 дн. I „] белого растьн/я; kWWXVI глав*-.го

г 140

.120

-100

-.80

Ё-60

= -40

-20

4

а

Е

Д

Рис

5 Динамика ассимиляционной поверхности листьев (см*') риса после выметывания при раали

сроках внесения азотных удобрений» .V^'y '-■>«••<■ г г-'* е J J а-без азота; б-азот внесен перед посевом; в-азот внесен на III этапе органогенеза; г-на Д-на У; е-на УН этапе. Площадь листьев: I-в фазе вьшетьшания^2^через 10 дней после вым

L444VVM

пшис-щ

1У;

:еты-

- 23 -

жению метелок ассимилятами и повышению их продуктивности.

Исследованиями установлена положительная корреляция между общей фотосинтезирующей поверхностью листьев в начале выметывания и количеством колосков в метелке. Через 20 дней после выметывания связь между этими показателями становится более тесной (г+0,91). У исследованных сортообразцов, независимо от группы спелости, установлена тесная положительна? связь между суммарной площадью двух последних листьев и продуктивностью метелки. У сорта Кубань 3 коэффициент корреляции составил 0,67-0,83, у Казахстанского 3 0,62-0,82.

Таким образом, на основании проведенных исследований установлено, что сроки внесения азотных удобрений оказывают решающее влияние на размеры ассимиляционной поверхности листьев, соотношение мету листьями отдельных ярусов и продолжительность их работы. У исследованных сортообразцов при внесении азотных удобрений в начале III этапа органогенеза, была сформирована оптимальная по размерам ассимиляционная поверхность, с преимущественным развитием листьев верхнего яруса, принимающих непосредственное участие в формировании и наливе зерновок.

5.2. Элементы продуктивности риса. Использование метода морфофизиологического анализа растений позволило оценить влияние азотных удобрений на закладку и формирование количественных признаков, уровень реализации потенциальных возможностей генотипа и показать условия, благоприятные для получения высоких урожаев [16,18,19,28].

Установлено, что под влиянием азотных удобрений в 2,1-3,8 раза увеличилось количество побегов кущения. При внесении их перед посевом и ка II этапе органогенеза основная масса побегов формировалась из нижней, III и IY этапах -из средней, У - YII этапах - из верхней части узла кущения.

Наибольшее количество побегов сформировалось при внесении азота на поздних этапах. При этом доля продуктивных по-5егов в общей кустистости резко снижалась. До 42% побегов •сущения на варианте с внесением азота на YII этапе редуцировалось, не успев завершить полный цикл развития. У растений, юлучивших азотные удобрения перед посевом, редуцировалось

20,2% побегов кущения, на II, III, Y этапах -3,3; 4,9; 5,4% соответственно.

Азотные удобрения оказали решающее влияние на формирование элементов продуктивности метелки у исследованных сор-тообраздов. Количество веточек первого порядка, залозшвшихся на Y-YI этапах органогенеза увеличилось под их воздействием на 6,1-50,0%, второго порядка на 8,9-183,5%, а число цветков на 6,6-103,3% (табл. 4).

Таблица 4

Формирование элементов продуктивности метелки главного побега в зависимости от сроков внесения азотных удобрений

Этап : У - У1 этап : УШ этап -.Редукция*, %

орга-: число веточек: число: число веточек: число: веточек : цвет-ноге-: 1-го : 2-го : цвет-: 1-го : 2-го : цвет-: 1-го: 2-го: ков неза : порядка :ков : порядка :ков : порядка:

Кубань 3

I 12,3 17,2 112 8,9 5,6 61 27,6 67,4 45,

II 11,5 18,6 112 8,9 5,2 59 22,6 72,0 47,

III 11,9 22,4 122 9,5 13,5 86 20,2 39,7 29,

IY 8,7 12,6 81 8,0 •8,1 66 8,0 35,7 18,

Y 8,1 8,6 64 7,4 6,5 56 8,6 24,4 12,

YII 8,2 7,9 60 6,4 3,1 37 21,9 60,7 38,

Без азота 8,2 7,9 60 6,7 2,9 38 18,3 63,2 36,

Казахстанский 3

I 10,0 15,0 97 7,0 4,0 47 30,0 73,3 51,

II 10,0 15,0 98 7,0 4,0 47 30,0 73,3 52,

III 9,0 20,3 105 7,2 12,0 72 20,0 40,9 31,

IY 8,0 9,2 59 6,0 6,0 45 25,0 33,8 23,

Y 6,0 3,0 34 5,0 3,0 30 16,7 - 13,

YII 6,0 3,0 34 4,0 2,0 22 33,3 33,3 35,

Без азота 6,0 3,0 34 4,0 2,0 22 33,3 33,3 35,

Примечание. * - редукция элементов продуктивное^ от У к УШ этапу Наиблыпее количество элементов продуктивности закладывалось

при внесении азотных удобрений в начале III этапа органогенеза, когда начинала формироваться главная ось зачаточного соцветия (табл. 4).

Азот, внесенный в этот период, стимулировал образование веточек и цветков - основных элементов продуктивности метелки. Внесение удобрений на Y и последующих этапах органогенеза не оказало влияния на число веточек и цветков, закладывавшихся в главной метелке.

Часть элементов продуктивности, отстающая в развитии-уже на YI этапе редуцировалась и отмирала Редукция веточек первого порядка на YI этапе органогенеза составила 2,0-12,1%, веточек второго порядка 8,1-49,8% и цветков 1,6-20,0%. На YII этапе органогенеза число веточек первого порядка уменьшилось еще на 3,8-18,3%, веточек второго порядка на 17,7-62,8%, а цветков на 11,1-38,5%.

В последующем редукция элементов продуктивности главной метелки, достигшей YIII этапа органогенеза, особенно при внесении азотных удобрений, была незначительной и колебалась в пределах 1,2-4,9%.

Значительный размах варьирования количества редуцирован--ных элементов продуктивности главной метелки в зависимости от сроков внесения азотных удобрений свидетельствует о воз-модности направленного (в известных пределах) регулирования озерненности метелки, через создание оптимального режима азотного питания.

Действительно, при внесении азотных удобрений на ранних этапах органогенеза процент элементов продуктивности, сохранившихся к YIII этапу, был наименьшим. При внесении азотных удобрений на III и последующих этапах отмечено снижение редукции элементов продуктивности, особенно при внесении их на Y этапе органогенеза. При этом наблюдалось более синхронное развитие цветков на метелке, о чем свидетельствует соотношение между нормально развитыми и отстающими в развитии цветками.

Мэрфофизиологический анализ исследованных сортообразцов показал, что при внесении азотных удобрений на ранних этапах органогенеза 27,0-39,0% цветков отставали в развитии, на III

этапе - 12,0-23,OS, а при внесении их на Y этапе отстающие в развитии цветки составили всего лишь 4,0-6,0%.

Продуктивность метелок боковых побегов также существенно менялась в зависимости от сроков внесения азотных удобрений и яруса расположения побега на растении. Чем раньше вносили азотные удобрения, тем больше побегов формировалось из почек, находящихся в пазухах нижнего яруса листьев. Продуктивность их была равной или незначительно уступала продуктивности главного побега.

При внесении азотных удобрений на I-IY этапах органогенеза количество колосков в метелке кавдого побега, развившегося из почек, более верхних ярусов листьев, закономерно уменьшалось. На Y-YII этапах органогенеза внесение азотных удобрений привело к более существенному повышению озернен-ности боковых побегов по сравнению с главным. Общее количество колосков в метелках отдельных боковых побегов на 9,0-27,ОХ превосходило главную метелку.

Закономерности действия азотных удобрений на формирование элементов продуктивности метелок боковых побегов были такими же, как и для главного, и зависели от состояния развития почки (в момент внесения азота), из которой сформировался побег.

Наиболее эффективное влияние ка продуктивность боковых побегов-оказали азотные удобрения, внесенные в начале III этапа, перед дифференциацией конуса нарастания главного побега. Боковые побеги при этом сроке внесения сформировали метелки, незначительно уступающие главной и успевающие полностью созреть, тогда как значительная часть метелок при позднем внесении азотных удобрений не успевала завершить полностью цикл развития. Зерно получалось щуплым, физиологически неполноценным, что приводило к снижению урожая.

Сроки внесения азотных удобрений оказали существенное влияние как на выявление потенциальных возможностей растений риса, так и на их реализацию. При исключении азота из питательной среды потенциальные возможности сортов реализовались слабо, и продуктивность метелок риса резко снижалась.

Исследованные оортообразцы различались по потенциальной

продуктивности, однако степень ее реализации была близкой. Наибольшее количество элементов продуктивности, залошвшихся на Y-YI этапах органогенеза, отмечено у сорта Кубань 3, на 24,5-2.9, уступал ему Казахстанский 3.

Полученные данные показали, что внесение удобрений на ранних этапах органогенеза стимулировало образование элементов продуктивности метелки. По мере перехода растений риса от III к последующим этапам органогенеза влияние азотных удобрений на количество закладывающихся элементов продуктивности ослабевало. Подкормка азотом на Y этапе органогенеза способствовала более синхронному развитию уже заложенных элементов и следовательно их большему сохранению.

Эти закономерности установлены для изучавшихся сортооб-разцов риса, основное различие между которыми заключалось в продолжительности вегетационного периода и, следовательно, продолжительности прохождения этапов органогенеза. Вегетационный период у скороспелого Казахстанский 3 на 7-9 дней короче, чем у районированного сорта Кубань 3. Поэтому подкормку азотными удобрениями необходимо проводить с учетом состояния развития растений и приурачивать ее к ответственным этапам в питании риса. Использование этих особенностей при разработке режима минерального питания позволит поднять эффективность азотных удобрений.

Реальная продуктивность глазных и боковых метелок риса определялась их потенциальной продуктивностью на Y -YI этапах и степенью реализации ее на XII этапе органогенеза.

С помощью морфофизиологичеекого анализа установлено, что размеры и продуктивность главных и боковых мэтелок увеличились под влиянием азотных удобрений в 2,8-3,2 раза. Наиболее продуктивные метелки сформировались при внесении их в начале III этапа органогенеза. Колосков в них на 45-113Z больше, чем при внесении азота на I, II, Y, YII этапах, плотность метелки выше, масса 1000 колосков не меньше.

5.3 Урожайность риса. Удобрение риса азотом привело к увеличению урожая у среднеспелого сорта Кубань 3 на 31,5344,5%, скороспелого Казастанский 3 на 128,6-397,5%. При этом величина урокая четко зависела от сроков внесения азо-

та. Как показали результаты исследований, наиболее эффективным для риса, оказалось внесение азотных удобрений в начале III этапа органогенеза, перед дифференциацией главной оси зачаточного соцветия (табл. 5).

Б условиях Кзыл-Ординской области, как показали наш исследования, этот этап у среднеспелых сортов совпадает с полным развертыванием 6-го листа и началом появления 7-го, у скороспелых с полным развертыванием 5-го и началом появления

Таблица 5

Влияние сроков внесения азотных удобрений на урожайность риса (Среднее за 1979-1981гг)

Этап органо- : Урожайность", г/сосуд : Зерно/биомасса генеза : Кубань 3: Казахст-й 3: Кубань 3: Казахст-ий 3

Без азота 14,6 11,9 0,50 0,46

I 38,8 44,2 0,33 0,46

II 42,5 35,8 0,41 0,32

III 64,9 59,2 0,46 0,42

IY 49,4 48,3 0,46 0,43

Y 38,6 44,8 0,46 0,47

YII 19,2 27,2 0,37 0,37

НСР 095 3,2-6,6 3,1-6,6

б-го. У сорта Кубань 3 он наступает на 39 -41 день после затопления, скороспелого Казахстанский 3 на 30-32 день, то есть период эффективного использования азотных удобрений у скороспелого Казахстанский 3 наступал на 7-9 дней раньше, чем у районированного сорта Кубань 3 120,29,32]. Если упустить этот ответственный период в формировании урожая, то эффективность удобрений снижается.

В зависимости от сроков внесения азотных удобрений, существенно менялось соотношение между зерном и соломой. При внесении 'их на ранних (I и II) и поздних (YII) этапах, доля соломы в урожае общей биомассы возрастала за счет побегов кущения, которые не успевали завершить полный цикл своего развития, а доля зерна снижалась за счет засорения его физи-

- 29 -

ологически неполноценным зерном.

Отсюда при внесении удобрений необходимо учитывать меняющуюся в онтогенезе потребность риса в азоте , вести систематические наблюдения за формирующимися органами и приура-чивать внесение удобрений к периоду их наиболее эффективного использования.

6. Использование рисом азота удобрений в зависимости от доз, сроков и способов внесения.

Благодаря применению в агрохимических исследованиях метки азотсодержащих соединений тяжелым изотопоЛ стало возможным определение абсолютных размеров поступления в растения азота удобрений СФ. В.Турчин, 1964; Д. А. Кореньков, 1976].

Исследования, проведенные в различных странах мира, свидетельствуют о том, что коэффициент использования азота удобрений у риса значительно ниже, чем у неорошаемых культур [ Е Е Смирнова, О. А. Орешина, 1971; Е Н. Смирнова, 1976; Patnaik S., 1970]. По данным микрополевых и вегетационных опытов c N он сильно меняется в зависимости от почв, на которых возде-лывается рис, доз удобрений, сроков и способов их внесения, сортовых особенностей и колеблется в пределах от 10 до 70% [ Е М. Смирнов, С. А. Алтухова, С. А. Базилевич, 1970; Е В. Нидин, 1980; Е ЕСутормина.1982; С. Wilson, 1989].

Применение в наших исследованиях меченного N сульфата аммония позволило установить влияние доз, сроков и способов внесения азотных удобрений на динамику использования азота в онтогенезе, распределение его по органам растений риса и ярусам листьев, определить долю участия в формировании урожая, установить коэффициенты использования и показать сортовые особенности в потреблении азота удобрений С40.41.42].

Как показали исследования, применение азотных удобрений сопровождалось увеличением потребления азота и массы растений риса. Так, биомасса растений на удобренных вариантах в фазе кущения на 41,7-63,9, выметывания на 11,8-22,6 и восковой спелости на 35,2-51,8% превышала контроль. Общий вынос азота рисом в эти фазы увеличился соответственно на 57,4-109,5%, 40,8-27,4 и 43,9-60,4%. Увеличение общего выно-

са азота растениями риса явилось следствием повышенного потребления азота из внесенных удобрений и роста биомассы.

Но содержанию- стабильного изотопа*N было установлено, что молодые растения в большей степени использовали азот удобрений (табл. 6).

Общее количество использованного растениями азота удобрений по мере роста и развития риса возрастало и стимулиро-

Таблица 6

Динамика поступления азота в растения риса, мг/10 растений. Сорт Кубань 3. (1980-1981 гг)

: Сухая : Поступило в растения N : В т. ч. ^ N. %

2аза :биомасса,: всего : из них .-от об-: от вне/У

веге- :г/10 рас-: : N : N :щего : сенного

тации : тений : : почвы : : :

N 0,0 - контроль

1 0,5 11,2 11,2 - - -

2 5,9 90,4 90,4 - - -

3 31,4 232,5 232,5 - - -

4 40,9 273,6 273,6 - - -

N 1,0 перед посевом

1 1,2 35,0 16,9 18,1 51,7 3,3

2 8,4 132,7 79,7 53,0 39,9 9,7

3 37,9 293,4 193,1 100,3 34,2 18,2,

4 58,0 366,2 273,2 93,0 25,4 16,9

N0,5 перед посевом+ N 0,5 в фазе кущения

1 0,6 16,2 10,2 6,0 37,0 1,1

2 9,2 142,3 88,1 54,2 38,0 0,7

3 37,4 327,4 248,8 78,6 24,0 14,1

4 60,1 393,7 291,4 102,4 25,9 18,2

Примечание. Фазы вегетации: 1- всходы; 2- кущение; 3-выметывание; 4- восковая спелость, вало большее накопление биомассы по сравнению с контролем. В фазе всходов растения использовали 1,1-3,3% от общего количества внесенных удобрений, в фазе кущения 9,7%, в фазе вы-

- 31 -

метывания 14,1-18,2, восковой спелости 16,9-18,2%.

Анализ распределения использованного азота удобрений по органам показал, что в фазе всходов на удобренных вариантах 66,7-77,3% азота удобрений обнаружено в листьях, 19,0-26,7% - в стеблях, и 3,4-6,6% в корнях. Большая часть азота удобрений (48,9-61,6%) обнаружена в листьях и в фазе выметывания, когда ассимиляционная поверхность основных фотосинтези-рувдих органов достигла максимума.

Б фазе восковой спелости общее количество азота в листьях резко уменьшилось, в репродуктивных возросло. Вынос азота метелками риса в фазе восковой спелости на удобренных вариантах составил 186,2-218,5 мг/10 растений, тогда как на варианте без азота всего 157,2.

По сравнению с контролем на удобренных вариантах растения использовали азота в 1,4-1,5 раза больше. На этих же вариантах наблюдался и более интенсивный отток азотистых веществ в развивающиеся зерновки. Общее количество азота в листьях на удобренных вариантах за период от выметывания до восковой спелости уменьшилось на 78,4-88,3 мг/10 растений, на варианте без азота на 60,4.

Определение содержания азота во флаговом и подпирающем флаг листе показало, что в фазе выметывания на их долю у неудобренных растений приходилось 40,2% общего азота листьев, у удобренных больше - 46,4-49,0%. Анализ распределения обнаруженного в листьях азота удобрений показал, что 47,4-51,3% в фазе выметывания и 60,8-83,3% в фазе восковой'спелости приходилось на долю двух верхних листьев, которым принадлежит ведущая роль в снабжении продуктами ассимиляции формирующихся зерновок.

• Под влиянием азотных удобрений растения риса в течение вегетации располагали большим запасом азотистых веществ в ве- 4 гетативных органах и особенно в листьях, которые обеспечили лучшие условия для формирования и налива зерна

Урожай общей биомассы под влиянием азотных удобрений увеличился на 40,0-47.5%, зерна на 24,7-39,8% по сравнению с контрольным вариантом (табл. 7).

Из общего количества использованного растениями азота

основная часть (74,1-74,6%) приходилась на ааот почвы. Коэффициент использования азота удобрений, установленный с помощью изотопной метки составил, 10,1-16,2% и был ниже коэффициентов, рассчитанных разностным методом.

Исследования, проведенные с меченными^ удобрениями показали, что при внесении удобрений наблюдалась мобилизация азота почвы, за счет чего растения риса дополнительно использовали его в количестве 341 и 524 мг/лизиметр.

Таблица 7

Влияние азотных удобрений на продуктивность риса Сорт Кубань 3.

: Урожайность, г/ливиметр Вариант опыта : общей биомассы : зерна

: 1980 : 1981 : сред.: 1980 : 1981? : сред.

N0,0 контроль N1,0 перед посевом N0,5 перед посевом+ N 0,5 в фазе кущзния ШР 095

286,6 207.6 247,1 393,9 298,0 345,9

400,3 328,6 364,4 47,9 22,6

138,2 113,2 125,7

171.8 141,9 156,8

177.9 173,8 175,8

12,6 9,9

Вынос азота растениями риса на'удобренных вариантах на 56,2-57,5 выше, чем на контроле. Из общего количества азота, вынесенного урожаем 68,7-71,8% обнаружено в зерне, 28,0-31,2 в соломе и 0,1-0,2% в корнях. Доля азота удобрений в общем выносе составила 14,1-24,2%, тогда как на азот почвы приходилось 75,8-85,9%.

Как показали результаты исследований, эффективность азотных удобрений находится в зависимости от способов их внесения (табл. 8).

При внесении азотных удобрений перед посевом урожай общей .биомассы и зерна был существенно ниже, чем при внесении той зда дозы дробно, в два срока - перед посевом и в период наиболее эффективного использования - начале III этапа органогенеза (фаза массового кущения).

Таблица 8

Влияние способов внесения азотных удобрений на использование азота растениями риса Сорт Кубань 3

Внесено азота : Использовано N. : Дополни- : К И УД перед : в под-: мг/лизиметр :тельно.ис-:

посевом: кормку: всего: в том числе : пользован : .

: : : N почвы: : N почвы : М* : N

N 0,0 - 1538 1538 - - -

N 1,0 - 2402 2062 340 524 25,7 10,1 N 0,5 0,5 2423 1879 543 341 26,3 16,2

Примечание: * - КИУ, рассчитанный разностным методом В зависимости от способа внесения азотных удобрений существенно изменилось соотношение между зерном и соломой. Доля зерна в урожае общей биомассы при дробном внесении азотных удобрений составила 53, при разовом только 48%.

При внесении всей дозы азотных удобрений перед посевом растения риса больше использовали азот почвы, и потому коэффициенты использования азота, рассчитанные разностным методом, при исследованных способах внесения почти не различались. Однако с помощью изотопной метки удалось установить истинные размеры использования азота удобрений и показать, что при внесении азотных удобрений в два приема - перед посевом и в подкормку - азот удобрений использовался значительно эффективнее, чем при разовом.

С увеличением дозы азотных удобрений в 1,5 раза продуктивность растений риса возросла в 1,4 раза, урожай верна в 1,2, общий вынос азота увеличился в 1,3 раза При этом потребление растениями азота почвы возросло, а коэффициент использования азота удобрений снизился (табл. 9).

Известно, что каждый сорт обладает определенной специфичностью поглощения азота. Проведенные исследования показали, что сорта риса неодинаково эффективно использовали азот удобрений. Высокорослые сорта риса в начальные фазы роста вплоть до кущения значительно превосходили низкорослые по

Таблица 9

Влияние доз азотных удобрений на использование азота и продуктивность риса. Сорт Кубань 3

Внесено азота : Урожайность,: Вынесено N. : К И У , %

: г/лизимэтр : мг/лизиметр :

перед : в под-: био- : зерна : :В ТОМ ЧИрле: **:

посевом: кормку: массы: : всего: Н* : : N : N

0,0

0. 5 0.5 0.5 1.0 НСР 095

207,6 113,2

328,6 173,8

444,1 201,7

107 23

1494 2188 2783

1494 1567 1987

621 797

20,6 25,6

18,5 15,8

Примечание. М* - азот почвы; Ы** - КИУ, рассчитанный разностным методом общему количеству усвоенного азота. Однако-к концу вегетации интенсивность поступления азота у низкорослых увеличилась и различия между ними стали менее существенными.

От 91,8 до 95,0% азота у высокорослого Казниир 64-69 в фазе выметывания обнаружено в вегетативных органах, преимущественно в листьях (62,7-65,9%). Это привело к разрастанию ассимиляционной поверхности листьев, их взаимозатекению. Из общего количества использованного азота в фазе выметывания только 5,2% обнаружено в метелках и 3-5% в корнях.

У низкорослого К 5458 из общего количества азота на долю вегетативной массы в фазе выметывания приходилось от 85,1 до 93,3%, из которых 47,9-54,8% содержалось в листьях, то есть меньше, чем у высокорослых. Вместе с тем в метелки у них поступило 10% азота, то есть почти в два раза большез, чем у высокорослых. Больше азота содержалось и в корнях (4,4 -6,7%).

В работах Е. П. Алешина (1982), Е. П. Алешина и Е В. Во-робьева( 1990), У. Абыллаева (1988) показано, что сорта интенсивного типа уступают традиционным сортам по степени развития корневой системы, поглощению азота из почвы в вегетативный период развития и значительно превосходят по

этим показателям в репродуктивный период. У них больше рабочая поверхность корней в фазы выметывания и цветения, причем она функционирует вплоть до молочной спелости, в результате низкорослые сорта используют больше азота Кроме того, у интенсивных сортов отток азота из вегетативных органов в репродуктивные происходит интенсивнее.

Низкорослый коллекционный образец 5458 по урожаю общей Зиомассы, зерна, общему количеству использованного азота удобрений превзошел высокорослые (табл. 10).

Таблица 10

Влияние азотных удобрений на продуктивность и использование азота различными сортообразцами риса

Сорт, : Урожайность, г/лиэиметр : Доля зерна

: общей биомассы : зерна : в общей

: 1980: 1981 : сред: 1980: 1981 : сред: биомассе

Кубань 3 430,1 351,7 390,9 181,1 183,7 181,9 47,0

15458 457,1 424,5 440,7 194,9 202,8 198,8 48,0 казниир

64-69 372,3 359,9 366,1 111,1 138,8 124,9 34,0

1СР 095 79 38 32 21

Образец местной селекции Казниир 64-69 и стандарт - районированный сорт Кубань 3, по урожаю общей биомассы, выносу йота и использованию азотных удобрений различались незначи-■ельно и имели одинаковые коэффициенты использования азота 'добрений (табл. 11).,

У высокорослого образца Казниир 64-69 толстые и длинные шстья, расположенные под малым углом к горизонту. Прежними исследованиями установлено, что у таких сортообразцов под ¡лиянием азотных удобрений наблюдалось усиленное разрастание юсимиляционной поверхности листьев, ускоренное накопление ¡иомассы и снижение устойчивости к полеганию. Доля зерна в рожае общей биомассы у них невысокая.

У районированного сорта риса Кубань 3, как показали наб->людения, более рациональное расположение и размеры листьев

- 36 -

и более оптимальное соотношение между верном и соломой.

При одинаковых величинах общего коэффициента использования азота удобрений, равных 14,4-14,5% коэффициент использования азота товарной частью урожая - зерном у стандарта составил 11,1%, у образца местной селекции ниже - всего 8,8, то есть растения сорта Кубань 3 использовали азот более эффективно.

Таблица 11

Сортовая специфика использования рисом азота почвы и удобрений.

Показатели Кубань 3 : К. 5458 : Казниир 64-69

Вынесено N всего,

мг/лизиметр, 2656 3080 2321

в том числе: зерном 1903 2109 1369

соломой 748 968 949

корнями ^ Обнаружено N 3 3 3

483 611 486

в том числе в зерне 371 464 295

соломе 111 146 190

корнях 1 1 1

Использовано

N почвы 2173 2469 1833

N удобрений 483 611 486

К И У, % 14,4 18,8 14,5

в том числе зерном 11,0 13,8 8,8

Низкорослые сорта и образцы риса, устойчивые к полеганию и имеющие короткие, вертикально расположенные листья отличаются более эффективным использованием световой энергии, обладают способностью к большему накоплению ассимилятов и более оптимальному использованию их на формирование зерна.

Из общего количества азота в зерне у высокорослого образца Казниир 64-69 на долю азота удобрений приходилось 60,6, тогда как у стандарта и низкорослого соответственно 76,9 и 75,9%. Азот удобрений в соломе высокорослого Казниир

64-69 составил 39,2%, у стандарта и низкорослого всего 22,923,3% сответственно.

Таким образом, сорта, различающиеся по габитусу, размерам и расположению листьев, устойчивости к полеганию различались и по эффективности использования удобрений. Более эффективно использовали азот удобрений низкорослые неполегающие сорта риса.

7. Продуктивность риса в зависимости от способов внесения азотных удобрений

На <{оне возросшей обеспеченности земледелия основными видами минеральных удобрений все большее значение приобретают вопросы рационального применения их под сельскохозяйственные культуры с учетом биологической потребности сортов СII И. Володарский, 1962; Е Е Ремесло, Ф. М. Куперман, К К Мурашов, 1978].

В низовьях Сырдарьи, где проводились исследования, 70% азотных удобрений вносят пол рис перед посевом, а оставшуюся часть в виде двух подкормок- по всходам и в начале кущения. При такой практике использования удобрений растения риса обеспечиваются азотом преимущественно в первую половину вегетации, то есть на 1-11 этапах органогенеза Внесенные в этот период азотные удобрения стимулируют развитие биомассы, листьев нижнего и среднего ярусов, вызывают непродуктивное кушание и возрастание стерильных колосков- з метелках С 22].

Более эффективное использование азота достигается при внесении азотных удобрений перед посевом и в начале дифференциации зачаточного соцветия главного побега за счет увеличения числа продуктивных побегов, оптимальной по размерам ассимиляционной поверхности листьев и большего количества колосков в метелках.

Наблюдения 8а состоянием развития сортов, различающихся по продолжительности вегетационного периода, показали существенные различия между ними, заключаадиеея в том, что дифференциация конуса главного побега у скороспелого образца Казахстанский 3 наступает на 7-10 дней раньше, чем у районированных среднеспелых сортов Кубань 3 и Маржаи и на 11-16

дней раньше, чем у среднепоэднеспелого Краснодарский 424. Это свидетельствует о том, что период интенсивного потребления азота наступает у них не одновременно и при проведении подкормки необходимо учитывать состояние развития растений и потребность их в азотных удобрениях [32].

Сравнительное испытание двух способов внесения азотных удобрений: рекомендуемого, при котором 2/3 дозы вносилось перед посевом, а 1/3 в две подкормки (по всходам и в начале кущения) и способа, при котором перед посевом вносилась лишь 1/3 дозы, а основная часть давалась в виде одной подкормки в начале дифференциации главной оси зачаточного соцветия, установлено преимущество второго способа С 22].

При рекомендуемом способе подкормка была проведена в один день для всех сортов, без учета состояния развития растений и потому эффективность ее для сортов не была одинаковой. Бри втором способе азотные удобрения были внесены в начале дифференциации главной оси зачаточного соцветия, которая у скороспелого сорта Казахстанский 3 в зависимости от года наступала через 30-32 дня, среднеспелых Кубань 3 и Ыаркан через . 40-42 дня, среднепоэднеепелого Краснодарский 424 через 45-47 дней после затопления.

Так, в 1981 г подкормка при рекомендуемом способе была проведена для всех сортов 1 июля. При втором способе для сорта казахстанский 3 -26 июня, сортов Кубань 3 и Маржан -4 июля, Краснодарского 424 - 8 июля, то есть при рекомендуемом способе подкормка для сортов Кубань 3, Маржан и Краснодарский 424 была проведена рано, а для скороспелого Казахстанский 3 поздно. Отсюда и различная эффективность азотных удобрений как в 1981, так и в 1982 и 1984 годах.

При первом способе растения в начале вегетации накопили органического вещества на 4,9-39,8% больше, однако к середине вегетации эти различия уменьшились, к уборке они по общей массе незначительно, а по массе метелок на 4,4-18,5% уступали растениям, получившим одну подкормку.

Ассимиляционная поверхность листьев целого растения в фазе выметывания при рекомендуемом способе составила 250,7345,3 см2, главного побега 111,0-145,9, тогда как при разо-

вой подкормке эти показатели составляли -220,5 -360,8 и 108,7 - 157,1 соответственно (табл. 12).

На варианте, где проводилась разовая подкормка, отмечены большие абсолютные размеры листьев верхнего яруса и более продолжительное их вегетирование, что положительно сказалось на урожайности зерна.

Таблица 12

Динамика ассимиляционной поверхности листьев риса после выметывания в зависимости от способа внесения азотных удобрений (1981-1982гг)

: : Площадь листьев, см2, при Сорт, :Фаза: 1-ом способе : 2-ом способе обра- : : целого : глав- : двух : целого: глав- : двух зец : : расте- :ного : верх-: расте-: ного : верх: : ния : побега них : ния : побега- них

Кубань 3 1 275,8 111,0 48,1 277,6 108,7 50,6

2 201,9 79,8 39,9 205,3 89,8 48,9

3 143,2 49,5 35,7 137,5 49,4 37,3

Казахстан-

ский 3 1 273,6 115,0 57,5 220,5 127,4 61,9

2 212,5 93,9 60,4 173,2 88,5 61,8

3 152,7 66,0 53,3 202,8 75,3 60,2

Красно-

дарский 1 250,7 113,6 57,6 216,7 90,0 50,3

424 2 233,0 71,7 42,9 190,9 74,'8 46,9

Маржан 1 345,3 145,9 67,1 360,8 157,1 80,8

2 215,7 86,9 62,9 346,1 131,4 79,8

3 219,7 91,4 60,2 203,0 94,5 68,3

Примечание: фаза 1- выметывание, 2- молочная спелость, 3- восковая спелость; 1-ый способ- 2/3 азотных удобрений перед посевом и 1/3 в две подкормки, 2-ой способ- 1/3 перед посевом и 2/3 в одну подкормку.

В среднем за 1981-1984 гг внесение 1/3 дозы азотных

удобрений перед посевом и 2/3 в виде одной подкормки в начале дифференциации главной оси зачаточного соцветия оказалось более эффективным. Количество колосков в метелках при таком способе составило 96-106 штук, при рекомендуемом 88-99. Пустых колосков при этом способе меньше. Продуктивная кустис--тость не ниже, чем при рекомендуемом.

Это привело к тому, что при разовой подкормке был сформирован урожай, на 5,5-15,7% превышающий урожай, полученный по рекомендуемому способу (табл. 13).

Таблица 13

Урожайность сортов и образцов риса при различных способах внесения азотных удобрений (1981-1982,1984)

: Урожайность, ц/га Сорт. : 1-ый способ : 2-ой способ .

образец . : 1981 1982 1984 сред Кхоз: 1981 1982-1984 сред Кхс

КуОань 3 64.5* 78.2 63,9 68,9 Казахстан. 3 54,1 68,3 58,6 60,5 Краснодар. 424 59,6 76,1 69,8 68,5 Маржан 64.2 77,1 70,0 70,4

ШР 095 ц/га 10,7 5,8 7,5

052 78,7 79,6 66,5 74,9 05?

052 64,4 76,9 68,7 70,0 054

050 77,4 81.6 78.0 79,0 05<

049 74,4 74,5 74,0 74,3 05,' 10,7 5,8 7,5

При этом наблюдалось более благоприятное распределение накопленных ассимилятов, о чем можно судить по доле,зерна в урожае общей биомассы (Кхоз).

В зависимости от способа внесения удобрений вынос азота колебался от 95,1 до 126,6 кг/га. Об ¿дай вынос азота, как и урожайность, у исследованных сортообразцов выше при втором способе, при котором отмечалось и более экономное использование азота рисом. Так, расход азота на тонну зерна при втором способе составил 14,4-16,7 кг, тогда как при рекомендуемом 15,6-17,6, что необходимо учитывать при расчетах доз удобрений.

Результаты исследований показали, что способы внесения удобрений оказали существенное влияние на величину коэффициента использования азота из удобрений. Рассчитанный разност-

- 41 -

нш методом он составил при первом способе 52,8-67,7%, при втором -56,2-70,37., то есть при проведении азотной подкормки с учетом состояния развития растений риса эффективность азотных удобрений была выше.

В условиях микрополевого опыта получены еще более четкие данные. Ассимиляционная поверхность листьев главного побега в фазе выметывания по сортообраэцам риса при внесении 2/3 азотных удобрений перед посевом и 1/3 в две подкормки колебалась в пределах 54,1-87,1 см2, в том числе двух верхних листьев 33,6-44,5, при разовой подкормке соответственно 79,5-100,5 и 43,5-55,4 см2 .

Наблюдалось более продолжительное вегетирование листьев верхнего яруса. Продуктивная кустистость при втором способе составила по сортам 1,7-2,5; количество колосков в главной метелке 50-77-, боковой 27-53, тогда как при рекомендуемом способе эти показатели были ниже - 1,5-2,4; 42-59 и 26-45 соответственно. Урожай при втором способе на 11,-20,7% был выше.

Таким образом, внесение азотных удобрений в два приема (1/3 лови перед посевом и 2/3 перед дифференциацией главной оси зачаточного соцветия) с учетом состояния развития растений, отвечает биологическим потребностям сортов. При этом учитывается продолжительность вегетационного периода, наступление ответственного в потреблении азота этапа органогенеза и формируется высокий урожай. Это позволило рекомендовать рисосеющим хозяйствам оптимальные дозы, сроки и способы внесения азотных удобрений, обеспечивающих получение высоких урожаев риса хорошего качества (24,27,30,33,39).

8. Влияние комплексного применения удобрений и средств защиты растения на продуктивность риса

Современные технологии возделывания зерновых культур включают как обязательный компонент комплексное применение средств химизации, обеспечиваюаих оптимальные условия для роата, развития растений и формирования высокого урожая. Именно удобрения и пестициды является теми факторами, которые обеспечивали и будут обеспечивать в дальнейшей рост уро-

- 42 -

лайности верновьи культур [ В. Ф. Ладонин,1987].

С ростом применения удобрений резко возрастают потери урожая от вредителей, болезней и сорняков [103. В этой связи возникает необходимость разработки систем комплексного применения удобрений, гербицидов, инсектофунгицидов.

Задача комплексной химизации состоит в том, чтобы разработать систему совместного или последовательного применения удобрений и средств защиты, для создания оптимальных фи-тосанитарных условий для роста и развития растений, позволяющих более эффективно использовать питательные вещества почвы и удобрений [ В. ф. Ладонин, А. М. Алиев, 1991].

Эффективность средств химизации резко возрастает при использовании их в едином комплексе, когда каждый отдельный его компонент создает условия для того, чтобы другие «агрохи-микаты ыогли проявить свое максимальное действие. Применяя высокие дозы минеральных удобрений, особенно азотных, важно предусмотреть меры борьбы с сорняками, так как ими потребляется значительная часть элементов питания и эффективность удобрений может быть резко сниженной.

В силу особенностей затопляемой культуры, рисовые поля в значительной степени подвержены развитию специфической сорной растительности. Сорные растения приносят огромный вред посева)»! риса, они снижают урожай этой культуры на 20 -50%. Падение урожаев происходит из-за угнетения молодых растений риса быстро развивающимися сорняками, а также вследствие истощения почвы элементами питания, которые они используют в большом количестве ЕЕ Б. Натальин,1973].

Наиболее злостными сорняками на юге Казахстана являются просянки (просо рисовое, крупноплодное, куриное) и из болотных - клубнекамыш приморский и компактный С 3. С. Серебрякова, 1981]. Клубнекамыш приморский - самый злостный сорняк во всех районах выращивания этой культуры.

Лабораториями технологии возделывания риса, агрохимии и защиты растений Казахского НИИ риса в 1987-1989 гг проведены многофакторные опыты по комплексному испытанию удобрений и средств эащиты растений от вредителей, болезней и сорняков для раработки системы совместного их применения, обеспечива-

- 43 -

щей получение урожая риса порядка 60-65 и/га.

На опытных посевах, за исключением 1987 г, встречались эдиничные экземпляры таких злостных сорняков риса, как клуб-некамыш приморский и просянки, в связи с чем не было получено достоверной прибавки урожая от применения гербицидов [табл. 14). Урожайность риса в среднем за годы исследований при обработке посевов гербицидами на фоне применения удобрений составила 62,2, без гербицидов - 62,0 ц/га; без удобрений - 43,3 и 42,9 соответственно С 40].

Таблица 14

Влияние совместного применения удобрений и гербицидов на урожайность риса (1987-1989гг.)

Варианты : Урожайность, Ц/га : Прибавка,: НСР,

опыта : Без гербицида : С гербицидом: ц/га : ц/га

Зез азота 42,9 43,3 +0,4 2,3

J60 - перед

юсевом+ N120 62,0 62,2 +0,2 2,3

sa III этапе

1рибавка, ц/га +19,1 +18,9

ЮР 095,ц/га 2,3 2,3

В 1987 г обработка гербицидом Базагран в дозе 3 кг/га |беспечила существенное снижение засоренности посевов (табл. 5). Гибель сорняков на варианте без применения удобрений оставила 68,5, с применением удобрений 89,3%. Это обеспечи-ю повышение урожайности на удобренном фоне на 10,6, неудоб-юнном на 12,8 ц/га.

Применение гербицидов при засорении посевов, устраняя юнкуренцию сорных растений за пишу, способствовало более кономному использованию питательных веществ рисом. Общий' ынос азота на фоне применения удобрений увеличился на 17,0, осфора - 10,7, калия - 14,3%; без удобрений соответственно 37,3; 48,7; 23,9%. При этом затраты азота на формирование онны зерна и соответствующего количества соломы снизились а 3,6-5,6%, фосфора - 4,5-7,3%, калия - 0,8-7,5%.

Таблица 15

Влияние совместного применения удобрений и гербицидов на урожайность и использование элементов питания рисом

Показатели . : Ед-ца : N 0 * : N 60 + N 120 **

: измер : контроль: гербицид: контроль: гербицид

Урожайность ц/га 28,8 41,6 53,3 63,9

Число сорняков игг/м2 4-10 1 -5 1 -5 1 -0

Гибель сорняков % - 68,5 - 89,3

Вынос урожаем N кг/га 55,8 76,6 102,3 119,7

Р205 кг/га 31,6 44,7 58,9 65,2

К20 кг/га 69,4 86,0 117,3 134,1

Вынос 1ц зерна N кг 1,95 1,84 1,92 1,99

Р205 кг 1,11 1,06 1,10 " 1,02

К20 кг 2,42 2,40 2,26 2,09

Окупаемость 1 кг азота

верном. кг - - 13,6 19,5

Примечание: * - без азота. ** - N 60 - перед посевом и N120 на III этапе органогенеза То есть ва счет улучшения питания растений и устранения конкуренции со стороны сорных растений за воду, свет, элементы питания был сформирован более высокий урожай риса

При совместном применении удобрений и гербицидов повысилась окупаемость удобрений урожаем риса На фоне без гербицидов на каждый килограмм внесенного азота получено 13,6 кг зерна, на фоне обработки гербицидом 19,5, то есть почти в полтора раза больше. '

Подученные данные свидетельствуют о возможности гарантированного получения урожая риса лорядко 60-65 ц/га при рациональном сочетании удобрений и средств защиты растений [31,35,36,40].

9. Влияние азотных удобрений на химический состав и качество ркса.

ГЬ изучению действия минеральных удобрений на величину урокая риса имеется много работ, как отечественных, так и

зарубежных авторов. Вопросы же влияния условий минерального питания на химический состав и качество риса освещены в литературе недостаточно СЕ. А. Малюгин, И.И.Соколова, В. Я. Шутаковский, 1953; А. Ф. Щухнов,1965,1965; Б. П. Козьмина, А. Степанова, Е Ивановский, 1966; Й.М.Савич. К1 Е Перуанский, 19782. Кстати и в Казахстане несмотря на то, что значительные площади отведены под рис, вопросу качества зерна риса уделено мало внимания.

Проведенные нами исследования показали, что уровень минерального питания оказывает влияние на химический состав и качество риса

При внесении азотных удобрений а один прием перед посе-аом эти изменения менее существенны, чем при дробном. Содержание азота в зерне риса при внесении их перед посевом увеличилось на 8,9-16,0%, при дробном на 6,4-25,0%. Причем наи-5ольшее содержание азота отмечено при проведении азотной годкормки мочевиной в начале трубкования. Содержание фосфора < кадия в зерне риса при дробном внесении азотных удобрений гакже увеличилось на 15,8 и 4,5% соответственно.

Исследованиями установлено, что увеличение дозы азотных одобрений с 60 до 240 кг/га приводило к увеличению содержа-гия азота в зерне риса на 1,6-28,3%, уменьшению фосфора на >,7-20,5 % и калия на 3,3-11,8%.

Общий вынос азота с увеличением доз вносимых азотных гдобрений увеличился на 53,3-58,6%, фосфора на 16,4-43,5, илия на 4,3-52,9%. Основная часть выноса азота и фосфора [риходилась на зерно, основная часть выноса калия на солому. 1оля участия солоны в общем выкосе элементов питания с уве-ичением дозы азотных удобрений возрастала

На создание 1 тонны зерна и соответствующего количества оломы на фоне N60 потребовалось 13,8-17,6 кг азота, 8,10,9 кг фосфора и 14,7-28,2 кг калия, на фоне N240 соответс-венно 14,1-21,6, 7,4-11,0 и 13,8-35,5. 'При этом затраты лота, фосфора и калия как на фоне N60. так и на фоне N240 у ысокорослых сортообразцов были значительно выл». То есть изкорослые сортообраэцы испольвовали элементы питания более ффективно.

- 46 -

Таким образом, данные по использованию основных элементов питания урожаем подвержены колебаниям, которые зависят от доз, форм и сроков внесения азотных удобрений и сортовых особенностей риса.

Рис ценится как продукт, сочетающий высокую калорийность с диетическими и лечебными свойствами. Поэтому большое значение имеет пищевая ценность риса, характеризующаяся содержанием и физико-химическими показателями крахмала и белка, на долю которых приходится более 90% сухого вещества верновки СЕ. П. Козьмина, А. Степанова, К Ивановский, 1966; И,М. Савич, Ю. В. Перуанский, 1978].

Зерно риса особенно богато углеводами. Как показали наши исследования формы и сроки внесения азотных удобрений оказывают существенное влияние на углеводный обмен в растениях риса в течение вегетации, что отражается на содержании крахмала в зерне. Данные по содержанию сахарозы в растениях риса в фазе выметывания тесно коррелируют с содержанием углеводов в зерне в момент уборки. Крахмал является главным запасным веществом, которое накапливается в эндосперме риса.

Бедки занимают второе место среди запасных веществ, накапливаемых в зерновках риса.

Известно, что технологические, биохимические и пищевые достоинства зерна определяются генетическими особенностями возделываемых сортов и условиями выращивания.

Как показали наши исследования, применение азотных удобрений способствовало увеличению содержания белка в зерне на 0.2-33.3% С 1,2,4. табл. 163

Наименьшим содержанием белка в°зерне отличались растения риса, не получившие азотные удобрения. Самое высокое соде ркалие бедка в зерне риса отмечено на вариантах, где была проведена азотная подкормка в начале трубкования (V этап органогенеза)/ Азот удобрений, внесенный в эту фазу, наряду с вкдзоченкеи в синтез белка в зерновке, стимулировал процессы распада конституционных белков вегетативной массы. Так, начинай с фазы трубкования до начала молочной спелости содержание белкового азота в листьях растений при разовом предпосевном внесении азота уменьшилось с 3,50 до 2,89%, тогда как

Таблица 16

Биохимический состав зерна риса в пленке в зависимости от форм, способов и сроков внесения азотных удобрений

Варианты : Показатели (% при влажности 12%)

белок : крахмал : сахара : зола

Без азота 6,99 62,6 3,6 4.8

Р60 - фон 7,30 62,1 4.8 -

Na90P60 -п/посевом 8,22 60,1 4,8 4.5

NM90P60 -п/посевом 8,22 65,3 4,4 4.4

N60P60 -п/посевом+

N30 -кущение 7,97 68,3 4,1 4.6

N60P60 ~п/посевом+

Na30 -трубкование 9,05 66,9 3,7 5.1

N60P60 -п/посевом+

Nm30 -трубкование 9,73 63,6 4,8 4.3

при дробном с 3,75 до 2,40%, что способствовало большему накоплению белка в зерне подкормленных растений.

Содержание белка в зерне риса при предпосевном внесении мочевины и сульфата аммония в эквивалентных по азоту дозах мало различалось и составляло 8,1-8,2%.

При дробном внесении удобрений, при котором часть была использована для подкормки мочевиной в начале трубкования содержание белка в зерне риса возросло и составило 9,7%, тогда как при подкормке сульфатом аммония в эти сроки содерзание белка увеличилось лишь на 0,9% и составило 9,1%, то есть мочевина более интенсивно использовалась на яоцессы синтеза белка в зерновках риса.

В опытах по изучению сроков внесения азотных удобрений установлено, что содержание бедка в зерне риса в зависимости от срока внесения азота увеличилось на 7,8-82,8%, причем при поздних подкормках (в фаэы трубкования, выметывания) оно было .наибольшим.

Увеличение дозы азотных удобрений с 60 до 240 кг/га (при внесении перед посевом и в фазе кгогния) привело к уве-

дичению содержание бедка в зерне сортообразцов на 1,9-28,3%. Сортовые различия были больше и достигали 26,5-46,6%.

Таблица 17

Влияние сроков внесения азотных удобрений на содержание бедка в зерне риса (1979-1981 гг)

Этап органогенеза, : КубаньЗ : Казахстанский 3 на котором внесен № % абс.: % относ.: % абс.: % относ.

Без азота 6,4 100,0 8.3 100,0

I 6,9 107,8 8,6 103,6

II 8,6 134,4 8.3 -

III 9,0 140,6 9,8 118,1

1У 8,2 128,1 9.5 114,4

У 10,2 159,4 10,0 120,Б

УП 11,7 182,8 13,0 '156,6

Качественный состав белков, как отмечалось выше, наряду с количественным содержанием его, считается обьективнкм критерием при оценке пищевого достоинства зерна.

Как показали результаты анализов, в составе белка риса находится большое количество нерастворимых в обычных растворителях азотистых веществ. На их доли приходится до 50% от суммарного содержания белка (табл. 18). Преобладающей фракцией белкового комплекса является глютелины (оризенин), которые составляет 26,7-43,0% от общего количества белка. Самую незначительную часть белка составляют пролашшы, на долю которых приходится от 2,7-4,8%, на долю альбуминов и глобулинов соответственно 7,8-11,3 и 6,8- 11,1% суммарного белка

Сро)?и и способы внесения азотных удобрений оказали су-¡зэственное влияние на соотношение между отдельными фракциями белка. Подкормка риса азотными удобрениями как в фазе кущения, так и в начале трубкования благоприятно изменила соотношение между фракциями белкового комплекса в зерне. Прои-эошго увеличение глхлгелинов, уменьшилась доля альбуминов и глобулинов в сушарнои белке.

Таблица 18

Влияние азотных удобрений на фракционный состав белка зерна риса (* к суммарному белку)

: Фракции белка

Варианты : алъбу-: глобу-: прола-: глюте—. неизвлекаемый

: мины : лины : мины : лины : остаток

Бео азота 11,3 9.8 4,3 33,9 41,1

Р60 - фон 9,7 10,0 2,7 43,0 34,6

МайОРбО -п/посевом 8,9 7.5 4,8 34,6 44,2

ЫмЗОРбО -п/посевом 9.6 8.5 4,1 38,1 39,7

К60Р60 -п/посевом+

N30 -в кущение 10,1 8.1 3,8 36,2 41,8

МбОРбО -п/посевом+

N830 -в трубкование 8,8 6,8 3,9 36.9 43,6

ИбОРбО -п/посевом+

ИмЗО -в трубкование 7.8 11.1 3,5 26.7 50.9

Увеличение основной фракции белкового комплекса - глю-телина, особенно важно с точки зрения улучшения качества зерна. При переработке риса происходит значительная потеря белка и основными белками шелушенного зерна являются глюте-лины, в то время как основными белками отрубей являются альбумины и глобулина

Известно, что биологическая ценность белка определяется сбалансированным составом аминокислот [& Т. Конарев.1975]. По сравнению с белками других хлебных злаков рисовый белок обладает самой высокой питательной ценностью, что обусловлено высоким содержанием в нем лизина

Как показали проведенные исследования, применение азотных удобрений привело к увеличении содержания аминокислот в зерне риса На фоне умеренной обеспеченности азотом (N60) сумма аминокислот в зерне риса составила 53,3-65,8 мг/г верна. С увеличением дозы азотных удобрений до 240 кг/га содержание аминокислот увеличилось на 16,7-30,6% и составило 64,270,9 мг/г зерна Анализ соотношения между отдельными амино-

- БО -

кислотами в зерне показал, что оно не меняется и при условии одинаковой обеспеченности азотом, сортовые различия проявляются, главным образом, в общем содержании аминокислот, соотношения между ниш сохраняются [0].

Таким образом, проведенные нами исследования показали, что уровень минерального питания оказывает существенное влияние на качество верна риса При применении азотных удобре-рений, оптимальных сроках и формах их внесения происходит существенное увеличение содержание белка, ва счет наиболее ценной его фракции, а также аминокислот в зерне риса.

Выводы и рекомендации

1. Лугово-болотные почвы Кзыл-Ординской области, где сосредоточено свыше 707. посевов риса республики, характеризуются низким уровнем естественного плодородия, содержат мало гумуса. общего и доступного для растений азота и потому нуждаются в азотных удобрениях.

2. Внесение азотных удобрений под рис стимулирует развитие биомассы растений, способствует большему накоплению элементов питания, повышению уровня обменных процессов и приводят к увеличению урожайности.

3. С помощью метода морфофизиологического анализа установлено. что выявление потенциальных возможностей риса и их реализация находятся в прямой зависимости от обеспеченности азотом.

4. Сравнение потенциальных возможностей и реальной урожайности вскрывает значительные резервы в повышении продуктивности риса. Эффективным приемом "повышения продуктивности риса является внесение азотных удобрений с учетом состояний развития растений и потребности их в азоте.

5. Авотные удобрения, внесенные на I— 11 этапах органогенеза стимулируют развитие побегов кущения и листьев нижнего к среднего ярусов, на III этапе - листьев верхнего яруса и зле«актов продуктивности метелок, на Y - этапе способствует синхронному развитию заложенных элементов продуктивности »¿этелок, за счет чего снижается их редукция и повивается озерненность.

■ - 51 -

6. С помощью изотопной индикации установлено, что вне-енные в почву азотные удобрения в зависимости от сроков, пособов внесения и сортовых особенностей используются рисом а создание урожая от 10,5 до 18,5%.

7. Эффективность азотных удобрений выше при дробном ¡несении по сравнению с разовым. Истинный коэффициент ис-юльзования азота, установленный с помощью изотопной метки оставил при разовом внесении 10,3, дробном - 18,5%.

8. Установлено, что наиболее эффективно используют потные удобрения неполегающие низкорослые образцы риса, гмеющие короткую и прочную соломину, короткие прямостоячие тстья, компактные метелки, высокое и устойчиво сохраняющее-■я отношение массы эерна к общей биомассе.

9. У высокорослых сортообразцов риса, имеющих длинные и юниклые листья, высокие и слабые стебли применение высоких юз азотных удобрений вызывает сильное разрастание ассимиляционной поверхности, приводящее к вваимозатенению листьев, (ытягиванию и раннему полеганию растений, уменьшению доли lepua в урожае обдай биомассы. Затраты азота на создание 1ерна у них высокие, а прибавки зерна на единицу азотных одобрений небольшие. Такие сорта рекомендуются для возделы-¡ания на фонах нивкой и умеренной обеспеченности азотом.

10. С помощью изотопной метки установлено, что коэффи-¡кент использования азота удобрений у низкорослых образцов ¡ьклэ и составляет 18,2, тогда как у высокорослых всего 14,52.

11. Процесс выведения новых интенсивных сортов риса ¡олиэн осуществляться на фоне применения высоких доз азотных гдобрекий (N240). Это позволит селекционерам на ответствен-!ых этапах селекционного процесса успешно вести отбор высокопродуктивных интенсивных форм по таким признакам, как вы-:ота, габитус, устойчивость к полагали», продуктивность «етелки, пустозерность, соотношение медду зерно« и солошй, соторда тесно коррелируют с эффективным использованием азо-

12. Внесение азотных удобрений в два приема - перед полном и в подкормку, проводимую в начале III этапа органого-

неза. с учетом состояния развития растений отвечает биологическим потребностям сортов. При этом учитывается наступление ответственных этапов органогенеза и формируется урожай на 5, 5 - 15,77., превышающий рекомендуемый способ внесения.

13. Рациональное сочетание удобрений и средств защить растений от сорняков гарантирует получение высоких урожаев риса порядка 60 - 65 ц/га.

14. Для основного внесения азотных удобрений вразброс целесообразно использовать сульфат аммония, для подкормок мочевина и сульфат аммония равноценны.

15. Уровень минерального питания оказывает существенное влияние на качество зерна При применении азотных удобрений, оптимальных сроках и формах их внесения происходит значительное увеличение белка, за счет наиболее ценной его фракции, а также аминокислот в аерне риса

Список

основных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Рамазанова С. Б. Зависимость величины и качества урожая риса от сроков внесения азотных удобрений//Вестник с. -х. науки. Ы. ,1964. N 5. С. 17-18.

2. Айтбаев У., Рамазанова С. В. Влияние азотных удобрений на урожай риса в условиях Нэыл-Ординской области//Вест-НИК с.-X. науки. Алма-Ата, 1965. N6. С. 26-31.

3. Рамазанова С. Б. Взаимосвязь между содержанием основных элементов питания в почве и выносом их урожаями с.-х. кудьтур//Теэ. докл. Регионального совещания по итогам работы участников геосети опытов с удобрениями республик Средней Азии и Казахстана Фрунзе, 1973. С. 70-71.

4. Рамазанова С. Б. Изучение влияния сульфата аммония я мочевины на обмен веществ, урожай и качество риса// Вопросы физиологии питания основных с.-х. -культур. Труды ВИУА. 1974. ВЫП. 54. С. 109-116.

' 5. Рамазанова С. Б. Разработка физиолого-биохкмическшс основ отзывчивости селекционных образцов риса на высокие до-еы минеральных удобрений//Кр. отчет о н. -и. работе по рису в

- БЗ -

СССР за 1971- 1975 гг.* Краснодар, 1976. С. 208-210.

6. Рамаэанова С. В. , Нургиэаринов А. М-. Вьшос основных элементов питания урожаем риса в низовьях р. Сырдарьи//Тоз. докл. Итоги повышения эффективности применения удобрения в республиках Средней Азии и Казахстана Целиноград, 1977. С. 81-82.

7. Рамазанова С. К Влияние азотных удобрений на устойчивость риса к полеганию//Сельскохоэяйственная информация. Алма-Ата. 1977. С. 2-3.

8. Рамазанова С. Б. , Курамысов А. А. Продуктивность сортов и образцов риса в зависимости от уровня азотного питания //Вестник с.-х. науки Казахстана. Алма-Ата, 1977. N12. С. 32 -37.

9. Рамаэанова С. К Влияние уровня азотного питания на содержание аминокислот в зерне различных сортов риса. В сб. науч. тр. Каз НИИ риса. Вопросы рисосеяния в Казахстане. Ал-ма -Ата, 1978. С. 105-110.

10. Котлярова Л А. , Рамаэанова С. Б., Абилдаева Ж. Пора-жаемость риса фузариозом// Вестник с. -х. науки Казахстана Алма-Ата, 1978. N 7. С. 50-52.

11. Рамаэанова С. В., Нургиэаринов А. )1, Вильгельм Ы. А. Баланс азота, фосфора и калия в земледелии Кзыл-Ординской области/Вестник с. -х. науки Казахстана Алма-Ата, 1979. N5. С. 13-17.

12. Рамаэанова С. К Влияние азотных удобрений на химический состав и качество риса В сб. науч тр. Кав НИИ риса Особенности технологии возделывания риса на юге Казахстана Алма-Ата, 1979. С. 65-72.

13. Рамазанова С. Б. , Курами.юв А. А. Отзывчивость сортов и образцов риса на уровень обеспеченности азотом в условиях Кзыл-Ординской области. В сб. науч. тр. Каз НИИ риса Особенности технологии возделывания риса на юге Казахстана Алма-Ата, 1979. С. 97-101.

14. Рамазанова С. Б. Влияние возрастающих доз азотных удобрений на формирование урожая риса//Сельскохозяйственная информация. Новое в земледелии. Алма-Ата Январь. 1980. С. 3 -б.

- 54 -

15. Радазанова С. Б. Сортовая отзывчивость растений риса на азотные удобрения в низовьях р. Сырдарьи//Тез. докл. Всесоюзного н. -тех. совет. Пути повышения продуктивности земледелия и почвенного плодородия и задачи геосети опытов с удобрениями в 11 пятилетке. М. ,1980. С. 109-111.

. 16. Рамазанова с. Б., Вильгельм М. А. Морфофизиологичес-кая изменчивость риса псд влиянием азотных удобрений. В сб. науч. тр. Каз НИИ риса. Повышение эффективности рисовых комплексов в Казахстане. Алма-Ата,1981. С. 53-59.

1?. Рамазанова С. Б., Нургизаринов А. М. Применение удобрений и урожайность риса в Кзыл-Ординской области. В сб. науч. тр. Каз ИМИ риса. Повышение эффективности рисовых комплексов в Казахстане. Алма-Ата. 1981. С. 59-67.

18. Рамазанова С. Б. Морфофизиологическая изменчивость риса под влиянием азотных удобрений//Доклады ВАСХНИЛ 1982. N 8. С. 18-20.

19. Рамазанова С. Е 0 закономерностях действия азотных удобрений на • продуктивность риса//Вестник с. -х. науки Казахстана. Алма-Ата, 1982. N 10. С. 26-28.

20. Рамазанова С. Е , Курамысов А. А. Биологические особенности риса В кн. Рис в Казахстане. Алма-Ата, 1982. С. 1625.

21. Рамазанова С. Б., Вильгельм ML А. Особенности формирования элементов продуктивности риса при разлиодых сроках внесения минеральных удобрений. В сб. науч. тр. Каз НИИ риса интенсификация производства риса в Казахстане. Алма-Ата. 1983. С. 60-67.

22. Рамазанова С. Б., Аскарова У. , Верещагин Г. А. Биохимическая оценка селекционных образцов риса В сб. науч. трГ Каз НИИ риса Интенсификация производства риса в Казахстане. Алма-Ата, 1983. С. 112-116.

23. Курамысов А. А., Рамазанова С. Б. Урожай сортов и образцов риса в зависимости от способов внесения азотных удобрений. В сб. науч. тр. Каз НИИ риса. Интенсификация производства риса в Казахстане. Алма-Ата, 1983. С. 76-81.

24. Айтбаев U.A.', Амандыков A.A., Курамысов A.A., Рамазанова С. Е// Рекомендации по возделыванию риса в Кэыл-Ор-

- 66 -

динской области. Кзыл-Орда, 1983. 70 с.

25. Алимбетов К. А. , Рамаэанова С. Б., Тургаев К Т. Рабочий дневник рисовода. Алма-Ата, 1984. 16 с.

26. Рамаэанова С. Б. Формирование ассимиляционной поверхности листьев риса при различных сроках внесения азотных удобрений//Доклады ВАСХНМ 1984. N 3. С. 12-15.

27. Айтбаев М. А., Рамаэанова С. К Удобрение рисовых полей. В кн. Справочная книга рисовода Алма-Ата, 1985. С. 40.

28. Рамазанова С. Б. , Вильгельм М. А. Эффективность применения минеральных удобрений под рис//Веотник с. -х. науки. М. ,1986. N 5(356). С. 44-49.

29. Куперман Ф. М., Рамазанова С. Е , Вильгельм М. А., Му-рашев К Е //Штодические рекомендации по проведению контроля за ростом и развитием риса. Алма-Ата, 1986. 21 с.

30. Рамазанова С. Б. , Айтбаев М А.. Тныштыкбаев Е. К Внедрение дифференцированной системы применения удобрений под рис. В кн. Комплексная программа по ускорению научно-технического прогресса в сельском хозяйстве Кзыл-Ординской области на 1986-1990 годы и на период до 2000 года Алма -Ата, 1986. С. 25-27.

31. Алимбетоа К А., Рамазанова С. Б., Тныштыкбаев Е. а Интенсивная технология возделывания риса В кн. Комплексная программа по ускорению научно-технического прогресса в сельском хозяйстве Кзыл-Ординской области на 1986-1990 годы и на период до 2000 года Алма-Ата, 1986. С. 34-38.

32. Алимбетов К. А. , Рамазанова С. К , Курамысов А. А. и др. //Рекомендации по возделыванию сорта риса Маржан в Кзыл-Ординской области. К8ыл-0рда,1987. 10 с.

33. Рамазанова С. К , Вильгельм и. А.. Жумадуллаев К Применение удобрений и урожайность сельскохозяйственных культур в Кзыл-Ординской области. В сб. науч. тр. Кае НИИ риса Алма-Ата. 1987. С. 9-18.

34. Алимбетов К. А.. Рамазанова С. Е ' Слагаемые урожайности. В кн. Интенсивная технология - ключ к высоким урожая«, Алма-Ата, 1987. С. 15-36.

35. Алимбетов К. А.Рамаэанова С. Б., Курамысов А. А. и др.//Технологическая схема интенсивного возделывания риса по

предшественникам. Алма-Ата, 1988. 12 с.

36. Алиыбегов К А., Рамазанова С. Б. , Курамысов А. А. и др. //Рекомендации. Интенсивная технология возделывания риса в Казахстане. Алма-Ата, 1988. 21 с.

37. Рамаэанова С. Б., Вильгельм М. А. Применение удобрений и урожайность сельскохозяйственных культур в Каыл-Ор-динской области//Вестник с. -х. науки Казахстана Алма-Ата, 1989. N 3. С. 37-40.

38. Алимбетов К. А. , Рамазанова С. Б., Амандыков А. А. и др. //Интенсивная технология возделывания риса. Рекомендации по системе ведения отраслей агропромышленного комплекса Кзыл-Ординская область. Алма-Ата, 1991. С. 83-91.

39. Айтбаев U. А., Рамазанова С. В. Система удобрений// Рекомендации по системе ведения отраслей агропромышленного комплекса. Кзыл-Ординская область. Алма-Ата, 1991. С. 111 -115.

40. Рамазанова С. Б., Шермагамбетов К. Использование ри-■?ом азота удобрений в зависимости от норм, сроков, способов их внесения//Бесгник с.-х. науки. Алма-Ата, 1992. N 5. С. 36 -40.

41. Рамаванова С. Б. Использование азота удобрений рисом в зависимости, от доз и способов внесения//Агрохимия. 1993.

N 2. с. 16-га

42. Ра«азакова С. Б. Сортовые особенности использования азота удобрений рисом//Агрохимия. 1993, N 3. С. 8-10.

- 3 -

- разработать метода восстановления Енеиних динамических воздействий на оснозэ МГЭ;

- разработать алгоритмы, позволявшие реализовать предлагаемые методы;

- разработать пакет прикладных программ для ЗЕ!Л, реализующих предлагаемые методы;

- выполнить численнуз проверну точности и эффективности предлагаемых методов на модельных задачах;

- проиллюстрировать прэдлогсенныэ методы за примерах расчета.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА состоят з решении еоеой научно-технической

проблемы, имещей важное прикладное значение - разработке численных методов решения обратных задач расчета соорузений.

На ссновэ метода конечных элементоз ( ЖЭ ) разработан численный метод восстановления внешних статических воздействий на одной части сооружения по результатам измерений на другой его части. Предлозены эффективные алгоритмы численной реализации метода. На основе предложенного метода разработана методика определения физико-механических свойств звса мезду элементами составной конструкции.

На основе метода граничных элементоз ( ЖЗ ) разработан численный метод восстановления вивших статических воздействий на одной части сооружения яо результатам измерений на другой его часта. Решение получено на основе прямого и непрямого ?.!ГЭ. Рассмотрены особенности совместного использования Ж и МГЭ для восстановления внешних воздействий.

Разработаны предложения по численным методам восстановления внешних динамических воздействий по результатам измерений на по-

верхносги сооружения. Для дискретизации задачи использован ЫГС Предложены два подхода к решению задачи. Первый подход основан I прямых методах интегрирования дифференциальных уравнений двике кия, таких как метод центральных разностей, мзтоды Хаболта, Нь кмарка, б - метод Вилсана и др. Второй подход предлагает решение собственных формах колебаний и основан на решении интегральног уравнения, полученного из интеграла Дюамвля.

Разработаны предложения по численным методам восстановлена внешних динамически, воздействий по результатам измерений на по вархности сооружения. Для дискретизации задачи использован МГЭ Решение выполнено на основе трех разновидностей МГЭ. В перво! случав используются интегралы зависящие от времени. Численное интегрирование по временной переменной осуществляется также как з по пространственным координатам. Во втором случае для исключение переменной по врэмэни используется преобразование Лапласа. Е третьем случае инерционный интеграл аппроксимируется с помощы специальных интерполирующих функций, позволяющих подучить матрицу коэффициентов аналогичную матрице масс в МКЭ.

ОБОСНОВАННОСТЬ И ДОСТОВЕРНОСТЬ научных положений и прикладных результатов работы обеспечивается корректным применением математического аппарата, а такав использованием в качестве исходных данных результатов решения прямых задач с последующим сопоставлением результатов решения обратных задач с исходными данными прямых.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. На основе предложенных методов, разработан программный комплекс, позволяющий восстанавливать различные вида Енеишшс воздействий по результатам измерений. Кош-

леке зсЕслъзув? з£фэкт:гзш.,е алгоритмы я межэт решать задачи с большим числом неизвестных. Размерность задачи ограничена лишь сбъэмсм ст.сп дисков ЕВУ. Кс:.*ш:енс глезе? ::спольгсззтъся для резания широкого круга зазных задач практического л научно-исследовательского характера, таких как уточнение нагрузок, действующих на сооружения з процесса их реконструкция, оптимизация формы конструкций, уточнение расчетных схем новых типов конструкций по результатам их экспериментальных исследований, определение различных видов внешних воздействий на сооружения.

НА ЗАЩИТУ 5ККССЯТСЯ следухааз научные подезеная:

- метод восстановления внешних статических зоздэйстзий на сенезэ МКЭ;

- :летод восстановления внешнее статичесхп воздействий на основа прямого я непрямого МГЭ;

- метода восстановления внешних данкагеесгах воздействий на основе ?ЖЭ с помопыэ загознх методов интегрирования уравнений движения:

- методы восстановления внешних динамических воздзйстний на основе УКЭ с использованием разложения по собственным формам колебаний;

- метода восстановления внешних динамических воздействий на основе МГЭ с использованием дискретизации интегралов по времени;

- методы восстановления внешних динамических воздействий на сснозе МГЭ с использованием преобразования Лапласа;

- методы восстановления внешних динамических воздействий на основе ЖЭ с дискретизацией инерционных знтегрздоз и получением матрицы масс граничных элементов;

- б -

- программный комплекс, реализующий предложенные алгоритмы.

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ. Результаты исследований использовались для расчетов при реконструкции хирургического отделения терапевтического корпуса республиканской больницы в г. Уфе, а также при определении дополнительных воздействий на фундаменты крупнопанельных зданий серии 108 при локальном нарушении контакта фундаментов с основанием выполненных в институте "Башкиргравданпро-ект".

ПУБЛИКАЦИИ. Основные положения работы опубликованы в 12 статьях и одной монографии.

АППРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты, подученные в работа, докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах и .:„ г.лях: межвузовском семинаре " Численные методы строительной механики" под рук. профассоров Л.А.Розина, Р.А.Хвчумова, Н.Н.Шапошникова, г. Москва; семинара "Механика деформируемых тел и расчет сооружений" под рук. проф. А.В.Александрова, г. Москва; научно-исследовательском семинаре кафедры "Механика композитов" Ми...; зского государственного униварситата под рук. проф. Б.Е.По-Оедрл, г. Москва; научно-технической конференции по расчету пространственных сооружений, г. Ростов-на-Дону; Х-м научном семинаре "Методы потенциала и конечных элементов в автоматизированных исследованиях инженерных конструкций", г. Санкт-Петербург;

СТРУКТУРА И ОБ'ЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы, включапцэго 380 наименований и приложений, содержит 28 таблиц и Т5 иллюстраций. Содержание работы изложено на 389 страницах машинописного текста.

Автор выразает глубокую благодарность заведующему кафедрой САП? 'ШИГа, своему научному консультанту академик? Мелсдународнсй академии информатизации, доктору технических наук, профессору Николае Николаевичу Шапошникову за постановку задачи, ценные совета л постоянное внимание к работе. Автор такав признателен прсф. Б.Я.Лгяюникову за большее количество замечаний, способствовавших существенному улучшения работы.

ЕО ЕЕЕДЕНШ! обосновывается актуальность выбранной темы исследований, а также приводится краткое содержание работы.

3 ПЕРЕСЯ ГЛАВЕ выполнен обзор методов решения обратных задач. В ней рассматриваются особенности обратных задач, связанные с некорректностью их постановки, приводятся обзор исследований по решения обратных задач механики деформируемого твердого тела и расчета сооружений. Поскольку обратные задачи по своей постановке является некорректными, то рассматривается методы некорректно поставленных задач.

Различные численные метода расчета сооружений развиты в работах. А.В. Александрова, К.Батз, П.Бэнэрджи, 3.3.Болотина, К.Бреб-бяа, Ю.З.Еерхзского, Е.Еилсона, А.О.Больмира, Р.Галлагера, О.Ненкенича, Б.Я.Лащеникоза, ВЛЛячэнкова, О.Одэна, З.А.Постно-ва, З.Д.Райзера, А.Р.Ржанишна, Л.А.Розина, А. С. Сахароза, Н.К.Складнева, А.Ф.Смирнова, З.Тэдлэса, В.Я.Травула, А.П.Фалина, А.И.Цейтлина, Н.Н.Шапспникова и др.

Метода решения некорректно поставленных задач математической физики разрабатываются в работах М.А.Алексидзэ, О.У.Алкфанова, З.Я.Арсенина, А.Б.Еакушинского, А.Л.Бухгэйма, ГЛ.Вайникко, З.З.Засина, Ю.Л.Гапоненко, В.Б.Гласко, А.Г.ГоЕчарского, И.Н.'Лва-нова, М.М.Лаврентьева, В.А..\!срозоза, В.Г.Романова, А.Н.Тихоно-

ва, А.Г.Яголы, В.Г.Яхно и др.

Метода решения обратных задач механики рассматриваются в работах А.С.Галиуллина, Г.Гладуэлла, Р.В.Гольдштейна, А.Н.Евстафьева, О.А.Киликовской, М.Г.Крейна, Ж.Лагранжа, В.А.Ломазова, И.Ыасуды, Е.С.Осипова, А.Пуанкаре, М.Танаки, В.А.Травуша, А.И.Цейтлина и др.

Отмечается, что численные методы решения прямых задач расчета сооружений разработаны хорошо, достаточно полно разработана теория некорректно поставленных задач, являющихся теоретической базой для разработки методов решения обратных задач, имеются работы посвященные решении обратных задач механики. Однако отсутствуют численные методы, позволяющие с единых позиций решать обратные задачи для широкого круга обратных задач расчета сооружений.

В конце главы делаются выводы, а также формулируются цель работы и задачи, которые необходимо решить для ее достижения.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ разрабатывается метод восстановления внешних статических воздействий. Для дискретизации континуальной задачи используется МКЭ. Рассмотрим линейно деформируемое тело V с границей Г. В общем случае может быть четыре типа граничных участков с различными условиями Г1, Г2, Г3, Гд таких, что Г = Г.,+ Г2+ Г3+

+ Г4 "

Примем следующие обозначения для граничных участков:

Г1 - участки, на которых не известны значения перемещений и известны значения поверхностных напряжений;

Гг - участки, на которых не известны значения напряжений и известны значения перемещений;

Г3 - участки, на которых нэ известны ни значения напряжений,

ни значения перемещений;

Г, - участки, на яотогах известны и значения перемещений и л ■*

значения поверхностных напряжений.

Разобьем тело на конечные элементы ( КЗ ) и составил матрицу жесткости ( за ) конечноэлементного ансамбля. Как известно, при использовании МКЭ кинематически граничные условия обычно учитывается следупцим образом. Заданное перемещение умножается на соответствующий эму столбец МН, и результат переносится а правуя часть системы уравнэний, а соответствуящее этому перемещению уразкэние удаляется из системы. Таким образом, в дальнейшем в узлах третьего типа будем рассматривать только статические граничные условия.

В этом случае разрешающая система уравнений МКЭ будет иметь

вид:

К11 Н,3 К13 р,

и* кгз ^23 ч • "г

К31 нзг кзз Рз

( 1 )

где элемента с индексом 1 относятся к участкам Г , элемента с индексами 2 относятся к участкам Г1, а элементы с индексам 3 относятся к участкам Гд .

В системе блочных уравнений ( 1 ) неизвестными является и1 , и^ и р1 , а известными - ^ , р2 , р3 . Введем обозначения:

11

к

к.

11 12 ^2

12

К13

^1= [ «31 «зз1 г *зз = Кзз ;

Р„ =

Р1 Рг

и

"г

Тогда система уравнений ( 1 ) примет вид:

Й11 *12 к • и а Ра

*г1 ^2 Рз

Используя процедуру редуцирования, исключим неизвестные и

а

в результате имеем:

-1

< ^г - н11х н12> " "з = Р3 ~ н21" Н,Г Ра < 3 )

После преобразований получим:

*м" Ра = Рз - < - Н2,* Н12 ^ < 4 )

Поскольку ра = { р1 р2 } , то матрицу й21 * н удобно представить в виде:

1 Ег1к Ни 3 = [ А 3:1

( 5 )

где число столбцов в матрица А разно числу членов вектора р1 , а число столбцов з матрице Б - -телу членов зектсра р, В этом случае ( 5 ) маяно преобразовать к гиду:

-1

А - р, = Р3 - ( Н^г - Нг1* йпх Н1а) « и3 - 3 х р2 ( б )

Рекз систему уравнений ( б ) и тгслставпЕ значения р, з ( 1 ) коано решить ез относительно и1 и и_, и, таким, образом восстановить неизвестные граничные условия и определить напряженно - деформированное состояние конструкции.

Однако, уравнение ( б ) нзеозкойно решить традиционными мв-~одами рЗЕеклд систем ллнайних алгебраических уравнений. Это обусловлена следунщими причинами.

Во-первых, в общем случае матрица А не является квадратной. Квадратней она является лись в тем случае, когда число точек с переопределенными и нвелредзлэнными граничны™ условия:,к равно ¡ленду собой.

Ео-втсрнх, даго при квадратной матрице А она сказывается плохо обусловленной, и решение системы уравнений ( б ) неустойчиво. Эта неустойчивость объясняется тем, что при постановке задачи была нарушена прпчигшо-слэдзтвзЕная связь, поскольку по замеренным пзреглэщекиям (слздствия) определяется граличЕне условия (одна нз причин). Такая постановка задачи является некорректной. В связи с зтим воспользуемся методом регуляризация А. Н. Тихонова, разработанным для решения нэкеррэктно поставленных задач.

Для сокращения дзлькейхих закладок зввдгм обозначение:

1 = р3 - ( R22 - R^» H1S¡ ) , U3 - S « p2 ( 7 )

В этом случав уравнение ( б ) примет вид:

А » р, = I ( 8 )

Введем сглаживающий функционал Тихонова:

а гг

И ( р, ) = I А ' Р, " í I + а | р ¡ (9)

где | . | - евклидова норма вектора;

а - параметр регуляризации. В этом случае задача решения системы уравнений ( 3 ) может быть заманена на задачу минимизации функционала ( 9 ):

а

р1 = arg luí М ( р, ) ( 10 )

Экстремаль функционала может быть найдена как решение уравнения Эйлера:

т т

(А«А t а I ) > р = А. * I (11)

где а - параметр регуляризации;

Выбор параметра регуляризации осуществляется в соответствии с принципом обобщенной невязки. В качестве функционала обобщенной невязки будем использовать выражение:

P-rjС а. ) = I Ah* p" - fQ |2- ( 0 t h | p J )2 ( 12 )

где Q - погрешность правой части системы уравнений ( б );

П - погрешность оператора системы уравнений ( б ).

Погрешность, характеризуемая величиной, связана с погрешностью показаний измерительных приборов, которыми определяются перемещения частей конструкции и нагрузки, действующие на нее.

Погрешность, характеризуемая величиной h зависит от двух факторов. Первая часть погрешности характеризует различия между реальной конструкцией и ее расчетной моделью. Вторая часть погрешности зависит от погрешности дискретизации ( погрешность перехода от континуальной модели к ее дискретному аналогу ).

Для данной задачи принцип обобщенной невязки можно сформулировать следующим образом:

- если I 1в | « О, то = 0;

- если g rQ | > 0, то :

а - если найдется а* > 0 такое, которое является корнем уравнения р^ ( а ) = 0 , то в качестве решения берется

Pi :

б - если а ) > 0 для всех а > О , то приближенное

решение принимается равным р = lira pf.

а -*■ о+о

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ разрабатывается метод восстановления внешних статических воздействий. Для дискретизации континуальной задачи используется прямой и непрямой МГЗ. Рассмотрим линейно деформируемое тело V с границей Г. Как и во второй главе будем полагать, что в общем случае может Сыть четыре типа граничных участков с

различными условиями Г), Г2, Г3, Г^.

В случае отсутствия объемных сил основные уравнения МГЭ мо гут быть записаны в виде следующих интегральны* уравнений:

и± ( X ) =

и13 ( х ) Ф3( 5 ) аг ( 5 ) ( 13 )

Рг( X ) = с ср± (X) +

Р13 ( I. X ) с ) ИГ ( 5 ) ( и )

Значение коэффициента с зависит от формы границы тела. Поскольку граница рассматриваемой нами конструкции может состоять из участков четырех типов, то выражения ( 13 ) и ( 14 ) можно записать следующим образом:

и. ( х > = £

си= 1

и13 ( Е, х ) Фл( 5 ) ОТ ( 6 ) +

Е

0=1

и1л ( е, x ) ф3( е ) от ( е ) +

+ Е

7=ы

и1;,( ) ) ЙГ Г ( ? ) +

0=1-1

и13 ( х ) ф-,с ^ ) с1Г ( 4 )

р ( X ) = с ф ( 5 } + 2 ^ а=1

Р1Ч ( Е, х ) ф ( 5 ) аг ( 5 ) +

и

1ге

Р13 < 5, X ) ф;,( 5 ) аг ( 5 ) +

+ + ер

7=1

Р13( 5Д ) Ф ( И ® ( П +

а 0=1

5?

г1

Р±ц ( 5, х ) ФЛ 5 ) АГ ( е ) +

( 16 )

В случае веля участков какого-либо типа будет несколько, то соответствующий интеграл доляен быть заменен на сумму интегралов, е которой суммирование Евдется по всем участкам данного тела.

Разобьем границу на граничные элементы, которыэ могут быть самой различной формы. Перемещения и усилия в элементах будем аппроксимировать с пемещьл интерполяционных функций. Функция ф , представляющая собой фиктивную нагрузку или функцию источника, такзе могет бнть аппроксимирована с помощью интерполяционных функций через ее узловые значения:

т и

ф = ф X ф

( 17 )

В этом случае выражения ( 15 ) и ( 16 ) мояно соответственно записать:

Н1

и = £ ( 3=1

N3 * £ (

3=1

и* Фт ЙГ ) ф" + Е (

3=1 N

и фт аг ) ср" +

ч

Р = 0оФ + Е ( 3=1

и фт йг ) ф" 4 2 (

I з=1 '

и* Фт ЙГ ) (¡Р- ( 18 )

р шт аг ) ф"

г?

1,2 г.

+ Е ( Р ®

3=1

+ Е (

3=1

Р* фт йГ ) ф" + 2 (

3=1

р* Фт сЗГ ) ф" +

р Фт ОТ ) ( 19 )

где ^, Иг, , - число степеней свобод в узлах границы, относящихся к первому, второму, третьему и четвертому типу граничных условий соответственно. Если интегралы в выражениях ( 18 ) и ( 19 ) вычислить численно, то эти выражения в блочно - матричном виде можно записать следующим образом:

А11 А12 А13 А1Д - и1

А21 А22 Агз А2Д X <рг

А31 Азг Азз АЗД Ч>3

АД! Адг А43 Адд <Рд ид

( 20 )

В11 В12 В13 ВЫ <?1

В21 В22 В23 В2Д .4 •

В31 В32 взз взд

ВД1 В42 вдз вдд <Рд Рд

где индексами 1, 2, 3, 4- обозначены элементы, относящиеся к узлам с первым, вторым, третьим а четвертым типами граничных условий соответственно. Диагональная матрица 0о (19) из входит з матрицу Б з качестве слагаемого.

Если из уравнения ( 20 ) выразить значения и подставить их в (21 ), то в результате получим уравнение:

3,2 Б13 °1Д и1 ?1

В21 В23 X 1 рн

В31 °32 Взз взд Из Рз

°42 Бдз Вдд и4 Рд

( 22

где

вп Б13 В13 °1Д

Бг, Бзн В23 Бзд

П31 В32 С33 ВЗД

ВД1 ^ пдз °дд

В11 В12 З13 В1Д

В21 В22 В23 в24

В31 В32 З33 3ЗД

ВД1 ВД2 ВДЗ В44

А11 А12 А13 А1Д

А21 ¿гз Агз А2Д

А31 А32 Азз Азд

А41 А42 Адз Адд

( 23 )

X

Основное исходное уравнение прямого МГЭ можно записать в следукшем виде:

с±3СО и3(5) +

р*3( Е, I) и3(Е)йГ(£)

и*3( е, и р3(5)сзг(£) +

и*3( г, х) ®а(г) йУ(г) ( 23 )

Г V

Не снижая общности будем считать, что объемные силы

отсутствуют. Если, кроме того, учесть, что имеются граничные

условия четырех типов, то уравнение ( 23 ) можно записать в виде:

+ Е

а=1

с1а(Е> иа(£) ++

Р* (£,2) и (Е)бГ(Е) + Е 3 Р=1.

р;з(Е,х) и3(£)бГ(И +

гР

г

+ Е 7=1

Р* (1,1) и(Е)ОГ(Е) + Е 13 -1 0=1

г!

= Е

а=1

и* (Е.х) р.(Е)бГ(£) + Е 3 Р=1.

и*3(£,х) р3(£)(ЗГ(£) +

г

+ Е 7=1

и* (Е.х) р1(Е)0Г(Е) + Е

а 0=1

и*3(Е,х) Р3(Е)ЙГ(Е) ( 24 )

Г7 гб

3 4

В случае если участков какого-либо типа будет несколько, то

соответствующий интеграл должен быть заменен на сумму интегралов,

в котором суммирование ведется по всем участкам данного типа.

Разобъем границу рассчитываемого тела на граничные элементы. Выразим перемещения и усилия в произвольной точке границы Г через их узловые значения посредством интерполяционных функций. В этом случае выражение ( 24 ) можно записать следущим образом:

с0 и + Е (

,

п

р* ф аг ) и + е ( 3=1

р* ф аг ) и +

+ 2 ( 3=1

Т и ^4

Р* ф аг ) и + 2 ( з=1

гз3

= Е ( 3=1 .

и ® аг ) р + Е ( ¿=1 .

+ Е ( ¿=1

г?

и о аг ) р + Е (

3=1

г|

р* ф 6Г ) и =

и Ф сЗГ ) р +

, т п

и О СП? ) р ( 25 )

•рЗ т>3

А3 4

Если интегралы з выражении ( 25 ) вычислить численно, то это Быразвние можно записать в блочно-маттачном виде:

нп Н12 Н13 и1 _С1 ГО С13 С14

Н22 йгз НЕ4 X. "г сгз С34

нзз нзз Н34 азг ^33 °34

Н43 Н43 Н44 и4 С43 С44

Р1

Рг

( 26

х

Р

3

р

4

Уравнение ( 26 ) можно преобразовать к виду:

Б,2 В13 С,4 п1 Р,

°21 Вгг В23 °24 Ж "г Рг

С34 Рэ

влг ВЛЗ СД4 ил Р 4

( 27 )

где:

С11 °12 °13 С14

°21 В22 С23 В24

С31 °зг °зз В34

°41 С42 °43 В44

-1

С11 °12 С13 °14 °22 Сгз сг4 °31 °32 С33 С34 °41 °42 С43 °44

Н11 Н12 Н13 Н14

Ег1 нгз Н24

Н31 Н32 н33 Н34

Н41 Н42 Н43 Н44

Систеглы ( 22 ) и ( 27 ) имеют одинаковую структуру, и хотя коэффициенты Б входящие в них численно на равны между собой, поскольку они получены разными методами, они обозначены одинаковыми буквами потому, что дальнейшие преобразования одинаковы для ( 22 ) и для ( 27 ).

Рассмотрим решение системы ( 27 ). Неизвестными в ней являются векторы р2 , р3 , и} . ^з •

Исключив по Гауссу первый блок системы, получим:

Нгг Янз ^4 "г 32

й32 »33 *34 - = . Зз

«42 й43 й44 и4 34

где

*Н2 Н23 Н24

й33

НД2 *43 Й44

21

31

41

-1

°22 пвз В24

В32 сзз В34

°42 С43 344

Э13 314

■ -

32

33 Рз ' - С31

34 Рд °41

[30 " Р1

( 29 )

30 )

Исключив второй блок системы ( 27 ), получим:

Кзз НЗД

Н

44

И,

( 31 )

где:

32

42

и,

( 32 )

4

4

В системе ( 32 ) неизвестными являются векторы и 13 , а известными и,и Снова, используя процедуру редуцирования, исключим кеизвестные, соответствующие вектору ^ :

< й44 " ПЛЗ' НЗЛ) " ^ = Х4 - Н43Х ^З' *3 < 33 >

или:

г » г- = д ( 34 )

где:

Р = НЛЗ» Н^з ( 35 )

Ч = Г4 " < н44 " Н43* *34 > - и4 С 36 )

Для решения ( 34 ) сформируем сглаживающий функционал Тихонова:

а г г

М ( 13 ) = | Р » 13 - я | + а | Г3| ( 37 )

Минимизация функционала ( 37 ) позволяет определить вектор 13 . Параметр регуляризации определяется в соответствии с методом обобщенной невязки. Последовательность такого решения описана в гл. 2. После определения 13, из уравнений ( 27 - 32 ) можно определить неизвестные векторы и, , , р2 , р3 .

В конце главы обсуждаются особенности совместного использования МКЭ и МГЭ для восстановления внешних статических воздействий.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ разрабатывается метод восстановления внеш-

них динамических воздействий на осноге МКЭ. По результатам измерений, выполненных на одной части сооружения в определенные моменты зрембйй, восстанавливаются неизвестные нагрузки и перемещения, действующие на другой его части в те же моменты времени.

Первый подход к решения этой задачи ссноезн на шаговых методах прямого интегрирования. Учитывая, что в постановке задачи было отмечено наличие четырех типов граничных условий, основное дифференциальное уравнение движения для метода конечных элементов з блочно - матричном виде можно записать:

м м м ч

11 '12 13 14

ма1 Мг2 мгз м2Д

М31 М32 М33 ИЗЛ

М41 МЛ2 М43 М44

в в

°11 С12 °13 С14

Х- - + С22 С23 С24 к. ■

• • ■

С31 С32 °33 °34

и 0 с „ с. с и.

4 41 42 43 АЛ 4

Н1, Й12 *13 *14 и1 ?1

Н22 Н23 X ' Р2

Н31 Н32 Йзз *34 Рз

*Д1 *42 *43 *44 и4 Р4

( за )

Будем считать, что на каждом шаге по времени также как и ранее неизвестны и1 , , р2 , р , а изеэстны и^ , ид , р1 , р4, а также все перемещения, скорости и ускорения на всех предыдущих шагах.

Известно, что любой метод прямого интегрирования использует-.

- г* -

некоторую аппроксимацию ускорений и скоростей- В результате такой аппроксимации ускорения и скорости выражаются через значения перемещений в точках на двух или более соседних шагах по времени.

После подстановки таких аппроксимированных значений в уравнение движения, на каждом шаге по времени получается обычная система линейных алгебраических уравнений, решая которую можно определить перемещения, а затем скорости и ускорения.

Применяя аналогичный подход к уравнению ( 38 ), его можно свести на каждом шаге по времени к уравнению ( 27 ), решение которого было рассмотрено ранее.

Рассмотрим реализацию такого подхода применительно к методам прямого интегрирования на примере метода Ньшарка.

Начальные вычисления:

- формируются матрицы жесткости Н , масс М и демпфирования С;

- задаются начальные значения векторов перемещений.скоростей и ускорений ис , и0 ;

- выбирается временной шаг дг и вычисляются постоянные инте-

2

грирования ( принимается О » 0,5; а » 0,25 ( 0,5 + 0 ) :

- составляется эффективная матрица жесткости И :

И = И + а0Ы +■ 8,0 ( 39 )

- исключение из эффективной матрицы жесткости блоков, соответствующих тем узлам, в которых известна временная нагрузка и неизвестны перемещения:

^г Кгз Кгл ^г Кзз ^зд

К42 К43 К44

^22 ^3 Й24

йзг 5зз ^34

Й42 Й43 Й44

Н

41

СН,1] ' С Н,2 Н,3 Н14 3

( 40 )

- исключение из рассмотрения блоков матрицы жесткости, соот-ветствупцих тем узлам, в которых известны перемещения, но неизвестна внешняя нагрузка. Это осуществляется за счет отбрасывания

ненужных блоков К.

'22

к.

. к.

24

к,

'32

к

42

этой операции остается:

К

Кзз К34 К43 К44

В результате

( 41 )

- вычисление матрицы коэффициентов системы уравнений:

А = к43 " ' < 42 >

- вычисление вспомогательных матриц ? и (1, которые в дальнейшем будут использоваться в формуле (64) длй'вычисления <1 :

У = НП

( 43 )

3

О = К

дд

X. * К * К лз лзз з д

( )

Вычисления для кандого временного шага: - вычисление Еектора ро1: :

о*Ь

р = М (а и + а0 и + а и ) + +

t ..t

( а, и + а. и + а. и )

1 Д 5

( 45 )

- вычисление вектора эффективной нагрузки для тех блоков где известна нагрузка:

■ь+А-г

04

р + р

( 46 )

- вычисление вектона (1 : :

_ "Ь+ДЪ _ 1:+Д-й й = РА -?р. -х^ -СИд

( 47 )

- решение системы уравнений

А х 1.

t4.it

= й

( 48 )

методом регуляризации;

определение блока векторов перемещений

t+Дt

t+Дt -1 -ь+Д-ь

к = к,,« ( I,

- К * 1

1 * л

_иДъ

ир2

определение блоков вектора эффективной нагрузки р

_t+Дt

-ъ+Дг

Р2

Рз

^з

^2 К33

Кнл

К,

ЗА

йз,

-1

» 1НП] « { р^1" )

( 50 )

- определение блока вектора перемещений и1

t+At

,t+Дt

Н12 Н13 Н143"

); ( 51 )

- вычисление скоростей, и ускорений:

..ъ+Дй t+At ъ ..г

и = а0( и - и ) - а2 и - а3 и - а и ( 52 )

.t+Дt .г . . .-^Лг

и =и+аби+а7и (53)

Аналогично организовывается расчет и другрт методами прямого интегрирования. В диссертации изложены также алгоритмы с использованием метода центральных разностей и метода ХаОолта и др.

- 28 -

Следует отметить, что при вычислении ускорений с помощью коне чноразнсстных аппроксимаций по формулам (53) или (69) монет принести к потерэ устойчивости вычислений и необходима их регуляризация. В работе предлагается использовать экспериментальные значения ускорений, полученные с помощью сейсмоприемников.

Другой метод, позволяющий определить Енешнш нагрузку, является метод разложения по собственным фермам колебаний. Известно, что в соответствии с этим методом, система уравнений движения п-го порядка преобразуется к п независимым дифференциальным уравнениям. После решения этих уравнений результат преобразуется к исходному еиду.

В связи с этим рассмотрим сразу дифференциальное уравнение для системы с одной степенью свободы:

и + 2пи+ш^и=р(г)/т (54)

Решение прямой задач:! мозет быть представлено в виде интеграла Дюачзля:

-пъ

и = А * эЗл ( ш I + ф ) +

1

е ш

р (те) е з1л и ( г - т ) й т ( 55 )

При решении обратной задачи перемещения известны, а неизвестная функция нагрузки находится под знаком интеграла. Таким образом, для определения неизвестных нагрузок необходимо решить

о

интегральное уравнение типа свертки (55), которое является классическим примером некорректной задачи. Решение этого уравне-

ния можно записать в виде:

С + Ю>

р ( г, а ) =

1

2тс1

С(-з) е

-аЪ

Ь(з)+а(э +1)

и ( з ) йз

( 56 )

с-100

где а - параметр регуляризации, который определяется в соответствии с принципом обобщенной невязки.

В ПЯТОЙ ГЛАВЕ разрабатываются методы восстановления внешних динамических нагрузок на основе МГЭ. По результатам измерений, выполненных на одной части сооружения в определенные моменты времени, восстанавливаются неизвестные нагрузки и перемещения, действующие на другой его части в те же моменты времени. При решении таких задач использовались следующие разновидности МГЭ: МГЭ с использованием интегралов, зависящих от времени, МГЭ с использованием преобразования Лапласа, МГЭ с аппроксимацией инерционного интеграла.

МГЭ с использованием интегралов, зависящих от времени в качестве исходных данных использует следующее уравнение:

и 3 +

(зг аг

+ р

PjdT.lt +

[ «« из Чс +

- за -

и.

]+ (IV

( 57 )

Учитывая, что всего имеется четыре типа ГУ, уравнение (57) мокно записать в следушцем виде:

^"з®41 +

и. зг йг +

Ъ Г о 1

р, , и. аг ¿г +

— 3 4/

р.. и. сзг ск= =

*огз-г

Чг<

р.аг« +

^ Г1

и.р. саг й! +

X»; Л

И р3 сЗГ «И +

*оГз

ъ г

о 1 л

и1;3 ь^ йг аг + р

[ и, (IV +

13 3 "о

+ Р

[ и * ч0 й7

( 58 )

РазОьем границу рассчитываемого тела на ГЭ, и будем аппрок-

симировать усилия и перемещения в элементах с помощью соответствующих интерполяционных функций. Проводя численное интегрирование по элементам, уравнение (58) можно записать в виде:

1

ни Н12 «13 Н14 «11 С12 С13 С,4 Р1 ь(

Н21 Н22 Н23 Н24 Я • Нг _ С22 С23 С24 Я . Р2 ■ + Ь2

Н3, »32 Н33 Н34 °31 °32 сзз С34 Рз ьз

Н4, Н42 Н43 Н44 и4 С4, С42 С43 С44 ?4

< 59 )

Это уравнение с помощью элементарных алгебраических преобразований можно привести к виду:

- г

В13 °,4 и1 р,

^22 В23 °24 X - р2

»32 »зз П34 "з Рз

П41 В42 В43 °44 и4 Р4

( 60 )

где

вп

Бг1 Вгг Бгз В24

Б31 Взг Взз С34 °лг сдз

-1

С11 С12 Й13 С14

С21 сгг Сгз Сгл

С31 сзг Сзз

С41 °42 С43 с44

Нп нтг н13 н14 Н21 нгг нгз н24 Н31 нзг нзз Н34

Н41 Н42 Н43 Н44

( 61 )

- Г

?!

р„ _ • *г

Р3 Рз

р* Рд

-1 г «,

°11 а12 С1Э

сгз x •

С31 ( 62 )

»д 1

Система уравнений (60) аналогична система (22) и ее решение было описано з гл. 3.

МГЭ с использованием преобразования Лапласа предполагает следующую последовательность действий. Применив преобразование Лапласа к исходил?.! дифференциальным уравнениям динамической теории упругости, избавимся от производных по времени. Если перейти от пэрэмеиных я ж изображениям, то исходное уравнение МГЭ будет иметь следующий вид :

с,,

Т^йГ =

+

зу , ( 53 )

1 д ,,

Г Г Г

Учитывая, что при решении обратной задачи в общем случае

имеется четыре типа ГУ, уравнение (53) мохно записать в следующем

заде:

'13 ~3

Т4.?.ЙГ +

т13Еааг +

т 6Г

г.

р1лт3аг

?1Л й7

( 64 )

Разобьем границу рассчитываемого тела на ГЭ, и будем аппроксимировать усилия и перемещения в элемента! с помощью соответствующих интерполяционных функций. Проводя численное интегрирование по элементам, уравнение (64) можно записать в виде:

11

-

Нгл X 1 ?г

Н34 гз

Н44 *4

С4г

1

С1* Г1 Ь1

«24 Й34 Т2 Тз ' + Ьз

С,4

( 65 )

Это уравнение можно преобразовать к виду:

В,3 °14 Т1

°22 В23 °Н4 X - Р2 Т2

сзг взз °34 Рз Тз

°41 С42 »43 °44 ?Л Т4

( 66 )

где:

В11 °12 Б

Вгз Б

С32 Взз л

341 Здг °дз Б

д

34

С11 С12 С С1Д

С2Д

сзз °ЗД

СД1 сдг °ДЗ СДД

Н11 Н12 РМЗ 1 А

нгз Н23 "Л

нзг нзз тг "зд ( 67 )

НД1 ндг Кдз ндд

т л. , _1 т С,2 С,3 °14

ь ¡п "2. С23 сгд

ь ГР1 ± «л сзз °34

т гп X л СД1 СД2 сдз °44

( 63 )

X

Система уравнений (56) по сзсей структуре аналогична система (22) и решается методами, которые описаны в гл.З.

После определения изобрааений неизвестных граничных усилий и перемещений, выполняется обратное преобразование Лапласа и находятся значения усилий и перемещений. Поскольку известные усилия и перемещения задаются в еидв последовательности дискретных значений, и их аналитический вид неизвестен, то прямое и обратное преобразование Лапласа выполняется численно.

Рассмотрим МГЗ с аппроксимацией инерционного интеграла. Уравнение метода взвешенных невязок для уравнения равновесия «окно записать з виде:

11. II, . (IV = 0 ( 69 )

± к± '

^ 67 " Р

V V

Выразения для зашсящих от времени перемещений можно за-

писать в виде суммы произведений координатных функций I (2) не наизЕвстну» Функцию времени а (1):

иг ( г, г )

а^ ( I ) Г ( х )

( ТО )

Интегрируя правую и левую части (69) по частям и подставив ЕЫрахекие (70), а также учитывая наличие четырех типов ГУ, уравнение взвешенных невязок можно записать в виде граничных интегралов:

"'к! Ц1

"к! Р! ^

сЗГ

сЗГ

р, ЙГ + | Рм и± ЙГГ ч

Рк1 и, С31Т *

Р. . и <±ГГ ■+

л 1 1

-ч

сИТ

Р {

т>и ^ I -М -ц

Г.

ИГ

г ' 3

с, Т., , с!Г ] " ^

П т; г>Г +

с Ф» <

. Ч'. . ЙГ 1

рк. Фм аг ь

г

-•3

* а = О

1 ( 71 )

Разделим,границу рассчитываемого сооружения на ГЭ. в введем интерполирующие функции. 0 помощью когоршс 0удам ^^^

перемещения и напряжения на границе, в атом случае уравнение (Т1) примет вид:

Н1 «г

I 1 а Чс р Ч - X 1=1

£ с 6 р 4 ~ 1 [ 6 V р ч+

К-1 1=1 X 1

+ I 1 * V и Ч + I [ * и ч+

1=1 3 з

+ I 1ЬЧС"Ч* I ЧСПЧ +

К-1 1=1 1

1=1 1 "г *3

^ кИ

Н4 Н,

1=1

N.

-Г V 1 "I I ь Ц/ ч I1

3=1

К>1

N.

[¡1 Ц1 т, ]а ) { ¿')а = О

1=1 где

^ б К

С Ь 1

[и ] [ Ф ] аг

п

[ р ) с <5 ) аг

( 72 )

( 73 ) ( 74 )

После некоторых преобразований систему (72) можно записать в матричном виде:

ып М,2 »13 Н 1 4

м2, М22 ыаз «24 Я •

мзг мзз «34 "з

М41 М4г Ы4з «44 и4

НП н12 Н,з Н,4 и1

Н2, нгг Н23 Н24 X ■ "н

Н31 Нз2 Нзз Н34 "з

Н4, Н42 Н43 Н44 Ц4

С12 С,4

°22 °23 °24

сз: сз2 &33 С34

С4, С43 С44

Р2

< 75 )

Р

з

Р

л

где

__ _

М11 м12 i 4 =11 Н12 Н13 Н14. «1

М21 М22 мгз = р ( "Н21 Н22 нгз Н2Д S Фг

*31 М32 мзз *зд Й31 Н32 йзз Н34 Фэ

*41 МД2 мдз Мдд ЙД1 НД2 Н43 Н44 фд

G,1 G12 G13 G1 4 Qii Q12 Q13 Ql4

G21 G23 G22 G24 X \ ) * °21 ®22 Q24

G31 G32 G33 G34 Q31 Q32 ^33 Q34

G41 G42 Г» G44 % Q41 Q42 ^43 Q44

( 77 )

Систему (75), в свою очеиэдь, можно записать в виде:

*11 M,3 S14 U1 R,1 H12 R13 R,4

M21 V **22 M23 X« + ij "21 R22 «23 R24

M32 M33 M34 S E31 ñ32 R33 R34

*Д1 *42 M43 МД4 U4 R41 R42 R43 *44

u. ( Pi

Pa

"з Рз

ид рд

(78)

где:

*11 М13М13 М1Д

аЕ1 мга мгз мгд мзг *зз *зд НД1 адг Мдз мдд

и

-1

а12 G13 °1Д

G21 G22 G23 G24 G31 G32 G33 G34 °Д1 G42 СДЗ G44

M„ И1г М,з м1д

К21 М22 М23 МгЛ М31 М32 М33 МЗД МД1 «42 МДЗ МД4

(Т9)

X

39 - _

R,1 Ria R13 Н14 G11 G12 GnG 14 H11 H12 H13 «14

«гз «24 Gai G22 G23 G24 * H21 H22 H23 H24

R31 нзг R33 нзд G31 G32 °33 °34 H31 H32 йзэ H34 (80)

R4i Н42 R43 Я44 G42 Gi3 G44 *41 H42 H43 H44

Система уравнений (78) по своей структуре аналогична системе (38) и решается методами описанными в гл. 4.

В конца пятой главы описываются способы совместного использования МКЭ и МГЭ для решения обратных задач динамики.

В ШЕСТОЙ ГЛАВЕ описывается программное обеспечение дующее предложенные методы. На рис. 1 приведена укрупнен:ш.ч 'лок -схема разработанного программного комплекса. Все программное обеспечение реализовано на компьютере совместимом с IBM PC. В этой главе описываются также некоторые алгоритмы используемые в программах.

СЕДЬМАЯ ГЛАВА посвящена численным исследованиям и проверке предложенных методов. Для проверки методов использовалось сопоставление решений прямых к обратных задач. При этом, для рассчитываемого сооружения решалась прямая задача, затем результаты решения использовались в качестве исходных данных для решения обратной задачи. Качество методов определялось по близости исходных данных прямой задачи с результатами решения обратной.

Основным достоинством предложенных методов является способность восстанавливать неизвестные внешние воздействия при неточных исходных данных, то есть по результатам измерений, выполненных с определенной погрешностью. В связи с этим, методика провер-

Рис. 1

Укрупненная блок - схема программного комплекса для решения обратных задач расчета сооружений

ки методов должна быть модифицирована таким образом, чтобы учитывать эту особенность экспериментальных исследований. Такая модификация может быть осуществлена с помощью датчика случайных чисел. Генератор случайных чисел, реализованный на ЭВМ, моделирует случайную составляющую показаний приборов. Таким образом, при тестировании предложенных методов, посла решения прямой задачи в результаты ее решения вносятся возмущения, и затем эти возмущенные результаты используются для решения обратной задачи. В расчетах использовался датчик случайных чисел с нормальным ( га-уссоЕским ) законом распределения.

Метода решения на основа МКЭ тестировались на коробчатом сооружении, моделирущэм бескаркасное панельное здание, а методы решения на основе МГЗ тестировались на баяне-стенке, нагруженной в своей плоскости. Некоторые результаты таких расчетов приведены на рис. 2 и 3.

В целом результаты расчетов показали следующее. Методы являются устойчивыми к погрешностям измерений. При ухудшении точности измерений не происходит катастрофического расхождения результатов расчета с истинными значениями нагрузок. Вместе со снижением точности измерений плавно снижается точность результатов.

Бри удалении измерительных приборов от места приложения нагрузок происходит выравнивание восстановленных значений воздействий. Для нагрузок, которые имеют максимальные значения, восстанавливаются заниженные значения, для тех нагрузок, которые имеют наименьшие значения, восстанавливаются завышенные значения. Однако в целом, восстановленные значения нагрузок оказываются примерно статически эквивалентными фактически действующим нагрузкам.

Tfcouaantia

Номера точек О о ШЗо.со Ш0.01 S0.08 Я 0.10 ¡S3o.sc 323Иоо

?::с. 2 1р:п:ер зосстазовлелпя нагр/зок до ..¡КЗ прл разно:: точности измерении

При восстановлении динамических воздействий возникает одна особенность, связанная с тем, что на сооружение кроме внешних нагрузок действует еще и силы инерции. Алгоритм восстановления построен так, что сначала восстанавливается полная нагрузка ( вместе с силами инерции ), а затем из нее выделяется величина фактической внешней нагрузки. В тех случаях, когда инерционные силы намного превышают внешние нагрузки, последние могут быть восстановлены неверно. Такое положение возникает, когда инерционные характеристики сооружения таковы, что внешняя нагрузка оказывает малое влияние на характер движения конструкции, и оно совершает свободные колебания. В этом случае, хотя величины нагрузок могут достигать существенных величин, они все жа пренебрежимо малы, и не оказывают влияния на процесс колебаний. Перемещения же, в этом случае восстанавливаются попрежнему хорошо.

В ПРИЛОЖЕНИИ приведена методика решения рассмотренной ранее задачи, когда в качестве исходных данных используются на перемещения, а измеренные деформации. В этом случае получается система уравнений, аналогичная (22), но перемещения ид неизвестны. Показано, что при намерении деформаций неизвестный вектор можно выразить через известные перемещения , а также через величину ?3 . Выражение для и^можно записать в виде:

ид , а3 + А Г3 ( 81 )

После подстановки (81) в (33) видим, что а (33) попрежнему неизвестным является только вектор Г3 и дальнейшее решение осуществляется в то те последовательности. Во втором приложении при-

вздэеы акта внедрения некоторых результатов работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в данной работе разработаны численные метода, позвслязщиэ восстанавливать внешние статические и динамические воздействия на одной части сосрузения по результата;.! измерений выполненных на другой его части, разработаны соответствующие алгоритмы и создано программное сбеспэчение реализушее эти методы.

По результатам выполненных исследований moseo сделать следу-зздие выводы:

1. Разработан численный метод восстановления внешних статических воздействий на одной части соорузения по результатам измерений на другой его части. Для дискретизации задачи использован МКЗ. Предложены эффективные алгоритмы численной реализации метода. На основе преддогеннога метода разработана методика определения физика - механических свойств шиа меаду элементами ссставнсй конструкции.

2. Разработан численный метод восстановления статических внешних воздействий на одной части сооружения по результатам измерений Еа другой его части. Для дискретизации задачи использован МГЭ. Решение получено на основе прямого и непрямого МГЗ. Рассмотрены особенности совместного использования МКЗ и ЬЕГЭ для восстановления внешних воздействий.

3. Разработаны прэдлозения по численным методам восстановления знепних динамических воздействий по результатам измерений на

поверхности сооружения. Для дискретизации задачи использован МКЭ. Предложены дваосновных подхода к решению задачи. Первый подход основан на прямых методах интегрирования дифференциальных уравнений движения,таких как метод центральных разностей, методы Ха-болта, Ньюмарка, 9 - метод Вилсона и др. Второй подход предполагает решение в собственных формах колебаний и основан на решении интегрального уравнения полученного из интеграла Дюамеля. Методы представлены в виде алгоритмов пригодных для реализации на ЭВМ.

4. Разработаны предложения по численным методам восстановления внешних динамических воздействий по результатам измерений на поверхности сооружения. Для дискретизации задачи использован МГЭ. Решение выполнено на основе трах разновидностей МГЭ. В первое случае используются интегралы зависящие от времени. Численное интегрирование по временной переменной осуществляется так же как •> по пространственным координатам. Во втором случав для исключение переменной по времени используется преобразование Лапласа. I третьем случае инерционный интеграл аппроксимируется с помощы специальных интерполирующих функций, позволяющих получить матрицу коэффициентов, аналогичных.матрице масс в МКЭ. Рассмотрены особенности совместного использования МКЭ и МГЭ для восстановления внешних динамических воздействий.

5. На основе предложенных методов восстановления внешних воздействий разработаны алгоритмы позволяющие эффективно реализовать их на ЭВМ. Алгоритмы представлены в виде последовательности операций для каждого метода.

6. Разработан программных комплекс для ЭВМ реализующий гп ложенные алгоритмы. Комплекс разработан для персонального кс

ятера т:ша IBI ?С, но мехе? быть адаптирован и для других тип SEM.

Т. Еьлюлнена чисизнкая qposepi-ca то'-шссти л эффективнее

СЗ МОДАЛЬНЫХ З-ЗЗЗЧЗХ. E-3VЛЬТЗТЫ ГГС'л^Зь*

гшвз&гз, что ses прэдлсаэннне методы язлязтея уетойяивнма. То ность восстановления зависит от многих факторов. Точность носот; нозления воздействий поншаэтея с иовыЕензем точности ггрпСсро: увеличением ип числа и с ^иблилением гены установки датчиков генэ зосст2нсг."=н:гя знегзих гсглейстзпй. Хрс?лэ rcro, ау^естзенн; золь игсаат калган апезерней гнвормзяия с хаегктвт:® и месте из: леззния внесних воздействий.

2. Выполнено нссстзнозлениэ 2Н9ЯНИХ воздействий разлтеав :лэтода\и для рзз-ппчнзг. конструкций, которое иллюстрирует зозмс: кости предлезеннох методов для расчета сооружений.

Сснсбнсэ ссЗэрзсниэ рсгЗсгаг страшено в слаЗт/гсада paüomczi

1 . Метод rpэпичных элементов при восстановлении неизвестно внешних воздействий на озезузения. // Научннз задания актуальна задач транс-орта. ?й2зузавс:сй сборник научннх труден. Вып. 571. .'Д.: >Ш?, 1992.- с. 110 - 119.

2. Метод граничных элементов с использованием ингэгралог зазисяпих от времени з обратных задачах дкнекихз.- У:.: 1992.- 1 е.- Дэгг. з З'ЛЕШ 5.10.92, N 2S93 - Б92.

3. Резение обратных задач динамической теории упругости ме тодсм граничных элементов.- М.: 1992.- 18 е.- Дзп. з БЖйТ 5.1Q.92, ÏT 2S96 - В92.

4. Метод граничных элементов с использованием преобразовали

Лапласа е обратных задачах динамики.- М.: 1992.- 19 е.- Деп. г ВИНИТИ 5.10.92, К 2894 - В92.

5. Нелинейный расчет протяженных многоэтажных зданий на динамические воздействия. // Тезисы научно - практической конференции по пространственным конструкциям.- Ростов - на - Дону, 1983.-с. 8В - 90.

6. Численные исследования особенностей метода решения обратных задач теории упругости методам граничных элементов - II,, 1992.- 19 е.: 12 ил.- 8 табл.- Библиогр,- б назв.- Рус.- Деп. г ВИНИТИ 5.10.92, К 2894 - В92.

7. Некоторые особенности численного алгоритма при решение обратных задач расчета сооружений методом конечных элементов.-М.: 1992.- 12 С.- Деп. В ВИНИТИ 19.11 .92, К 3284 - ВЭ2.

8. Метод определения деформационных характеристик shoe составных конструкций. // Современные методы статического и динамического расчета сооружений к конструкций. Вып. 1. Межвузовски?, сборник научных трудов.- Воронен, 1992.- с. 153 - 160.

9. Решение обратных задач восстановления в нэшних статических воздействий.- М.: 1992.-11 е.-Деп. в ВИНИТИ 19.11.92, К 3283 - В92.

1G. Определение деформационных характеристик швов келэзобв-тонных конструкций.- М.: 1992.- 14 е.- Деп. в ВИНИТИ 19.11.92, К 3285 - В92.

11. Исследования особенностей метода решения обратных задач динамики методом граничных элементов.- М.: 1992.- 16 с,- Дэп. е ВИНИТИ 19.11.92, N 3282 - В92.

12. Метод граничных элементов при решении обратных задач те-

ории упругости.- M.- 199!,- 28 е.- Дэн. а ВИНИТИ 16.ОТ.91, Н 301 - В91. ( Соавтор Мавриков И.Г. ).

13. Численные метода решения задач еосстзновлэния знеини: воздействий на сооружения.- М.: ?ШТ, 1S93.- 104 с.

КЕЕАМУТДИНОВ Шамиль Равильевич ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА СООРУЖЕНИЯ

Специальность 05.23.17 - Строительная механика

Сдано е набор Подписана к печати

Формат бумаги Объем 3.0 Заказ Тирах ICQ

Типография ШШТз, Москва, ул. Образцова, 15.