Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Действие минеральных удобрений на урожайность яровых зерновых культур в зависимости от агрометеорологических условий Предуралья

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Действие минеральных удобрений на урожайность яровых зерновых культур в зависимости от агрометеорологических условий Предуралья"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ УДОБРЕНИЙ И АГРОГ.ОЧВОЕЕДЕНИЯ ИМЕНИ Д. Е ПРЯНИШНИКОВА

На правах рукописи

ЕРМАКОВА ЛЮДМИЛА НИКОЛАЕВНА

ДЕЛСТЕИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ ЯРОВЫХ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР {НА ПРИМЕРЕ ОВСА) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АГРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПРЕДУРАЛЬЯ

<■ специальность 06.01.04 - агрохимия)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Пермском научно-исследовательском институте сельского хозяйства.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: доктор сельскохозяйственных наук С. И. Попова

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор сельскохозяйственных наук Т. И. Иванова кандидат сельскохозяйственных наук Л.М.Зимина

Ведущее учреждение - Пермский сельскохозяйственный институт

на заседании специализированного совета _

по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук ео Всероссийском научно-исследовательском институте удобрений и агропочвоведения (ВИУА) по адресу: 127550, г.Москва, И-550,. ул. Прянишникова, 31.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИУА (127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 31).

Автореферат разослан _ 1993 г.

Защита состоится

Учоный секретарь специализированного совета доктор с.-х. наук

общая ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. В Предуралье, где практически все зерно (кроме ¡таимой ржи) используется на кормовые цели, важное значение приобретает расширение производства фуражного зерна, прежде всего, за счет повышения урожайности.

Одной из ведущих зернофуражных культур в Предуралье является овес. Анализ состояния урожайности овса в Пермской области показывает, что по годам проявляется ее большая неустойчивость и иэмбячивооть под действием постоянно меняющихся метеорологических условии. Их влияние на процессы роста и развития растений в большой степени обусловливает размеры урожая, эффективность применения удобрений. В благоприятные по -погодным признакам годы урожайность овса достигает 35-45 ц/га, прибавки от применения оптимальных доз минеральных удобрений составляют 20-40 %. Ухудшение тепло- и влагообеспеченности вегетационных периодов приводит к снижению урожая зерна до 6-8 ц/га и меньше, уменьшается и отзывчивость овса на минеральное питание (0-5 %). Это обстоятельство привело к необходимости разработок различных математических моделей формирования урожая.

К наиболее важным этапам, предшествующи разработке математических моделей продукционного процесса, следует отнести интенсивные исследования в агрометеорологии, направленные на установление количественных связей урожая с метеофакторами, количественную оценку эффективности удобрений в различных поч-венно-климатических и погодных условиях.

Однако, исследования культуры овса занимают незначительное место среди цругих яровых зерновых культур. Остается недостаточно изученной продуктивность овса в связи с применением минеральнь'х удобрений в различных почвенно -климатических зонах Пермской области. Знание этих особенностей важно для дальнейшего совершенствования в области структуры зернового клина, а также белее рационального размещения минеральных удобрений.

Таким образом,важность для Пермской области всестороннего изучения культуры овса в комплексе с интенсивными исследованиями в агрометеорологии с целью установления количественна связей урожая овса с метео<!акторами, дозами минеральных удобрений определило выбор теш наших исследований.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Цел], настоящей работы заключалась в подходе к построению математической модели прогнозирования урожайности овса в Пермской области, т.е. в установлении количественных евгзей урожая овса с метео<Ъакторами, дозами минеральных удобрений.

В диссертационной работе поставлены следующие основные задачи:

1. Исследовать характер и степень связи урожайности овса с дозами минеральных удобрений, метео1акторами.

2. Установить эффективность основных видов минеральных удобрений (азотных, Лосйорных, калийных и их сочетаний) е зависимости от метеоусловий.

3. Установить информативность йитоклимата посева овса, определить степень влияния метеопараметров на элементы Фотосинтеза растений овса.

4. Определить роль минеральных удобрений и погоды в стабилизации урожайности овса и реализагии его биологических резервов.

5. Установить количественные взаимосвязл между урожайностью овса в различные по погодным услоьиям годы я уровнями минерального питания, агрокетеопараметрами. Получить прогностические уравнения для урожайности овса в Пермской области.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые в условиях Пермской области проведена комплексная оценка влияния минеральных удобрений в связи с агро-метеорологическими условиями, фотосинтеза,

радиационного режима атмосферы на формирование урожайности овса. Предложена детальная классификация вегетационнь'х периодов ю погодным признаки/.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЩННССТЬ рАБОТЬ'. Полученные математические и графические зависимости основных элементов фотосинтеза, урожайности овса от метеофакторов, доз минеральных удобрений, а также прогностические графики могут быть использованы сельскохозяйственными организациями для прогноза состояния растительного покрова, урожая овса уже на начальных фенологических фазах развития посева,

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ I! ПУБиТКАЦИИ. Результаты работы докладывались на областной научно-практической конференции молодых ученых г.Перми 29 м^рта 1989 г., на-заседаниях Ученых Советов Пермского ЧИИСХ, УралНГ'*СХоза. По теме д-тссертации опубликовано 4 научных статьи.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Объем диссертации составлчет 131 машинописных страницы, включая 28 рисунка, 27 таблиц. Список литературы содержит 213 наименований, в том числе иностранных 16. Приложение к диссертации содержит 41 таблиц.

'ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ. Изложена актуальность, цель исследования, постановка задач для проведения комплексной оценки елияния минеральных удобрений в связи с агрометеорологическими условиями, Фотосинтеза, радиации »него режима атмосферы на формирование урожая овса, а также подхода к построению математической модели прогнозирования урожая овса в Пермской области.

Глава I. ЭФФЕКТИВНОСТЬ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ 3 ЗАВИСИМОСТИ ОТ .МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Анализ научной литературы, посвященной проблеме повышения урожайности яровых зерновых культур в связи с применением минеральных удобрений показал, что крайне недостаточно проводится комплексная сценка отзывчивости культуры овса на минеральные удобрения в разп>""'ых лочвенно-климатических и погодных условиях.

Глава 2. УСЛОВИЯ 'Л МЕТОДИКА ПРОВЕДЕН® 14ССЗ!ЕДОЗАНЛЙ

Разработка темы основывалась на обобщении и анализе изучения данных полевых опытов Пермского Н!й сельского хозяйства с культурой овес за 20-летний период (1970-1990 гг.). Создан файл данных на ЭВМ СМ-1404, содержащий свыше Т500 строк, 90 параметров, отражающих данные урожайности, агротехники, погоды и климата. Определялась дисперсионная однородность результатов наблюдений, производился расчет корреляционных зависимостей и уравнений регрессии.

Почвы агроклиматических зон Пермской области имеют следующие агрохимические характеристики (табл. 2.1):

Таблица 2.1

Агрохимические характеристики почвы в агроклиматических зонах Пермской области

Характеристики Единица измерения Агроклиматичео'мя зона

Центральная Северная Южная

рН 5,6-5,8 4,7 4,7

Б мг-экв/100 г 27,0 0,1 13,0

Нг п 2,8 2,3 2,4

Нобм. »1 0,02. 0,01 0,0"

Гумус г/ . о 3,44 I 2,3

Р2°5 мг/100 г 15,0 2,7 6,3

к2о 11 16,0 11,8 12,3

Для установления отзывчивости овса Кировский на минеральные удобрения, особенностей Фитоклимата посевя овса в связи с применением удобрений, изучения гЬотосинтетической деятельности посева в 1990-1992 гг. на базе Пермского НЯЧ сельского хозяйства проводился полевой факториальнкй опыт отзывчивости овса на возрастающие дезы минеральных удобрений.

Повторность опыта трехкратная. Размер опытной делянки 6с м2, учетной - 37,4 м2.

Схема опыта представляет собой 24-х вариантную выборку из полной ЛакториальноЧ схемы 6x6x6. Шаг дозы каждого из основных элементов питания ( N , Р, К) равен 30 кг/га д.в.

В опыте использовался овес Кировский. Характеристика семян: репродукция и сортовая ч'«стотг 1, лабораторная всхо'сесть

94 чистота 98,9 %, абсолютный вес 1000 зерен 26,8 г. Норма высева б млн всхожих зерен на I га пашни. Агротехника - общепринятая для Пермской области.

Перечень и методика наблюдений

1. Агрохимические анализы почвы проводились следующими методами: гумус - пс. Тюрину, подвижный фссфор и обменный калий - по Кирсанову, сумма поглощенных оснований - по Каппену-Гильковичу, гидролитическая кислотность - по Каппену, Рн солевой вытяжки - на потенциометре 1;ПУ-0,1.

2. Содержание в почве нитратного азота определялось по Грандвиль-Ляжу, аммиачного - с реактивом Несслера (в слое 0-100 см).

3. Биохимический анализ растительных образцов. Сухое вещество - методоч высушивания образцов в сушильном шкасЬу при температуре 105 °С и взвешивания на весах до и после высушивания. В сухом веществе определение N , Р, К - из одной навески с предварительным сжиганием по Гинзбургу и Щегловой и последующим определением азота на азотометре БАН по ЦДЛ и Леончик, фосФора - на ФЭКе, калия - на пламенном фотометре.

Химический состав ( N , Р, К) основной (зерно) и побочной (солома) продукции.

4. Ботанические наблюдения. Фенологические наблюдения -по Б.А.Доспехоту (1968 г.), определение выссты посева по методикам ВНИИК (1971 г.) и Госсортсети (1971 г.). Динамика нарастания листовой поверхности - по "етодгке БНИ1К (1971 г.). Показатели Фотосинтетической деятельности овса - по методикам, изложенным А.А.Ничипоровичем с согвторами (1951 г.),

Урожайность - методом сплоттого учета, Отбор образцов и рючеты для приведения урогаг гвг.а к стандартным показателям (14 % влажности и 100 * "истоте) - пс Б.А.Дгспехову (Ю'В г.).

Струтура урожая (биометрический анализ) - по метопу И.А.Майсуряну (1971 .).

Учет поражения лосевт. овса краенобурой пятнистостью и корончатой ржавчиной - по методике Р.Ф.Литереона.

5. .Метеорологические габлядения. Акткнометркческкя наблюдения в псселе для очредел^ния радиационных характеристик: прккой, раеоотчной, сувихглгй, отра>'знной коротковолновой сол-

нечной радиации. Применяется термоэлектрический пиранометр с универсальной головкой в паре с гальванометром (Руководство гицро/етеостанциям по актинометрическим наблюдения.-, 1973

Наблюдения за температурой и влажностью воз пуха в посеве овса аспирационнш психрометром Ассмана. Измерения проводились на трех уровнях: у поверхности земли, в середине посева, на уровне колоса, на семи вариантах опыта ( контрольный (неудоб-

Наблюдения за температурой поверхности почвы, температурой почвы на глубинах 5, 10, 15, 20 см (Наставление гидрсметео-станциям и постам, 1985 г.).

Метеорологические условия в годы проведения опыта: 1990 г. Режим увлажнения по Лазам развития растений неравномерный, избыточный п период посев-кущение, достаточный - в период кущение-выметывание метелки. Термический фон в начальный период вегетации понижен.

В 1901 г. со гторой половины пая установилась сухая, жаркая погода, обусловленная преобладанием над территорией Среднего Урала устойчивого антициклона. Возникли ятмосферная и почвенная засухи, что вызвало значительное замедление роста и развития растений овса.

й 1992 г. активная циклоническая деятельность над территорией Урала отмечалась на протяжении всей вегетации. Температура воздуха была ниуе средних многолетних значений на 3-5 °С. А количество осадков в отдельные декады превышало норму более чем в 3,5 раза.

Глава 3. ДЕЙСТВ® МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА УРШАИ ОВСА В ГЖРМСКОЙ ОБЛАСТИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АГРОЖТЕОРСШОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

3.1. Оценка термических ресурсов и усл~вий увлажнения вегетационных периодов Пермской области

По условиям увлажнение и теплообеспеченности наиболее пригодной для возделывания овса является Центральная агроклиматическая зона (теплообеспеченность 86-96 %, ГШ I,■*-.!,8).

14 ч.ЗО м.

Ржная зона, хорошо обеспеченная теплом (96-98 в то же время является слабозасушливсй, что для влаголюбивей культуры овса неблагоприятно. Северная же зона обеспечена теплом для возделывания овса лишь на 70-72

3.2. Оценка устойчивости урожаев овса в Пермской области с помоцьго климатической составляющей

Районирование Пермской области по изменчивости урожаев овса произведено с поморью климатической составляющей с^ . Величина Ст для Центральной зоны составила 0,27, Северной -0,32, Кйиой - 0,36. Согласьо классификации В.М.Пасова (1980г.), Центральная агроклиматическая зона Пермской области принадлежит к зоне с умеренно-устойчивыми урожаями, Северная и Южная - к зонам неустойчивых урожаев.

3.3. Классификация исслэдуемих лет (1970-1930 гг.) по погодным признакам

В основу классификации положено разделение лет по условиям термического и влажностнсго режима вегетационных периодов в целом, по термическим и влажности®» условиям периода, куще-ние-внметътвание метелки, по запасам продуктивной влг.ги в пахотном слое в период всходы-кущение.

Выделенные типы погод (1-ХП) отличаются величиной отклонения сумм активных температур от средних многолетних значений. По режиму увлажнения исслепуемые годы характеризовались ПК (табл. 3.3.1).

3.4. Урожайность овса как функция зависимости от уровня минерального питания и метеорологических параметров

3.4.1. Зависимость урожайности овса в-Пермской области от метеопараметров

В зависимости от уровня минерального питания коэффициенты корреляции между урожаем овса и температурами воздуха мая, июня, июля (Ту , Ту-, , Ту-„ ) изменяются в пределах - 0,48, - 0,76. Отмечается закономерность: усиление обратной корреляционной связи с увеличением дозы минерального питания. То есть эффективность минеральных удобрений выше на фоне пониженного

Таблица 3.3.1 Классификация исслелуемого периода по пого ;ным признака..;

Тип погоды

Термические условия

Условия увлажнения

.Условия периода кучений-вымят. м ^

тип погоды

Терм, условия

услов. увлажнения

Запасы прод. влаги, мм

и

V

VI

VII

№

IX

X

XI

хп

нормальный влажный I

-"- умеренно-

влажный 2

-"- недостат.

влажный 3

холодный

теплый

сухой

влажный

умеренно-влажный

недостат. влажный

сухой

влажный

умеренно-влажный

недостат. влажнчГ,

сухой

благопр. благопр. 30 30 благопр. неблаг. тепл. неблаг.

термического режима (рис. 3.4.1.1).

Регрессионный анализ показал наличи° параболической зависимости между урожаем овса и температурой почвы. Значения корреляционных отношений ( г^ ) высоки: 0,64; 0,65.

Приближается к прямолинейной зависимость урожая овса от суммы осадков в периоды всходы-кутцение, кущение-ьыметнвание метелки. Сопряженность этих величин средняя ( Ъ = 0,56-0,64).

Следует отметить роль осадков холодного периода года (октябрь-март), которые, особенно в эас.ушл..'ых условиях, являются необходимыми для влагообеспеченности растений ( Ъ =0,66).

Получен ряд уравнен-й регрессии, с помощью ко', орнх можнг. прогнозировать величину урожая овса в агроклиматических зона< Пешской области:

Рис. 3.4.1.1. Действие минеральных удобрений на урожай овса ( ^ ) в зависимости 01 термического режима вегетационного периода: --пониженный термический сЬон;

------ повышенный термический фон.

Центральная зона: у = 76,06-1,34'Г +0.03ПВ- +0,19УП.6 +0,041У -л019т Такт.

(^ = 0,64)

у=37,55-1,47Т- +0.09ПВ-. +0,1317 +0,05^ +0,01иу-_ш

- " ' (Я '="0,70)

у=49,46~2,17Т - +0.02Ш +0,СВ1л7 +0,06^ .+0,02\Л=.Й

VI V КГ8. 6.-5. и = "0,67)

у=62,37-2,19^ +0,09^^ +0,ОШ-_- (К =0,79) Северная зона:

У=7,14-0,07(Т^ 2,0 > = 0>70>

у=33,26-1,35т/'+0,04ГЮ^ +0,ШП_8+0,0417^ (Я -0,67)

у=31,21-0,23Т" -0,87Т7. "+0,03ПВ- +0,04^' -0,031^

' 41 - В- ' (К '=0,64)

Южная зона:

у=31,20-0,7Т -1.2Т+0,13ПВ- +0.0ЭПВ- +0,ОЗУ8.< +0,С2УМ, " - - - (К' = 0,70)

у=28,57-0,69Т^-. -0,87Т^ +0,08®^ +0^ +0,03*^+0,02'^ " " (Р* = 0,66) " ■

где Ту- у7 - температура воз пуха мая, июня; ПЗ ^ ^ - запасы продуктивной влаги мая, июня; в,\л/п в - сумма осадков периодов кущение-выметывание'метелки, посев-всхоцы, всходы-выметывание метелки; ^ - сумма осадков периода октябрь-март; Т-( - температура почвы июня на глубине 20 см.

Согласно Инструкции по оценке агрометеопрогнозов оценка полученных уравнений на зависимом материале составила 82-94 на независимом - 80-90

3.4.2. Эффективность минеральных удобрений в зависимости от метеорологических условий Г.редуралья

Наиболее высокая урожайность овса отмечается в Центральной зоне, что связано с более высоким уровнем плодородия почвы. Без применения минеральных удобрений ( ^Рд^о ) средние урожаи колеблются в пределах 22-25 ц/га. В Северней и Кч-ной зонах уровень урожая значительно ниже: 10-21 ц/га и 10-Ю ц/га соответственно. Наряду с различием степени окультуренности почв в агроклиматических зонах Пермской области весьма значительную роль здесь играют погодные условия. Метеоусловия оказывают влияние и на отзывчивость овса на минеральные удобрения.

Наиболее сильное и устойчивое влияние на урожай овса в Пермской области оказывают азотные удобрения. Азотно-калийные сочетания эффективны в условиях избыточного увлажнения вегетационных периодов.

Наибольшая эффективность минеральных удобрений наблюдается в годы с оптимальным режимом увлажнения вегетационных периодов. При условии благоприятного увлажнения периода кудение-выметыва-ние метелки отзывчивость овса на возрастающие дозы минеральных удобрений в Центральной зоне велика, слабее - в Северной и Южной зонах. С ухудшением погодных условий указанного периода уровень урожайности овса и степень отзывчивости его на минеральные удобрения значительно падает (рис.3.4.2.1).

При избыточном режиме увлажнения увеличение доз N РК выше 30-60 кг/га практически не приводит к повышению урожая овса (рис.3.4.2.2).

Годы с недостаточным и засушливым условиями увлажнения характеризуются слабой и ср.-дней сопряженностью урожая овса с

1

/

А Ьг.

а 30-60 91-120

а зо-еа

81-120

.33

ЛГРК,УТ/ГД.

Рис. 3.4.2.1. Действие минеральных удобрений на урожаи овса ( ьу ) в годьт с оптимальным режимом увлажнения

вегетационных периодов в целом: - благоприятные

метеоусловия периода кущение-выметывание метелки;

*-« неблагоприятные условия указанного периода;

а - Центральная, Б - Северная, В - Южная зоны.

Д^ц/га

£51

'Г

/ \

/ \

/ \

а зо-еа -

30-60

1 1 зн2п

■ МРН, кг/гя.

Рис. 3.4.2.2. Эффективность минеральных удобрений в годы с избыточным увлажнением вегетационных периодов в целом ( - прибавка урожая овса):а - Центральная, б - Северная зоны.

дозами минеральных удобрений ( Ц = 0,38-0,57). Решающее значение при этом имеют термические условия периода кущение-выметывание метелки.

При термических условиях, приближающихся к средним многолетним или пониженном термическом фоне эффективность минеральных удобрений выше, чем при "теплом" вегетационном периоде (рис. 3.4.2.3).

.UZ_____

5d-63 91-120

30-60

91-ISO

О ЗП-60

nph, кг/гя

Рис. 3.4.2.3. Эффективность минеральных удобрений в годы с засушливыми условиями вегетационных перюлов (й^- -

прибавка урожая): - благоприятные погодные условия

периода кущение-выметывание метелки; »-< неблагоприятные погодные условия указанного периода; а - Центральная, б - Северная, в - Южная зоны.

По величине урожаев и прибавок у. ним оптимальными является дозы №РК по 60-90 кг/га для Центральной и 30-60 кг/га - для Ьжной и Северной зон.

Самые низкие урожаи для всех агроклиматических зон отмечаются при типе погоды, характеризующемся теплым и сухим периодом кущение-выметывание метелки и недостатке почвенной влаги (тип поводы XI; За). Урожайность в Центральной зоне нр превышает 11,0 ц/га, прирост урожая в пределах 1,0 ц/га, в Северной и Южней зонах - 6-10 ц/га (прирост урожая менее 1,0 ц/га).

Зависимость урожая овса от дозы азотных удог>рений в случаях сильной и срег^ей сопрякенности между ними описывается логарифмической кривой ..ида и ^ . .дд , где у - урожай

I 4 11"ье,

овса, л - предельная вегичина: у.-» ■Я при условиях а>0 , х-»+оо, х - дозы азотных удобрений (рис 3.4.2.4).

.,ц/ря г

Рис. 3.4.2.4. Зависимость урожайности свса от дозы

азотных удобрений: - Центральная, ......... Севернат,

----южная з оны.

Ссгласно полученным трогностическим уравнениям построены графики для прогноза урожая овса в зависимости от значений метеопараметров (рис. 3.4.2.5).

13 12 К 16 18 го И 10 12 li !ь 15 го ГГ

Рис. 3.4.2.5. Зависимость урожая овса от температуры воздуха иння ( Т - ), суммы ос'.дкон периода посев -всходы (I - сумма осадков O-2'J ум, П - сумма осадков более 20 мм), суммы осадков периода октябрь-март (Ii! - 100-150 мм, 1У - более 150 мм) и уровня минерального питания. Центральная зона.

4. ОТЗЫВЧИВОСТЬ ОВСА КИРОРСКИЙ НА МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕН® В ПЕРМСКОЙ ОБЛАСТИ

4.1. Урожайность овса

Уровень урожайности овса Кировский в 1990-1992 гг. в большой степени определялся погодными условиями. Влажный 1990 г. способствовал формированию урожая свыше 40 ц/г?., засушливый 1991 г. - 15-21 ц/га, холодный и влажный 1992 г. - 10-14 ц/га.

Закономерности действия минеральных удобрений на урожайность овса отражают зависимости, рассчитанные лабораторией математических методов ВИУА по алгебраическому уравнению с целыми и половинными степенями вина:

* - СС2 N а?Р 0,5 + Лд Р °'5К °'5 5 6 ?

где си0 - урожай без удобрений, О//, а^,..., коэффициенты регрессии, характеризующие действие азота, фосфора и калия и их взаимодействие (табл. 4.1.1).

Таблица 4.1.1

Действие возрастающих доз удобрений на урожайность овса Кировский. 1990-1992 гг.

Гол,

Уравнение регрессии

1990 у1990 = 46,1 - 1,6 N + 1,1 К 0,63

1991 у1д91 = 15,3+ 10,0 N °>5-4,7М +"0,3( N Р)0»5 0,92

1992 у1992 = 9,6 + 1,1N °'5 + 0,5Р + 0,5К - 0,8(И Р)0'5 0,77

У1990-1992 = 23'7 - 6,3* + + О,ЕР +

+ 1,6К - 0,5(М Р)0'5 0,73

Как видно, в разные по погодньм условиям годы минеральные удобрения действуют на урожай овса неодинаково ( рис. 4.1.1).

Общим для исследуемого периода лет явилось то, что оптимальные дозы азотных удобрений невысокие (30-60 кг/га д.в.).

Погодные и урожайные данные 1990-1992 гг. не входили в информационную базу .для разработки прогностических уравнений

(pi/ra

45

Í2

150 N. иг/та

Í

¿у,ц/та

зо

г,о 1.0

!5Q N.W/lM.

! |

0 Г i

--—*

х- г—

Í ■ - - - - ■ •

Р Ч

15 с

Р5Л 5Г ^ 60 ^ рр Р К <г

а за 60 sa шо isa н.нг/м Рис. 4 Л Л. ПсМоктивность действия азотных удобрений

на урожай oí са на разных фонах Тюс^срно-калийных

удобрений: а - hVO г., б - 19'.'1 г., в - 1'Л\? г.

регрессии, связывающих урожай овса с метеопредикторами, поэтому являются "независимыми". Проверка полученных уравнений на этом материале (2-й этап проверки) показала достаточно высокую степень их оправдываемости. В среднем за три года она составила 80-90 %.

4.2. Использование питательных веществ из удобрений основной и побочной продукциями овса

Из минеральных удобрений основной и побочной продукциями овса Кировский использовалось азота лишь 8 фосйора 2 %, калия 7 %. Очевидно, низкие КИУ объясняются неблагоприятными метеоусловиями в годы проведения опыта, препятствующими достаточной эффективности минеральных удобрений, и повышенным уровнем плодородия почвы.

С увеличением дозы минеральных удобрений значительного увеличения выноса на единицу продукции вг происходит (табл. 4.2.1).

Таблица 4.2.1

Влияние доз минеральных удобрений на вьиос питательных веществ ( N , Р, К) на 10 ц основной продукции (с соответствующим количеством побочной ( кг )

Элемент Доза ИРК, кг/га

питания 0 30 60 90 120 150

N 2Л„7 29,5 29,8 29,9 30,3 30,9

Р 8,5 9,3 9,1 9,0 9,1 9,2

К 33,2 35,7 35,9 38,4 38,6 39,6

Размеры возмещения выноса питательных веществ удобрениями зависят от внесенных доз (табл. 4.2.2).

То есть, дозы минеральных удобрений под овес в неблагоприятные по погодным условиям годы, способствующие возмещению выноса азота,фосфора, калия, близкому к оптимальному -это N 6С; Р30; К6Сиэ0.

Таблица 4.2.? Ксэ^ициенть; возмещения выноса питательных веществ удобрениями (К р , <?)

Э лемент .Иоэ а N РК, кг/га

питания 30 60 90 120 150

К

30

но

30

во

170 70

120 233 Í 20

170 25". 130

190 267 160

4.?. ^стосинтет^ескаг деятельность посева овса Кировский

Отмечается тесная прямая зависимость урожая свса от величины roio: 1пи листьев в ívwy выхода в трубку ( г = 0,63) (рис. 4.3Л).

Величина -^отосинт^гическо.-'о потенциала (s!l) находится ь тесной взаимосвязи с отраженной коротковолновой солнечной радиацией ( R*. ) ( 'i --- -0,73).

.Установлена тестя прямая зависимость между величиной чистой продуктивности фотосинтеза (4Í1Í?) и температурой ( г - О.'-'О) в период внметыьанте метелки-молсчная спелость,

обратна« связь с альбедо ( Ак , '■О посева ( г = -0,78).

Продуктивность фотосинтеза и урожайность снижаются при

повышенном дефиците влажности возпуха ( сС ) ( п = 0,78)

(рис. 4.3.2). Ь

Рис. 4.3.2. Зависимость урожая сухой массы овса ( ) от дефицита упругости водяного пар? возпуха ( с1 ) в фазы выхода в трубку (I) и выметывание метелки (2)

Таким образом, исследование элементов Фотосинтеза и метеофакторов показало их тесную взаимозависимость и позволило установить информативность метеопараметров, полученных непосредственным измерением б посеве овса.

4.4. Радиационный режим посева овса

Повышенный температурный фон мая - июня 1991 г. способствовал достижению суммарной радиацией ( 0 ) в фазы кущения и выхода в трубку 20-21 ккал/см2.мин. В то время как 1990 и 1992 гг. были минимально обеспечены продолжительностою солнечного сияния, поэтому значения 0 не превышали 6,0 и 3,0 ккал/см^.мин соответственно (рис. 4.4.1).

Величина ФАР в период кущение-выметывание метелкч составляла 4,5 ккал/см^-мин. КПД ФАР при этом 1,1 Это К1Щ обычных производственных посевсз.

Альбедо посева овса ( А^ ) находится в обратной зависимости от доз азотных удобрений ( = -0,75). Величины баланса коротковолновой солнечной радиации являются информативными

а

нщ/ем3тин. .

15 -

5

Вт?ди

Вахвдд трубку.

Мопачнйя епелпатъ

и фенвфазы

Рис. 4.4.1. Ход суммарной коротковолновой солнечной радиации ( (2 ) в различные по обеспеченности теплом и продолжительности солнечного сияния года: - 1990 г., .......... 1991 г.,---- 142

для урожая сухсй биомассы овса ( Г ние устелки.

0/4) в фазу выметыва-

4.5. Температурно-влажнпстный режим воз пуха в посеве овса

Наибольший интерес температура воя пуха в посеве овса представляет как информативный параметр для содержания в тканях растений овса азота, ФосФора, калия ( гы = 0,Ь5,

= 0,95, гк = 0,71). Измеряя значения температуры в толще посева и имйя результаты тканевой диагностики в фазу внхочг» в трубку, можно получть предварительные данные о характеристике биометрической структуры урожая - весе 1000 зерен. Эти элементы связаны уравнением регрессии ( Ц = 0,08):

у -- -'г,2? + 0,г?х1 + о,пд;2+ 0,48.-:, ,

где у. - вес 100 зерен, г; Х^ - температура воздуха в Фазу

3 - содержание в тканя\ растений

х

выхода в трубку, °С; -X < азота и фосфора в Фазу выхода в трубку (?-)

4.6. Температурный режим поверхности почвы и глубинные изменения температуры под посевом овса

Отмечена обратная взаимосвязь между дозами азотных удобрений и вертикальными градиентами температуры почвы в период всходы-выметывание метелки (К- =-0,69). То есть можно предположить, что увеличение доз азотных удобрений способствует более равномерному прогревании почвы в 10-сантиметровом слое.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДп'

1. Выявлены информативные для предсказания величины урожая овса метеорологические параметры: среднемесячные температуры воздуха мая, июня, июля; сумма активных температур за вегетационный период; температура почвы; запасы продуктивной влаги в пахотном слое мая, июня; среднефаэояые сумми осадков (посев-всхоцы, кущение-выметывэние метелки); сумма осаиков за холодный период года (октябрь-март); ГТК; дефицит упругости водяного пара.

Предложена детальная классификация вегетационных периодов по погодным признакам, учитывающая условия ьлр:о- и теплообес-печенности периода вегетации в целом, а также периода кущение-выметывание метелки.

2. По условиям увлажнения, тепло^беспеченности и уровню плодородия наиболее пригодной для воздельтания овса является Центральная агроклиматическая зона. Северная зона обеспечена теплом для возделывания овса на 70 "Й, а Южная является слабозасушливой. Обе последние отнесены к зонам неустойчивых урожаев овса ( 0,32-0,36), Центральная - умеренно-устойчивых урожаев ( с^ -- 0,27). Средний многолетний уровень урожайности в Центральной зоне 35,0 ц/га, Северной - 25,0 ц/га, Южной -18,0 ц/га.

Урожайность овса в зависимости от метеорологических параметров представлена функцией озвясимости = ^ (Т сумма активных температур; ПВ- ^ ; осадки периодов посев-" всходы, кущение-восковая спелость, октябрь--март) и имеет следующий вид:

Г- V* ♦ Чье.+ азЧ-В+ иНИ - ^

где CCc,Ct1,...lCig- коэффициенты регрессии; ГЬ - запасы ; ро-

дуктивной влаги в пахотном слое июня; „ ~ - сумма осадков

П.-и.

периода посев-всходы; W^ g - сумма осадков периода кущение-вьметывание метелки; W^ ^ - сумма осадков периода октябрь-март; '¿.Тахт - сумма активных температур за вегетация; Tv-( -среднемесячная температура воз пуха июня.

Представление урожайности овса как Функции зависимости от метеопараметров подтвердило проведение факторгального опыта отзывчивости урожайности one. на минеральные удобрения. Оценка полученных уравнений на независимом материале (1990-Г.г?2 гг.) показала огграв дгваемость их 80-90 %,

Г-. Установлено, что для получения высоких и устойчивых урожаев овса решающее значение имеют условия увлажнения и теплообеспя-ченности различных агроклиматических зон Претуральп, уровень плодородия почв и применение минеральных удобрений. Уровень урожайности овоа в зависимости от налиа-тых условий колебался яа последние 20 лет от C-t г'га до 45-50 и/га.

4. С-Мективностл минеральных удобрений тесно связана с метеорологическими условиями зон и уровнем плодородия почв. Наибольшая п Активность минеральных уюбрйнкй отмечена в го"н о благоприятным режимом увлажнения (особенно в пропс кудрнир-выметнвание метелки). В Центральной зоне при уровне урожая бел удобрений 22-Я5 ц/га прибавки от оптимальных доз 6Q-P0 кг/га составили 4-10 ц/га С 20—4Г ".), в Северной при урожаях 17-20 ц/га (оптимальные дозы удобрений 30-69 кг/га) - 3-6 ц/га (20-30 "'О, в if ясной - при урожаях Ю-П ц/га - 2-3 п/г я (1С *).

3 годы с избыточным увлажнением вегетационного периода эффективность удобрений понижена. Уровень урожайности в Центральной зоне довольно высок - 30-32 ц/га, однако прибавки от оптимальных дол 30-60 кг/га не превышают 2 и''га (7 "?>). В Северной зоне урожаи овся 16-17 ц/га, а прибавки - в пределах I ц/га.

Годы с. недостаточным и засушливым режимами увлажнения также характеризуются низкой эффективностью минеральных удобрений. Решающее значение при этом име'-.т благоприятные терм'тчес-кие условия пер/ода купркле-вчметкван V» метелки. В Центральной зоне в этих условиях пои уровне урожая без удобрений Г°-Я3 ц/га прибавки от доз 60-90 кг/га составили ?-4 ц/га (17 °Vj, в Северной зоне при урожаях 11-16 и/га прибавки при доз au минеральных ударений 60-90 кг/га в пррцппях 2 д/г;' (13 %), в liV-ой зоне урожаи овса не превкчали 10-11 пАа, а прибавки при

сении 30-60 кг/га 1-2 ц/га (10 %).

5. Оптимальными дозами азотных удобрений в гсды проведения опыта (1Э90-19°2 гг.) таились 30-60 кг/га д.в. Калийные удобрения в повышенных и высоких дозах (90-120 кг/га) способствовали снижению отрицательного действия полегания посевов. Невысокие дозы ФосФорных удобрений в сочетании с азотными стабилизируют урожайность овса в засушливых условиях.

Дозы минеральных удобрений N 60-50' ^30' %0-90 обеспечивали оптимальные коэффициенты возмещения элементов питания (близкие к 100 %).

6. Характеристики, радиационного и температурно-влажност-нсго режимов, полученные непосредственным измерением на посеве овса (альбедо посева, баланс солнечной радиации, отраженная солнечная радиация) являются информативными показателями для элементов фотосинтеза. Температура воздуха в посеве овса тесно коррелирует с содержанием в тканях растений азота, фосфора, калия. Вертикальный температурный гра; иент почвы обратно зависит от уровня азотного питания.

7. Установлена возможность прогнозирования урожайности овса с заблаговременностью 4-5 месяцев на основании данных об осадках холодного периода года (октябрь-март), уровня плодородия почв, минеральных удобрений, температурного режима мая-июня.

ПРЕДЯОйЕР'^ ПРОИЗВОДСТВУ

1. При заблаговременном (4-5 месяцев) прогнозировании уровня урожайности овса и эффективности минеральных удобрений учитывать сумму осадков, выпавших за период октябрь-март и температуру возпуха июня (по данным Центра гилрометеообеспечения),

а такте уровень плодородия почв.

В Центральной зоне на почвах средней и высокой степени окутьтуренности прг суше осадков за октябрь-март более 150 мм и внесении W РК в дозах 30-60 кг/га можно прогнозировать уровень урожайности овса 30 ц/га и выше при средних многолетних значениях температуры июня 13-14 °С.

2. Существенную поправку в этот прогноз вносят значения температуры июня (Т^, ) в год посева овса. При повышении Т^ с J j °С до 22 °С урожайность снижс.ется с 30 до 18 ц/га, даже

при внесении ЫРл. Поэтому прогноз с заблагсвременностью 4-5 месяцев должен уточняться прогнозом с заблагсвременностью 1,5-2,0 месяца с учетом Т^ .

3. Без минеральных удобрений уро? 1Йность овса определяется осадками периода посев-всходы и Т^, . Сумма осадков в указанный период 20 мм и более и среднемесячная температура нмня 12-14 °С обеспечивают урожай овса 20-24 ц/га. С повышением Т у-( до 20 °С урожай овса понизится до I- ц/га.

1. Располагая средними многолетними данными о сумме осадков периода посев-всходы и температуре воздуха и'пня, можно определить уровень урожайности овса в Северней зоне. При внесении и РК в дозе до 60 кг/га, сумме осадков указанного периода белее 20 мн и Ту-, 12-И °С возможно формирование урожая свса 25 ц/га.

С забччговремонностью 1,5-2,0 месяца по Фактически" данным этих метеопарамртров производится уточнение преснота урожая овса.

При псв1даен7!1 среднемесячной температуры воздуха гюнч до значений Ш-?0 °С урожай гвса в Северной я оке уменьшается ".о 12-14 ц/га.

Без минеральных удобрений уро (айнсстп свса определяется осадками периода ку!пение-вьз/етчван:-е метелки и Т^, . Урсжяй свса 16-18 г/га Нормируется при погодных условиях: сумме осадков периода кущенне-внметнвание метелки более 30 мм и Ту-ТТ-13 °С.

5. "рогно.ч урожая овса в к'тдгей зоне возможен нэ основании данных о майских запасах продуктивной влаги (ЗПЗ) в пахотном слое почвы и Ту-„ . При ЗПЗ мая болре 30 мм и = ТГ)-ТГ °С

возможно Нормирование урожая овса п/;а при внесении V ГУ

в юзау 30-00 кг/га.

Г"ЗУ.'Т.ТЛ?;; ,Г:ТСЕРТЛЦ:1Н (ТУГ-.* КГЗДН'1 " Г'.РОТЛУ:

I. Ермакова .".!!., Гкпяева ".С. Оцрнка урожайноеги свса в Пермской области в зависимости от почвенно-климчт'-'чеокчх ресурсов // Научно-технические и соттльч!«» проблемы рпвнтия Уртпьгкого Нечерноземья'• Тез. докл. областной нчучно-п;тактической конференции мологдлх ученых г.Перми. П°рмь, УС0.

?.. Ат'к.чнл ''.Я., Ермакова ",Н, К вопросу об ч Миктивност« минеральных удобрений // Вопросы прогноза погоды, климата и циркуляции атмосферы: Медвуз, об. науч. тр. Пермь, 1°?0. -С. 131-П7.

3. Ермакова Я.Н., Аликина 'А.Я. Злияние агрометеорологических условий на урожайность овса в Пермской области // Вопроси прогноза погоды, климата и циркуляции атмосферы: Межвуз.

сб. науч.тр. Пермь, 1991. - С. 89

4. Попова С.И., Киряксва К.Ы., Ермакова Л.Н. Влияние уровней минерального питания и метеорологических факторов на ^ото-синтетическуто деятельность посева овса // Вопросы прогноза погоды, клюата и циркуляции атмосферы: Межвуз. сб. науч. тр. Пермь, 1992. - С. 00-6?.

5. Ермакова Л.Н. Содержание элементов минерального питания г почЕе и растениях овсэ Кировский в Зависимости от метеоусловий вегетационного периода // Вопросы прогноза погоды, климата и циркуляции атмосферы: Межвуз. сб. науч. тр. Пермь, 1993. ( в печати).

Подписано в печать 29.0сл.<а'Ь.Формат 60 х 84 Печать

офсетная. Усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ ЗЦс>.

614000, г. Пермь, ул. Букирева,15. Типография ШУ.