Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ДИАГНОСТИКА АЗОТНОГО ПИТАНИЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЕ С УЧЕТОМ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ДИАГНОСТИКА АЗОТНОГО ПИТАНИЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЕ С УЧЕТОМ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ"

к

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи

ГРИНЕНКО Людмила .Александровна

УДК 631.811.1 : 633.11(470.3)

і.

ДИАГНОСТИКА АЗОТНОГО ПИТАНИЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЕ С УЧЕТОМ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ

' Т4 - . ' »

Специальность 06.01.04 —агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА — 1988

-Диссертация выполнена во Всесоюзном научно-исследова-тельоком институте сельскохозяйственной метеорологии.

Научные руководители — член-корр. ВАСХНИЛ, доктор биологических наук, профессор Б. А. Ягодин; доктор технических наук, старший научный сотрудник П. П. Федченко.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Д. Н. Дурманов; кандидат биологических наук, доцент М. Н. Кондратьев.

Ведущее предприятие — Всесоюзный институт удобрений и агропочвоведения имени Д. Н. Прянишникова.

Защита состоится .^^^г^гЦ^Г' / . . 1988 г.

в «-/¿С час. мин. на заседании Специализированного

совета К.120.35.01 ,в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

- Адрес: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет ТСХА. .

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан

2-; . 1988 г.

" Ученый секретарь Специализированного совета — < кандидат биологических наук

Оа^с,

С. М. Саблина

■ ОБЩ/Ш ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ • Г

Актуальность проблемы. Диагностика азотного питания посевов является обязательным приемом при выращивании сельскохозяйственных культур по интенсивным"технологиям. До настоящего времени практически нет научно обоснованных рекомендаций по использованию гидрометеорологической информации при регулировании азотного питания посевов озимой пшеницы, что ведет к снижению эффективности азотных подкормок, к потере в иные годы удобрений и дополнительному загрязнению окружающей срзды нитратами. ■

Исследования проводились в соответствии с планами НИР Гос-комгидромета в рамках тем:

1. "]?кз работать предложения по учету погодных условий и микроклимата с целью повышения эффективности минеральных удобрений в условиях высокой куль^^ы земледелия" (Ш.І7.0І.І98І-1985гг.).

2. "Разработать рекомендации по учету гидрометинформации при оперативной корректировке технологии возделывания запрограммированных урожаев зерновых культур" (П.12,01.1984-1986 гг.).

Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка предложений по учету погодных условий при оперативной корректировке азотного питания озимой пзениин в Центральной Нечерноземной зоне и изучение возможности оперативного проведения растительной диагностики посевов с использованием:оптических

Н-тг.-львая ' Иауиг.я Ь..блкітг::а

очіпка .г?"ТІЛ сель кої о:1!, де*-«» им. К. А v. і

свойств растений. В связи с этим были поставлены следующие задачи: ' ', .'- у.' -. ; -

I. Изучить влияние погодных условий осени на азотное питание озимой пшеницы от посева до прекращения вегетации; 2. Исследовать зависимость динамики почвенного азота от посева к возобновлению вегетации от метеорологических факторов осени и зимы; 3. Изучить возможность установления оптимальных сроков ранне-весенних подкормок по метеорологическим факторам; 2. Изучить динамику накопления азота растениями озимой пшеницы в зависимости от условий погода весенне-летнего периода вегетации; 5. Исследовать возможность количественного определения азота в растениях по их оптическим свойствам. ~

■'. Научная новизна работы. Прослежены изменения в содержании минерального азота.в почве от посева до прекращения вегетации в зависимости от условий погода осеннего,периода и определена величина выноса азота посевами озимой пшеницы к прекращению вегетации при ее оптимальном развитии. Предложен новый способ расчета запасов минерального азота в почве перед возобновлением -вегетации по запасам его перед посевом и величине осадков осенне-зимнего периода. Впервые установлена сумма положительных температур воздуха весной, при которой растения начинают накапливать азотГ Предложен устойчивый прогностический показатель ожидаемого уровня урожайности для корректировки азотного питания ; озимой пшеницы. Показана принципиальная возможность определения азота по координатам цвета, которые наиболее полно характеризуют, спектральные отражательные свойства растений в.видимой области спектра. ' .

Апробация работы. Основные результаты.диссертации были доложены и получили одобрение на: I) Всесоюзном координационном совещании участников геогриртоскоЛ сети опытов с удобрениями 2 '

(г.Уфа, июль 1985 г.);"2) совещании "Агрометеорологическое " обеспечение агропромышленного комплекса страны (состояние, проблемы, перспективы)"(ВДНХ СССР, октябрь 1985 г.); 3) областном . . научно-техническом"совещании "Получение и использование Агропро- ■ мом Калужской области данных о погоде и климатических ресурсах" (г.Калуга, февраль "1987 г.); 4) совещании Мособлагропрома по вопросу диагностики азотного питания растений (г.Москва, март 1987 г.).

Структура и об-ьем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (3 главы), экспериментальной части (4 гла-du), выводов, списка литературы и приложения. Диссертация изложена на 155 страницах машинописного текста, включает 23 таблиц, 21 рисунок, 6 фотографий. Список использованной литературы вклю--чает 221 наименование, в том числе 19 иностранных.

, Практическая ценность и реализация работы. Полученные закономерности выноса азота растениями озимой ппеницы к прекращения вегетации в зависимости от условий погода осенью и запасов минерального азота в почве передрпосевом позволят решить вопрос о целесообразности внесения азота с основным удобрением. 1%комен-дации по учету условий увлажнения осени и зимы при прогнозирова- . нии содержания в почве минерального азота весной позволят заранее устанавливать дозы ранневесенних азотных подкормок конкретно для кавдого.поля, не проводя почвенцую диагностику при возобновлении вегетации; По установленной сумме положительных температур воздуха весной; при которой отмечено поступление азота в растения, можно судить сб оптимальных сроках азотной подкормки. Прогностический■показатель потенциально возможного урожая озимой теницы позволит уже в фазе выхода в трубку, оценить ожидаемый уровень урожайности nocenon и решить вопрос о целесообразности ■•.,•

проведения следующей азотной подкормки. Предлагаемый способ: определения азота в сельскохозяйственных растениях по их спектрам отражения позволит разработать методику оперативной диагностики азотного питания посевов дистанционными методами.

Публикация. Основное содержание диссертации-опубликовано . в девяти научных работах, список которых приводится в конце автореферата.

Условия и методика проведения исследований. Азотный режим почвы и накопление азота растениями озимой пшеницы изучались в полевых опытах с І980-І98І по 1985-1986 гг. на опорном пункто "Михайловское", расположенном на территории учхоза ТСХА в Подольском районе Московской области.

Почва дерново-подзолистая, среднесуглинистая. Сорт озимой пиеницы - Мироновская 808. Сев проводился в оптимальные сроки,

Фосфорно-калийные удобрения вносились перед посевом.азот -в подкормки весной, поверхностно в виде аммиачной селитры в дозах Л^бО і ^80 и Мао согласно целям исследований.

Повторность опыта четырехкратная. Учетная площадь делянки в среднем за 6 лет составляла 80 м^.

Пробы растений и почвы исследовались перед посевом, при ; прекращении и возобновлении вегетации, в фазо выхода в трубку.

Отбор и анализ образцов проводили по общепринятым методи-" кам. Нитраты определяли на спектрофотометре с хлорной кислотой, аммоний - колориметрически с реактивом Нэсслера. Фосфор и калий-по Кирсанову из солянокислой ситкдки с последующим определением фосфора на фотозлектрокалоршетре, калия - на пламенном фотометре, обрій азот в растениях - колориметрически с реактивом Нас— слера. . ''

Динамику накопления юоти растениями озимой пззницы весной

пР,и прогреве почвы изучали в полевых условиях на трех вариантах опыта (I контроль - без азотных удобрений;2 - А/^о ' Яо возобновления вегетации; 3 - /Убо при возобновлении вегетации), г установив термометры.на глубину 10 см и отбирая растительные образцы через 1-2 °С, начиная с 5 °С и' до 18 °С.

Возможность количественного определения азота по оптическим .свойствам растений изучалась в вегетационных опытах с ячменем, выращенным на дерново-подзолистой почве,"содержащей одинаковое количество фосфора и калия (по 0,1 г д.в.на; I кг почвы) и удобренной различными дозами азота (0,05-0,25 г. д.в.на I кг почвы). V .Кроме того в сосудах создавалась различная степень увлажнения: 20 %, 40 %, 60 % и 80 % от полной влагоемкости. .

Спектральная отражательная способность"листьев сельскохо- . зяйственных культур изучалась на спектрофотометре №-18, имещеи границы спектральной чувствительности от 400 до 750 им. Оотомет-рфованию подвергалась только .средняя часть листьев. После этого . в них определялось содержание общего азота й хлорофилла. Хлоро-; .филл определялся по котоду В'иль[гготтера. ;; - ..

Зависимости, установлешага в полевых и вегетоционшх опытах, "проверялись на полях с озимой пзоницей в совхозе "Кривское" Калужской области. Почва дерново-подзолистая среднесуглинистая..

Из метеорологических факторов проводились наблюдения за осадками,' температурным режимом воздуха и почвы, запасами продуктивной влаги перед .посевом, при прекращении, возобновлении вегетации и в фазе выхода в трубку. ■ Все результаты'полевых и вегетационных опытов подвергались

- статистической обработке по Б.А.Доспехову (198Ь г..)т

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Динамика минерального азота в почве от посева к ■ - ' •_прекращению вегетации '' ■ _■

Исследование результатов шестилетних опытов показали,что все процессы, приводящие к изменению в содержании минерального азота в почве осенью в большей мере определялись условиями , увлажнения, чем температурным режимом.

Содержание нитратов от посева к прекращению вегетации снижалось практически по' всем горизонтам. В пахотном слое это снижение было тем больше, чем больше выпало осадков за осенние месяцу (табл.1).

В 60-см горизонте при осадках в осенние месяцы выше средне-многолетней величины на 30-60 мм в почве оставалось 80 % нитратов от предпосевного их количества, а в метровом - 80-90 %.

* ' Таблица I

Изменения в содержании нитратов ) и аммония (ЛТ/^ ).

в пахотном горизонте почвы от посева (ПП) к прекращению вегетации (ПрВ) в зависимости от условий увлажнения осеннего периода

...•.;/ , :19в0 г. $1981 г: 1982 г:1983 г:1984 г.:1985 г.

Осадки за 1Х-Х

месяцы, мм 63,1 169,5 49,7 125,4 141,2 154,8 Процент ст средне—

многолетнего 47 150 44 III 125 137

Д У .100 % 92 40 98 58 . 53 45 .■

0,19 1,48- 0,52 1,8 1,1 1,7

ГЩ'К^ 0,49 0,57 0,58 " 1,1 0,65 0,72 ----•

Отношение величины аммония при прекращении вегетации к запасам ого перед посевом было меньше единицы,при недостаточном увлажнении (1980 и 1902 годы) и больше единицы - при избы-

точном (во все остальные года)(табл.1). '

Изменения в суммарных запасах минерального азота опреде- . лились поведением отдельных его форм. Так» в 60-см горизонте почвы в года с недостаточным увлажнением, когда убывали запасы и - нитратов и аммония, происходило резкое* снижение сумм минерального азота. ч

В года с избыточным увлажнением, когда содержание нитратного азота падало, а аммиачного возрастало, алгебраическая сумма этих форм оставалась почти без изменения. .. : Следовательно, при регулировании азотного питания озимой пзеницы необходимо учесть,,что в ЦентральнойНечерноземной зоне за осенний период накопления азота в почве почти не происходит и удовлетворить потребность в нем растения могут болыпей частью за счет доносевных его запасов. " , ■

Накопление азота растениями озимой пиешщы к моменту

■ ■ ■ -■■...- ухода в зиму . - , >' /.

Для решения вопроса о целесообразности внесения перед посевом азотных удобрений необходимо знать потребность озимой пне-нивд в азоте в осенний период вегетации. '

Сопоставление запасов минерального азота в 40-см слое почвы перед посевом и выноса его растениями за осенний период по- ' казало, что мевду этими величинами существует тесная связь.характеризуемая коэффициентом корреляции =0,84. Еп;е более тесная зависимостьV величины,накопленного азота в растениях к прекращению вегетации установлена от содержания перед посевом в 40см слое почвы нитратов (г.;'=0,91) (табл.2).

Однако следует отметить, что не всегда увеличение минерального азота в почсе!гарантировало лучшее развитие растений из-за неблагоприятного сочетания,кетсорологических' факторов.'.''

-. , : Телица 2

Запасы минерального азота в 40-см горизонте почвы - перед посевом и развитие растений озимой пшенида в V 1 осенний период вегетации " ' ' ->;.' •

. "Т~Г~ ; ~~~ :І980 г.:І98І г:1982г:1983 г:1984 г.:1985 г.

(N03+tJH*\ кг/га 124,7 276,3 138,1 100,6 109,3 131,2

NQ3 кг/га 50,6 223,3 89,9 69,4 83,9 ; 98,2

Азот в растениях . ■•

при ПрВ, кг/га 9,6 39,4 11,9 15,4 22,1 11,8 Коэффициент кустис-

. тости при ІІрВ '■/■-*"-'

рассчитанный noZ*°C 2,4 3,9 1,8 2,4 4,1 1,1

по запасам азота - 2,0 4,*1 2,0 2,4 1,8 2,0

фактический 1,5 3,2 1,6 '•• 2,5 2,2 1,3 ГУстота стеблей

при ПрВ 480 1616 828 771 985 622

Величина азота в , ^

расчете на I стебель,

г-Ю-3 ; 2,0 2,4 1,4 2,0 2,2 1,9

/ Изучение условий тепло- и влагообеспеченности осенних периодов показало, что коэффициент кустистости озимой пшеницы,' ■ рассчитанный по сумме температур от. начала'кущения до прекращения вегетации, корректировался условиями увлажнения* Установлена тесная связь между суммой осадков с августа по октябрь и коэффициентом кустистости растений («0,88). : ; *:

, Указанная теснота связи была проверена на данных по Московской области за предыдущие 12 лет, всего 22 случая. Получен коэффициент корреляции Ґ »0,89.

Связь существенна при сумме осадков за эти месяцы до 190 мм. Избыточное увлажнение затрудняло развитие растений.

Било установлено, что с ростом коэффициента кустистости озимой гаеницы и числа стеблей на квадратном метра' росла величина Еыноса ею азота (табл.2). При оптимальном развитии растения накапливали перед уходом в зиму около 40 кг азота на гектар.

4Теснота связи между коэффициентом кустистости и выносом ; азота характеризовалась коэффициетом корреляции Г =0,89, а между выносом и числом стеблей на квадратном метре - Г =0,97. Отсюда была подсчитана средняя величина накопленного-азота каждом стеблем - 2-10^ г(табл.2), которая:использовалась при решении вопроса, не являлись ли запасы минерального азота лимитирующим фактором в развитии растений. Оказалось, что из 6 лет проведенных исследований только осенью 1984 года запасы почвенного азота перед посевом не позволили.подучить ту степень кустистости, которая была рассчитана по температурному фактору. ' В 1980,1981 и 1982 гг. лимитирующей была влажность (в первом и третьем случае-^недостаток ее, во втором - переувлажнение) а осенью 1985 г. - температурный.фактор (табл.2).

Следует отметить, что как запасы минерального азота в почве перед посевом, так и условия тепло- и влагообеспеченности осенних периодов изучаемых лет, в основном, не позволяли поучить оптимальную кустистость у растений.

Исследования метеорологических условий осенних периодов по Московской области за последние 25 лет показали, что в 78 %' лет по условиям тепло- и влагообеспеченности посевов осенью нельзя было ожидать к прекращению вегетации получения 3-4 побе-■гов. ' .

Однако-известно, что на хорояо удобренных посевах при од-.них и тох же метеорологических условиях коэффициент кустистости бывает на 1-2 порядка выхе, чем на неудобрешгых. Поэтому в условиях Московской области оптимального развития озимой пшеницы к прекращению вегетации в 78 % лет можно ожидать; лизь на почвах с высокими запасами минерального азота или при внесении азотных удобрений, доза которых должна быть^рассчитана с учетом

его выноса. • ч

Способ прогноза ешшсов минерального азота в почве

перед возобновлением вегетации для оптимизации.доз рпіте ре сенной подкормки

Запаси минерального азота п почве, определеннее при прекращении вегетации ози&аи за холодний період времени не оставались без изменения и содержание азота в почве при возобновлении вегетации зависело не только от запасов его перед уходом в зиму, но и от характера погоды поэднсосеннего, зимнего и ранневесеннего периодов..

Содержание нитратов почти везде снижалось и тем больше,чем больше выпало осадков. При осадках за зимний период 190-200 мм и более содержание нитратов резко уменьшалось. Математическая обработка данных,позволила выявить тесную положительную связь между снижением запасов нитратного азота от прекращения до воэоб новления вегетации и сушами осадков за отот период, характеризуемую кооффициентом корреляции Г »-0,68 и уравнением регрессии . У;—0,003 X +1,176. ¿у »±0,141, где У - коэффициент . снижения запасов минерального азота в 40-см горизонте почвы от прекращения до возобновления вегетации, X '— сумма осадков о последующей декада поело перехода;температуры воздуха,через 6 °С осенью до первой весенней декада с температурой воздуха б °С, ошибка уравнения.

Степень измэншшя суммы минерального азота' больше зависела от суммы осадков с августа мосяца до возобновления вегетации, »км только за зимний период. При'осодк&х оа етот период меньше ЗЭОмм по всем горизонтам почьи происходило незначительное СНИ-кеіме запасов почвенного азота» При осадках виза 380 мм к весно оставалось почти в два роза изньаэ минерального азота по сравнению с октябрьским его опрадвлаїшом.

Математическая обработка данных по изменении содержания - минерального азота от посева к возобновлению вегетации показала существенность связи с суммой, осадков осенне-зимнего периода лишь для 40-см слоя,почвы. Связь характеризовалась коэффициентом корреляции Л =-0,91 и уравнением регрзссии

У =-0,004Л" +2,23, ¿^а+0,101, где Ц - коэффициент снижения запасов азота от-посева к возобновлен!«) вегетации, X - сумма осадков с августа до декады перехода среднесуточной температуры воздуха через 5 °С весной, мм, ошибка уравнения.

Однако, при одной и той же сумме рсенне-зимних осадков распределение их "по отдельным периодам может быть различно. Установлено (Федосеев, 1974),что в связи с отим изменяется эффективность одной и той ав дозы ранневесенней азотной подкормки. Поскольку отзывчивость зерновых культур на азотные удобрения находится в обратной связи ссодержшншм минерального азота в ' почве, следовало ожидать,; что илзметнио его запасов в большей мере зависит о? распределения осадков ПО сезонам, чем от суммы их от посева до возобновлен^ вегетации. ;

Обработка дадшых (всего 137 случаев) показала тесную связь ыезвду кооффициентом снижения запасов минерального азота в почво от посева к возобновлению вегетации и сочетанием осадков осеннего и зюаюго пориодов, характеризующейся коэффициентом множественной корреляции ; Г =0,806. ' .

Это позволило формализовать указшшую завис»огость{

тг = /п, о,5; / / * 0,$$)*]}

где запасы минерального азота в почве в слое 0-60 см при

возобновлении вегетации, кг/га; /77,- запасы минерального азота в почве перед посевом, кг/га; ~ сумма осадков с августа

по декаду перехода среднесуточной температуры воздуха через Ь °С

... ; . ■'.-' - и

осенью, мм; - сумма осадков со следующей декады после

перехода,температуры через 5 ЯС осенью до первой весенней декада со. средней температурой воздуха 5 °С. ■■.;..

На основании предложенной модели в ЦИНАО была разработана комплексная программа определения запасов минерального азота в почве перед возобновлением вегетации озимых с реализацией ее на микрокалькуляторе МК-54. Программа была разослана в проектно-изыскательские станции химизации сельского хозяйства. Обработке поступивших данных с Тульской, Черниговской, Ровенской и Ивано-Франковской станций химизации, а.также БелНИЯ почвоведения и агрохимии показало, что на дерново-подзолистых и серых лесных почвах при посеве озимой пшеницы по занятым парам прогноз с точностью до 20 кг/га оправдался в 74 % случаев.

После корректировки модели на других типах почв она может быть использована при определении дозы ранневесенней азотной подкормки конкретно для каждого поля, для которого известш запасы минерального азота перед посевом.

Сроки ранневесенней подкормки озимых зерновых культур

Эффективность ранневесенней азотной подкормки в значительной мере определяется сроком ее проведения.

Ввиду того, что дерново-подзолистые почвы характеризуются промывным водным режимом,.азот необходимо вносить в момент наибольшей потребности п нем растений. ' ■ . ,

Установить его позволили наблюдения за динамикой накопления азота посевами озимой пшеницы весной на трех вариантах опыта при прогреве почвы ни глубину 10 см от 5 до 10 °С (табл.3).

Накопление азота начиналось не сразу после пробуждения растений, а после прогрева почвы до 9,5-10°. В зависимости от скла.? дывакгцихся условий погоды отот промежуток времени в 1904 году 12 ''•■■.

составил 23 дня, а в 1985 г. - 13 дней от возобновления вегетации. Внесение удобрений задолго до этого момента может привести, я потерям азота и снижению эффективности подкормки.

Таблица 3

Накопление азота (кг/га) растениями озимой пшениц в зависимости от нагрева почвы на глубине 10 см 1984г.

: 5° - ¡7,7° :9,4° :13.4° :15.4°: 17° :18.8°

Дата :16.1У :I8.D ; З.У ї 7. У :І8.У : 22.У : 28.У

Контроль 17,2 16,3 19,7 19,4 41,1 47,8 77,4

ЯбО до ВВ (ЗО.Ш) 22,6 21,5 23,6 . 30,9 72,2 90,9 130,0

ІЇ60 при ВВ (ІІ.2У)2І,5 21,5 22,0 27,9 77,2 107,9 182,6 '

НСР05 кг/га 3,63

1985 г.

: 4.6° :7,0° :9,8° :12.8° :13.8°:15.6°: 17,0°

:25.1У : 4.У : 6.У :12.У ;14.У :16.У : 31 .У

Контроль 18,9 17,2 17,1 19,5 25,7 55,7 54,8

j\f6oAQ ВВ (7.ІУ) 16,7 14,8 16,8 21,6 35,4 52,5 76,4

tJ6Q при ВВ (25.ІУ) 15,7. 15,0 13,5 18,4 29,6 47,3 84,2

НСР05 кг/га 2,4

К моменту прогрева почвы до 9,5-10° в воздухе накаллива-

лось около 200 °С положительных температур, считая от даты перехода ео через О °С. --

Интенсивное поступление азота в растения отмечено после прогрева почвы приблизительно до 13°. К ото»4у моменту в воздухе накапливалось около 260 °С.

Обработка метеорологических наблюдений 18-летних опытов на о/п "Михайловское" показала, что 200° накапливалось,в основном, r»a 5-10 дней, а 260° - за 2-3 дня до фазы выхода в трубку. Эта закономертсть прослеживалась п 77 % случаев. В 23 % случаев к >Тт.зо выхода п трубку накопилось 200-240 °С положите ль нчх темпе-

13

ратур. - . • . -; ■ .■.;,, . •■

Для выяснения, какой срок раннересенней подкормки является оптимальным, в течение' 3-х лет <1985,1986,1987 гг.) азот в.почву весной вносили по следующей схеме:-I) при возобновлении вегетации; 2) по достижении суммы положительных температур 200°; 3) по достижении суммы положительных.температур 260 °С,

Обобщая результаты проведенных исследований, можно отменить, что при осадках за период от возобновления'вегетации до даты накопления суммы положительных температур воздуха 200 °С до 25 мм эффективность подкормки первого.и второго срока внесения азота была практически одинаковой.' В этих условиях, внесение азота по достижении суммы положительных температур воздуха 260 °С снижало прибавку урожая от азотных удобрений.

Определение оптимальных сроков подкормки при большей, чем ' 25 мм сумме осадков требует дальнейшего изучения, однако, следует отметить, что в Московской области ранневесеннюю азотцую подкормку необходимо проводить до начала поступления азота в растения, т.е. до даты накопления суммы среднесуточ»злс темтора-тур воздуха около 200 °С.

Способ прогноза уровня урожайности озимой пшеницы по анализу растений в фазе выхода в трубку

Развитие растений озимой гохшивд в процесса восшше-латней вегетации, поступление в шсс олемонтов питатш и уровень урожайности определяются не только почвенным плодороджм при возобновлении вегетации, но и складывающимися условиями погоди»

Известно, что в засуллише годы посевы мсньас потребляют азота и уровень их урожайности обычно ниже, чем в годи с достаточным увлажнением. .

По литературш.тм данным (29 годоопитов) была прослежена ди-

кшшка накопления азота надземной часть» озимой пшеницы в процессе вегетации. По метеоусловиям рассматриваемые годы разделились на два типа погоды - достаточное и недостаточное увлажнение весенне-летнего периода. Было отмечено, что характер кривых, описывпидих эти процессы для разных типов погоди и для вариантов без*азотных удобрений и с полными удобрениями приблизительно одинаков, т.е., наблюдается интенсивное накопление до фазы "колошения, затем скорость потребления его снижается и после цветения даже падает.

Анализ литературных и опытных данных позволил обратить внимание на то, что чем больше накапливалось азота в надземной части растений« фазе выхода в трубку, тем больше'был урожай верна. Математическая обработка выборки из 118 случаев показала тесную связь между величиной накопленного азота к фазе выхода в трубку ( X ) и урожайностью озимой пшеницы (У ) т/га (рис.4). . Регрессионная связь для I типа погоды (достаточное увлажнение) выражается следующим уравнением: ' • У-»0,4753-0,0476ЛГ +0,9209 Г «0,908 ^у »¿0,376 т/га

Уравнение для П типа погоды (недостаточное увлажнение) имеет вид: ; " .

У«0,5427/X* -0,01285* -0,1162 Г «0,940 ¿у¿+0,354. т/га, где Г - коэффициент корреляции} ¿у - ошибка уравнения.

Установленная связь позволит уже в фазе.выхода в трубку прогнозировать возможный уровень урожайности и розать вопрос о необходимости более поздней подкормки.

Проверка указанной зависимости показала, что на опытных до— лянках ошибка прогноза составляла в основном 2-4 %\ в производств

, венных условиях (совхоз "Кривское" Калужской области) с учетом типа погоды и засоренности - 1,4-5,0 %. .

: Возможности определения содержания азота.в растениях ; ' по их оптическим свойствам

1 Ркстительная диагностика, основшшая.на химическом определении азота, не может быть оперативна при.решении вопроса о внесении удобрений из-за трудоемкости анализов. В связи с отим . появилась необходимость в разработке методов ."косвенного его определения, основанных, например, на изучении оптических свойств .растений.

: Оптические свойства.листьев растительности определяются содержанием и концентрацией пигментов, а также морфоанатомичес-.кой структурой его поверхностных слоев. V- ■

Основная роль в формировании спектральной кривой отражения .принадлежит хлорофиллу» •

Было установлено (Кондратьев К.Я. » др., 1982), что даже, небольшое изменение содержания хлорофилла в листьях растений вызывает изменение спектрального состава отраженного от листа света,

Поскольку давно замечено, что при недостатке или избытке питания, особенно азотного, меняется цвет посевов, была исследована связь между содержанием азота и хлорофилла в листьях ячменя, выращенного в вегетационных опытах на одинаковом фоне фос-форно-калийных удобрений, но с разными дозами азота. Обработка *. данных показала, что между хлорофиллом и азотом существует тесная связь с коэффициентом корреляции Л =0,98.. Поэт01фг бил сделан вывод о возможности использования спектральных кривых отражения листьев для диагностики азотного питания сельскохозпйст- • вешале посевов. ' ■

'■-" Для количественного определения содержания азота по опти-

ческим свойствам растений были использованы координаты цвета (И/ ), которые применялись ранее при определении хлорофилла (Кондратьев К.Я., Федченко П.П. и др.,1982). Для их расчета вея спектральная кривая отражения разбивалась на узкие спектральные интервалы ¿Л =50 нм, а координаты цвета вычислялись

по формулам: -

? 2=/<£

где - спектральное распределение падающего на образец

излучения стандартного источника ; У(\), 2 (X) -

удельные координаты; спектральный коэффициент отражения;

Л — число участков спектра. л

Затем находилась сумма всех трех координат: 1У=Х+У • По вычисленным значениям IV и содержанию азота строился корреляционный график. Чем больше в листе азота, тем меньше зеленый лист отражает света, тем меньше сумма координат цвета.

Теснота связи между суммой координат цвета и содержанием азота в листьях ячменя за три года исследования характеризовалась коэффициентом корреляции Г »-0,93.

Характер зависимости между указанными величинами но изменился и при шрадивалии ячменя при разной степени увлажнения: 20 %, 40 56, 60 % и СО % полевой влагоемкости,- Теснота связи характеризовалась в атом случае коэффициентом корреляции Г —0,73.

Указанная зависимость проверялась и на растениях озимой пшеницы, выращенной на дерново-подзолистых почвах разной степени окультуренности, на разном фоне удобрений и в различные фазы их развития: кущения, выход в трубку, колошение.

Пило отмечено, что и у озимой.пшеницы с уменьшением относительного содержания азота:п листьях сумма координат цвета увеличивалась в прежней закономерности С Г =-0,80).

Отсюда следует, что по спектральной отражательной способности листьев злаков возможно количественное определение азота, независимо от условий выращивания или возраста растений.

Однако следует, отметить, что;кривые зависимостей сумм координат цвета от содержания азота в листьях ячменя и озимой пзени-цы не совпадали. Очевидно и здесь сказалась различная спектральная отражательная способность бесхлорофильного листа, как -это было нами установлено при отработке методики определения хлорофилла по координатам цвета.

. . Поэтому, для количественного определения азота в сельскохозяйственных растениях по координатам'цвета'необходимо иметь набор кривых для культур, имеющих различную спектральную отражательную способность' бесхлорофильных листьев.

~ ВЫВОДЫ

I. В условиях Московской области изменения в содержании минерального азота от посева к прекращению вегетации происходили, в основном, в зависимости от условий увлажнения осеннего периода. ,

Запасы нитратов-за осенние периоды всех изучаемых лет снижались "и тем больше, чем больше выпадало осадков,. Содержание аммония увеличивалось в годы с избыточным увлажнением и уменьшалось при недостатке влаги осенью.

2. Вынос азота растениями озимой шеницы за осенний период находился в тесной связи с запасами минерального азота в 40-см слое почвы перед посевом, характеризуемой коэффициентом корреляции Л»0,84. .

Еще более тесная связь выноса азота к прекращению вегетации установлена от содержания перед посевом в 40- см горизонте, почвы нитратов. Коэффициент корреляции Л =0,91. При содержании •нитратов в указанном слое почвы от, 50 до 223 кг/га вынос азота посевами изменялся от 9,6 кг/га до 39,4 кг/га. При оптимальном , развитии (3,2 побега на одном растении) посевы озимой пшеницы к прекращению вегетации накапливали 39,4 кг азота на гектар.

3. Содержание нитратного азота за зиму уменьшалось почти i по всем горизонтам. Снижение его запасов ,в 40-см слое почвы на-, ходилось в тесной отрицательной связи с суммой осадков от прекращения до возобновления вегетации, характеризуемой коэффициентом корреляции Г =-0,68.

4. Изменения в содержании минерального азота от прекращения до возобновления вегетации больше зависели от суммы осадков с августа до декады перехода температуры через 5 ° весной, чем от осадков только зимнего периода. При осадках за осенне-зимний период меньше 380 мм по всем горизонтам почвы происходило незначительное снижение запасов почвенного азота. При осадках выше 380 мм к весне оставалось почти в 2 раза меньше минерального азота по сравнению с октябрьским его определением.

Ь. Изменения в содержании минерального азота от посева до возобновления вегетации больше зависели.от сочетания осенних и зимних осадков, чем от их суммы. Коэффициент множественной корреляции между снижением содержания минерального азота от посева к возобновлению вегетации и сочетанием сумм осадков осени и

зимы составил Г «Ю;806. Впервые указанная зависимость была -представлена в виде формулы, используя которую, можно, не делая анализы весной, прогнозировать запасы минерального азота в почве перед возобновление^ вегетации. ; .

6. Поступление почвенного азота в растения озимой пшеницы весной начиналось не сразу,после возобновления вегетации, а спустя определенный промежуток времени, определяемый складывающими условиями ранневесеннего периода вегетации, пока почва на^ глубине 10 см не прогревалась до 9,5-10.?С. К этому моменту сумма .положительных среднесуточных температур воздуха от даты перехода ее через О °С составляла"приблизительно-200 °С, которая для 4 Подольского района Московской области наблюдалась за 7-10 дней до фазы выхода в трубку.

. 7. Оптимальным периодом, проведетш азотной подкормки в годы исследований был период-от возобновления-вегетавди до даты накопления суммы среднесуточных температур 200 °С. Проведение подкормки в момент интенсивного.потребления азота (когда сумма среднесуточных температур воздуха составляла 260°). снижало ее эффективность. :.,-".

8, Поступление азота в растения;озимой пшеницы в весенне-летний период вегетации.определялось не только запасами азота . почвы при возобновлении вегетации, но и складывающимися условиями погоды. Накопление посевами азота ало неравномерно и более интенсивно во влажные годы.

9. Установлена тесная корреляционная связь между величиной азота, накопленного надземной частью растений к фазе выхода в трубку и уровнем урожайности озимой пщеницы в зависимости от типа погоды весенне-летнего периода вегетации. Коэффициент корреляции такой связи для I.типа погоды (достаточное увлажнение) » составил 0,908, а для П типа (недостаточное увлажнение) 0,940.

Исходя из этого, уже в фазе выхода в трубку можно прогнозировать ожидаемый уровень урожайности озимой пшеницы и решать вопрос о целесообразности более позднего внесения азота.

10. Установив тесную корреляционную связь между содержанием азота и хлорофилла в листьях растений (Л»0,97), предложен новый способ определения азота в посевах сельскохозяйственных культур, используя оптические свойства зеленых листьев и применяя коорди-"наты цвета для количественной характеристики изменения формы спектральной кривой отражения.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

На основании полученных результатов предлагается следукиций порядок проведения диагностики азотного питания озимой пшеницы в Центральной Нечерноземной зоне.

1. Почвенную диагностику проводить один раз перед посевом. По ее результатам определять необходимость внесения азота с основным удобрением. Дозу азота осоныо рассчитывать с учетом запасов минерального азота в 40-см горизонте почвы и величины выноса его растениями к прекращению вегетации при оптимальном развитии озимой пзеницы (около 40 кг азота на гектар).

2. По результатам отоЯ же почвенной диагностики с учетом суммы осадков за осенний и зимний периоды по приведенной формуле определять запасы минерального азота в почве перед возобновленном вегетации для установления дозы ранневесенной подкормки.

3. Раннз во ce i мои аз отцую подкорлну проводить до даты накопления суммы среднесуточных температур воздуха около 200 °С.

4. В фазе выхода в трубку растительную диагностику проводить с определениям абсолютного накопления азота растениями. По установленным зависимостям определить возможный уровень урожайности озимой пзешад и решить вопрос о целесообразности более позднего внесения азота в почву.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кондратьев-К.Я.,"Гриненко.Л.А.;Коэодеров В.В.,'Седчен-ко П.П. К вопросу определения содержания хлорофилла в листьях, зеленых растений//ДАН СССР.-1983.- Т.270, № 2.-С.505-508.

2. Федосеев А.П., Гриненко.Л.А. Динамика потребления питательных веществ эерношми,культурами при различных погодных ус-ловиях/Ар.ВЯШСХМ.- 1984,- Шп. 13.-С.42-55.'

; 3. Гриненко Л.А., Федосеев А.П. Опыт определения содержания азота в листьях растений по данным;спектральных измерений// Тр.ВНЖСХМ.- 1984.- Вып. 13. - С. 106^109.

4. Сюдченко П.П.,.Гриненко Л.А. К методике определения содержания "хлорофилла . в листьях растений/Гр.ВНЖСХМ.- 1984.-_Вып.14.-С.25-33.

5. Осдосеев А.П., Гриненко Л.А. Динамика накопления оле-ментов питания озимой пшеницы в разные по погодным условиям го-. ды//Агрохимия.~ 1985.- № I,- С.52-57.

6. Гриненко Л.А.; Корректировка- сроков весенней подкормки .. азотом озимой пшеницы, в зависимости от погодных условий/Агрохимия.- 1987,- № 2,- С.3-6. ' -

7. Гриненко Л.А; Определение дозы и сроков весенней азотной подкормки озимых по метеорологическим факторам/Др.ВШИСХМ,-1987,-Вып.22-С.91-99. _ - '

- 8. Гриненко Л;А;, Литвак Ш.И..Прогноз запасов минерального азота в почве перед < возобновлением вегетации озимых зерновых * вультур//Зерновое хозяйство,- 1987,- № 2.-"С.21-23. :.".;•■• 9. Гриненко. Л.А. , Возможности. определения азота в растениях по их цвету//ДАН СССР.-1987,- Т.294, » 3.- С.767-768.

Л-37869 3/Ш-83 г.

Объем 1 7г п. л.

Зак. 590. Тир. 100

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

Бесплатно