Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Диагностика и оптимизация минерального питания овса на черноземе выщелоченном в условиях Южного Урала

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Диагностика и оптимизация минерального питания овса на черноземе выщелоченном в условиях Южного Урала"

На правах рукописи

ДЖЕНИС Юлия Андреевна 4421

ДИАГНОСТИКА И ОПТИМИЗАЦИЯ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ ОВСА НА ЧЕРНОЗЕМЕ ВЫЩЕЛОЧЕННОМ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОГО УРАЛА

06.01.04 - Агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

9 НОЯ 2000

Омск 2009

003483446

Работа выполнена в Институте агроэкологии филиале Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Челябинский государственный агроинженерный университет».

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Ермохин Юрий Иванович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, старший научный сотрудник Сысо Александр Иванович; кандидат сельскохозяйственных наук Кожевина Марина Николаевна

Ведущая организация - Федеральное государственное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Тюменская государственная сельскохозяйственная академия»

Защита диссертации состоится 11 декабря 2009 г. в 9 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.050.01 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный аграрный университет» по адресу: 644008, г. Омск-8, Институтская площадь, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Омский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан 22 октября 2009 г.

Ученый секретарь /ял/Ь / У //

диссертационного совета /с/ ТмЕ- В.П. Пьянов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Ключевая проблема настоящего и будущего сельского хозяйства РФ - это увеличение производства зерна, в том числе и овса. В настоящее время многие вопросы теории и практики применения удобрений под зерновые культуры, в том числе и овес, остаются нерешенными. На первый план выдвигаются проблемы выявления относительного недостатка какого-либо элемента питания, из-за которого снижается эффективность использования удобрений. Недостаточно проработаны в научном плане и почти не находят применения в сельскохозяйственном производстве вопросы совместного использования макро- и микроудобрений под зерновые культуры, и в первую очередь марганцевых и борных. Необходимо перейти от простого эмпиризма с удобрениями к теоретическому осмыслению механизма взаимодействия компонентов в системе почва - растение - удобрение.

В связи с этим оптимизацию минерального питания культур как направленного способа воздействия через почву на формирование урожая, можно осуществить на основе почвенной и растительной диагностик, что может дать исчерпывающую информацию о режиме минерального питания овса.

Недостаточная изученность этих вопросов потребовала специальных исследований, результаты которых представлены в диссертационной работе.

Научные исследования, проведенные в этом плане, являются, на наш взгляд, весьма актуальными, особенно в современных условиях, когда исследования подобного рода в целом по России практически прекращены.

Цель работы - теоретическое и экспериментальное обоснование путей повышения эффективности удобрений, управление формированием урожая овса в зависимости от потенциального и эффективного плодородия почвы.

Задачи исследований:

- вьивить влияние макро- и микроудобрений на формирование урожая и качества зерна овса в зависимости от содержания основных элементов питания в почве;

- установить оптимальные дозы марганцевых удобрений под овёс с учетом содержания основных элементов питания в почве;

- установить оптимальные концентрации раствора борной кислоты для обработки семян и некорневой подкормки растений овса;

- установить зависимость между величиной урожая зерна овса, химическим составом почвы, растений, дозами применяемых удобрений;

- определить оптимальное содержание и соотношение элементов питания в почве и растениях овса для диагностики потребности в удобрениях;

- дать оценку экономической и биоэнергетической эффективности применения удобрений на основе комплексной диагностики минерального питания овса.

Научная новизна исследований. Впервые на Южном Урале проведены исследования по оптимизации питания растений овса макро- и микроэлементами (В и Мп) на основе почвенной и растительной диагностик. По результатам

полевого опыта разработаны оптимальные уровни содержания и соотношения элементов питания в выщелоченном черноземе и в растениях овса. В результате исследований найдены математические зависимости, связывающие урожайность с количеством применяемых удобрений, установлены оптимальные параметры содержания и уравновешенный баланс пяти элементов питания в почве (почвенная диагностика), в растениях (растительная диагностика), уточнена методика расчета норм удобрений для основного внесения.

На защиту выносятся следующие положения:

- эффективность влияния макро- и микроудобрений на урожай овса;

- закономерность потребления элементов питания растениями овса;

- оптимальные уровни и соотношения макро- и микроэлементов в почве и в растениях овса по фазам роста и развития.

Практическая значимость и реализация результатов исследований.

Полученные научные результаты позволят создать гибкую систему удобрения для получения запрограммированного урожая овса в количественном и качественном отношении.

Предложенная научно-обоснованная система удобрений на фоне зональной агротехники даст возможность стабильно получать до 3,0 т/га зерна овса хорошего качества.

Результаты исследований прошли производственную проверку на территории производственных полей Государственного учреждения «Профессиональное училище № 136» Красноармейского района Челябинской области в 2007 году на площади 2 га и позволили получить дополнительно 0,97 т зерна овса с одного гектара, при этом чистый доход составил 766,3 руб./га.

Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены, обсуждены на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Института агроэкологии - филиала ФГОУ ВПО ЧГАУ (2005 - 2008 гг.), на межрегиональной научно-практической конференции «Экологическая политика в обеспечении устойчивого развития Челябинской области» (г. Челябинск, 2005 г.), на международной научно-практической конференции «Достижения науки в реализацию национального проекта развития АПК» (г. Курган, 2006 г.), Всероссийской научно-практической конференции ученых и специалистов, посвященной 140-летию со дня рождения академика Д.Н. Прянишникова (г. Пермь, 2006 г.), и опубликованы в девяти научных работах общим объемом 2,25 п.л., в том числе три - в ведущих рецензируемых научных журналах.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 174 страницах печатного текста. Состоит из введения, восьми глав, выводов и рекомендаций производству. Содержит 34 таблицы, 15 рисунков, 7 приложений. Библиографический список включает 171 наименование, в том числе 8 на иностранных языках.

о

ОБЪЕКТЫ, И УСЛОВИЯ МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые опыты с удобрениями овса были проведены на черноземе выщелоченном высокогумусном среднесуглинистом лесостепной зоны Южного Урала в 2004 - 2006 гг. (на опытном поле Института агроэкологии).

Объектами исследования являлись: растения овса сорта Орион, макро- и микроудобрения, почва - чернозем выщелоченный, связанные в едином комплексе агротехнических мероприятий и метеорологических условий.

Агрохимическую характеристику слоя почвы 0-30 см характеризовали в среднем за три года исследований: гумуса 7,0 %; N-N03 - 8,6; P2Os - 150,0; К20 - 237,0; В - 1,77; Мп - 61,0 мг/кг почвы, рНмд 6,94.

Метеорологические условия в годы проведения исследований были различными. По гидротермическим условиям 2004 год характеризовался как умеренно засушливый, 2005 и 2006 гг. как умеренно увлажненные.

Опыт однофакторный. Фактором, определяющим величину урожая в опыте, являлись различные дозы удобрений.

Схема опыта следующая:

I. Контроль (без удобрений); 2. NeoIV, 3. N60K«i; 4. Р№К«; 5. М^РеоК® -

фон; 6. NgoPcoKio; 7. NizqPggK«; 8. N60P9oK«b 9. NkP^K«,; 10. Фон + Mnt0;

II. Фон + Мп20; 12. Фон + Мп30

13. Фон + об. сем. В 0,01% р-р + нек. под В 0,1% р-р (250 л/га)

14. Фон + об. сем. В 0,03% р-р + нек. под В 0,2% р-р (250 л/га)

15. Фон + об. сем. В 0,05% р-р + нек. под В 0,3% р-р (250 л/га)

16. Фон +обработка семян В 0,03% р-р

Закладка и проведение полевого опыта проводили по методике агрохимических исследований Ф.А. Юдина (Юдин Ф.А. Методика агрохимических исследований. М.: Колос, 1980. 366 с.); Б.А. Доспехова (Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд., доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 1985.351 с.); A.C. Пискуно-ва (Пискунов A.C. Методы агрохимических исследований М.: КолосС, 2004. 312 с.).Использованы следующие виды удобрений: аммиачная селитра (N - 34 %), суперфосфат двойной (Р2О5 - 49 %), калий хлористый (К20 - 60 %), борная кислота (В - 17 %), сернокислый марганец (Мп - 24,5 %). Опыт заложен в 4-кратной повторности. Общая площадь делянки составляет 54 м2 (3,6x15,0 м), учетная - 20 м . Подкормку растений овса проводили 0,1 - 0,3% раствором борной кислоты из расчёта 250 л/га в фазу цветения. Сернокислый марганец внесен в почву совместно с макроудобрениями как основное удобрение. Агротехника в опыте общепринятая для данной зоны. Посев проводился сеялкой СН-1,6.

Учёты и наблюдения за ростом и развитием растений, отбор растительных образцов были приурочены к основным фазам развития растений овса (кущение, цветение и полная спелость).

Почву отбирали до посева и в основные фазы развития растений овса. Продуктивную влагу в почве определяли методом высушивания в сушильном шка-

фу при температуре 105°С в течение б часов. Нитратный азот в почве определяли ионометрическим методом (ГОСТ 26951 - 86), подвижный фосфор и обменный калий - по Чирикову в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26204 - 84), бор - фотометрическим методом с азометином Аш по Бергеру и Труогу (ОСТ 10150 -88), марганец - фотометрическим методом с формальдоксимом по Крупскому и Александровой (ГОСТ 50685 - 94).

Азот, фосфор и калий в растениях определяли стандартными методами, бор - фотометрическим методом с использованием хинализарина, марганец -фотоколориметрическим методом с использованием периодата калия.

Полученные опытные данные и взаимосвязи в системе удобрение - почва -растение математически обработаны методами дисперсионного, регрессионного и корреляционного анализов по методике Б.А. Доспехова (Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд., доп. и перераб. С. 247 - 251).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Диагностика потребности овса в удобрениях на основе полевого опыта

Полевой опыт служит основным способом установления потребности растений в удобрении, позволяет установить роль отдельных элементов питания в повышении урожая культур, определить закономерности между содержанием элементов питания в почве, растениях и величиной и качеством урожая (Афен-дулов К.П., Лантухова А.И. Удобрения под планируемый урожай. М.: Колос, 1973.237 с.).

Одним из показателей характеризующих эффективность применяемых удобрений является величина урожая (таблица 1).

Таблица 1

Урожайность зерна овса в зависимости от доз вносимых удобрений

В тоннах с гектара

Вариант Урожайность зе эна В среднем за 3 года Прибавка

2004 г. 2005 г. 2006 г.

1. Контроль 1,72 1,21 1,05 1,33 -

2. Н60Р60 2,26 1,45 1,45 1,72 +0,39

3. КбоКйо 2,30 1,53 1,44 1,76 +0,43

4. РбоКбо 2,28 1,40 1,16 1,61 +0,28

5.ЫбоРбоКбо 2,47 1,67 1,65 1,93 +0,60

б.Ы^РбоК«, 2,11 1,58 2,23 1,97 +0,64

7. Т^оРбоК«, 2,45 1,55 1,93 1,97 +0,64

8. ЫбоР^Кбо 2,26 1,94 1,36 1,85 +0,52

9.НюР,2оКЛ) 1,46 2,06 1,57 1,69 +0,36

НСР05, т/га 0,27 0,28 0,13

Установлено что действие удобрений в опыте зависело от условий влаго-обеспеченности. Так, в умеренно засушливом 2004 году наибольшая эффектив-

ность отмечена на варианте с применением по 60 кг/га д.в. азота, и фосфора прибавка урожая составила 0,54 т/га. При внесении калийный удобрений урожай овса повышается в пределах ошибки опыта, соответственно вариант ^Р«) является наиболее экономически выгодным в этом году.

2005 год характеризовался как умеренно увлажненный, но в начале периода вегетации, овес испытывал недостаток влаги, так как количество осадков было ниже среднемноголетних показателей и составило 23,4 мм.

Вследствие этого наибольший эффект был получен от применения Р90 и Р120 на фоне ЫбоКбо, прибавка урожая зерна составила 0,73 т/га и 0,85 т/га, что подтверждает выводы В.Д. Панникова, В.Г. Минеева (Панников В.Д., Минеев В.Г. Почва, климат, удобрение и урожай: 2-е изд., перераб. и доп. С. 316-319), В.Н. Брагана, Х.С. Юмашева, Г.Ф. Мухаметова (Брагин В.Н., Юмашев Х.С., Мухаметова Г.Ф. Влияние агрохимических и погодных факторов... С. 147-149) об эффективности фосфора в засушливых условиях. В 2005 году экономически более выгодным является вариант с применением Р90, где прибавка урожая составила 0,73 т/га по сравнению с контрольным вариантом, а окупаемость 1 кг фосфора урожаем составила 0,8 ц. При применении Р)2о урожайность овса возросла незначительно, а окупаемость удобрений 1 кг равнялась 0,7 ц. Применение азотных удобрений оказалось малоэффективным, прибавка составила от 0,34-0,46 т/га по сравнению с вариантом без удобрений.

В 2006 году наибольшая эффективность отмечена от дозы азота 90 кг д.в. на фоне РбоКво, прибавка зерна составила 1,18 т/га, или 52,9%. С повышением дозы азотных удобрений до 120 кг д.в. на гектар урожайность и эффективность удобрений снижалась, прибавка составила 0,88 т/га. Фосфорные удобрения во влажный год менее эффективны, чем азотные, урожайность на вариантах с применением Р^ и Р120 составила 1,33 и 1,56 т/га соответственно.

В среднем за три года наибольшая эффективность отмечена от действия азотных удобрений. Максимальная урожайность (1,93 т/га) была на варианте с внесением азотных удобрений в дозе 60 кг д.в./га, на фоне фосфорных и калийных удобрений. Применение азота в дозе 90 и 120 кг д.в./га на фоне РеоКм повышало урожайность в пределах ошибки. В результате, наиболее экономически выгодным в среднем за три года является вариант ЫюРбо, где урожайность составила 1,72 т/га.

Таким образом, эффективность минеральных удобрений по годам исследований зависела как от применения удобрений, так и от погодных условий.

Помимо макроудобрений, микроудобрения служат резервом повышения урожая сельскохозяйственных культур, в том числе и овса.

В таблице 2 представлены данные по действию марганца на урожайность овса (блок марганцевых удобрений).

С применением марганца сернокислого на фоне ИРК резко возрастают урожайность (до 2,78 т/га) и эффективность удобрений. Так, по трем годам исследований наибольшая эффективность получена на варианте ИвоРбоКбо + Мпю: прибавка овса составила 1,45 т/га, или 52,2 %. Внесение в почву марганца выше 10 кг д.в./га не имело преимущество по сравнению с Мп2о и Мп30.

Таблица 2

Влияние марганцевых удобрений на величину урожайности зерна овса ___ В тоннах с гектара

Вариант Урожайность зерна В среднем за 3 года Прибавка

2004 г. 2005 г. 2006 г.

1. Контроль 1,72 1,21 1,05 1,33 -

2. »боР^Кбо - фон 2,47 1,67 1,65 1,93 +0,60

3. Фон+Мпю 3,02 2,06 3,27 2,78 +1,45

4. Фон +Мп2о 2,25 1,95 2,37 2,19 +0,86

5. Фон +Мп30 2,65 2,01 1,72 2,13 +0,80

НСРо5, т/га 0,30 0,25 0,18

Применение бора в виде обработки семян и некорневой подкормки менее эффективно, по сравнению с применением марганца на фоне ИРК (таблица 3).

Таблица 3

Влияние борных удобрений на величину урожайности зерна овса __В тоннах с гектара

Вариант Урожайность зерна В среднем за 3 года Прибавка

2004 г. 2005 г. 2006 г.

1. Контроль 1,72 1,21 1,05 1,33 -

2. ^оРбоКбо 2,47 1,67 1,65 1,93 +0,60

3. Фон +В обр.сем. 0,01%+нек. под. 0,1% 2,50 2,11 2,36 2,32 +0,99

4. Фон +В обр.сем. 0,03%+нек. под. 0,2% 2,83 1,68 1,83 2,11 +0,78

5. Фон +В обр.сем. 0,05%+нек. под. 0,3% 2,57 2,07 1,88 2,17 +0,84

6. Фон + В обр.сем. 0,03% 2,64 2,17 2,45 2,42 +1,09

НСР05, т/га 0,23 0,31 0,22

Рассматривая действие борных удобрений на урожайность овса установили, что отзывчивость овса на обработку семян (0,01-0,03%В) и опрыскивание вегетирующих растений в фазу кущения 0,1-0,3% - ными растворами бора, из расчёта 250 л/га, было положительным. Получена достоверная прибавка урожайности зерна на всех вариантах.

Максимальная прибавка зерна овса (1,09 т/га) получена при обработке семян 0,03% - ным раствором бора из расчёта 10 л/т.

Таким образом, установленная в полевом опыте эффективность удобрений под овес различна, их действие проявляется в конкретных условиях. Вероятность совпадений благоприятных факторов очень мала, поэтому рекомендовать конкретные дозы удобрений производству нежелательно.

Данные о химическом составе почвы позволяют скорректировать ранее установленные опытным путем нормы удобрений в конкретных почвенно-климатических условиях.

Следовательно, хозяйства, располагающие агрохимическими картограммами содержания питательных веществ в почве, могут вносить поправки к рекомендуемым дозам в соответствии с конкретным полем (Ермохин Ю.И. Поч-венно-растительная оперативная диагностика «ПРОД-ОмСХИ» минерального питания, эффективности удобрений, величины и качества урожая сельскохозяйственных культур. Омск: Изд-во ОмГАУ, 1995.208 е.). Эти дозы (Д) зависят от ряда факторов и являются функцией содержания элементов питания почвы (X):

Д = /-Х„- (1)

Существует обратная и практически прямолинейная зависимость между содержанием питательных веществ в почве и дозами вносимых удобрений (Ю.И. Ермохин 1984). Чем выше почвенные запасы элементов питания, тем должны быть меньше дозы удобрений.

Математически это выражается следующим образом:

До-Хо = Дл-Хп, (2)

где До - установленная доза питательных веществ удобрений (кг/га) при соответствующем содержании элемента в почве (Хо); Д„ - предполагаемая доза питательных веществ удобрений (кг/га) при соответствующем содержании элемента в почве конкретного поля (Хп).

Основываясь на лучшем варианте опыта NWP« при внесении удобрений, нами предлагаются следующие формулы для расчёта доз азота и фосфора:

тт = 516 9000 ,АЛ

А азота . (-V А фосфора -:— W

Предложенные нами формулы для определения ориентировочных доз применения азота и фосфора под овёс позволяют отойти от простого эмпиризма с применением удобрений и ориентироваться на конкретные дозы с учётом содержания доступного элемента в почве.

Почвенная диагностика потребности растений овса , в макро- и микроудобрениях

Метод полевого опыта для установления дозы удобрений не удовлетворяет на 100% прогноз эффективности удобрений и оптимизации минерального питания. При этом методе обычно выясняется зависимость урожая от какого-то одного фактора, например, от количества внесенных удобрений одного вида при других постоянных условиях. В.Г. Черненок (Черненок В.Г. Теоретические основы оптимизации и диагностики минерального питания зерновых культур в сухостепной зоне Северного Казахстана: дис. ...докг. с.-х. н. в форме научного доклада. Омск, 1993. 55 с.) отмечает, что системы удобрений, построенные только на учете эмпирических данных по эффективности удобрений, в большинстве случаев не могут быть оптимальными, так как действие удобрений проявляется в конкретных условиях, вероятность совпадения которых очень мала. Поэтому в целях оптимизации минерального питания необходимо знать взаимозависимость элементов минерального питания в процессе поглощения

их растениями при более значительных отклонениях от оптимальной концентрации в питательном субстрате.

На основе экспериментальных данных и статистического метода анализа была установлена зависимость между концентрацией элементов питания в почве (У, мг/кг) и дозами вносимых удобрений (X, кг д.в./га) (рисунок 1).

Дым удовр«ки» «¿.На Дюы удойре«» «гдл/п

о,А -Г-----1——Г-1--—л

1,1 3,1 «,' 1«.1 13,4 «.7 ».в Даммобримвдгм

У = 0,256х-1,34 (5) У = 159,0+0,585-х (б) У = 16,96х-0,239х2-79,5 (7)

г ~ 0,96 г = 0,99 ^ = 0,90

«Ьм» - 0,256 «Ьр205» - 0,585 «Ьм„» - 0,990

Рисунок 1 - Зависимость между концентрацией элементов питания в почве (У, мг/кг) и дозами вносимых удобрений (X, кг д.в,/га) (в среднем за 2004-2006 гг.) Содержания азота, фосфора и марганца в почве на основании математических моделей представленных в уравнениях 5, 6, 7 позволяет установить нормативы, где для повышения содержания азота, фосфора и марганца в почве на 1 мг/кг, необходимо будет внести 3,9 кг азотных, 1,7 кг фосфорных и 1 кг марганцевых удобрений.

Исходя из этого, будем рассчитывать дозы удобрений под овес по формулам:

Ды = 3,9(Эо-Эф) (8)

Др= 1,7(Эо-Эф) (9)

Дмп = 1>0 (Эо - Эф), (10)

где Эо - оптимальное содержание элемента в почве, мг/кг;

Эф - фактическое содержание элемента в почве, мг/кг;

Можно отметить зависимость между урожайностью (У, т/га) овса и содержанием азота и фосфора в почве в пределах оптимального уровня (уравнения II, 12).

У = х/(0,854+0,463-Ы) г=0,98 (11)

У = 0,658+0,006 Р г = 0,99 (12)

Полученные уравнения свидетельствуют о том, что при увеличении содержания N-N03, и Р2О5 в почве на 1 мг/кг, урожай овса в среднем будет увеличиваться на 0,463, 0,006 т/га соответственно и позволит прогнозировать величину урожайности культуры в зависимости от содержания элементов питания в слое почвы 0-30 см (таблица 4).

Таблица 4

Прогноз урожайности зерна овса в зависимости от содержания N-N03, Р20«

в почве (в среднем за 2004 - 2006 гг.)

Содержание, мг/кг Урожайность зерна, т/га Прогноз урожайности, т/га по формулам

N-N03 Р2О5 N-N03(11) Р2О5 (12)

т/га % ошибки т/га % ошибки

11,8 217,3 1,72 1,87 -8,7 1,96 -14,0

14,6 174,8 1,76 1,92 -9,0 1,70 +3,4

5,4 202,0 1,61 1,61 0 1,87 -16,0

15,4 195,2 1,93 1,92 +0,5 1,83 +5,2

19,1 198,6 1,97 1,97 0 1,85 +6,0

30,8 200,2 1,97 2,04 -3,5 1,86 +6,0

20,5 209,2 1,85 1,99 -7,6 1,91 -3,2

На основании выявленных зависимостей нами разработаны и уточнены диагностические параметры содержания азота и фосфора в почве для прогноза эффективности удобрений в фазу кущения.

Особый интерес представляет проблема диагностики азотного питания различных растений и эффективности применения удобрений.

Зарубежный опыт диагностики азотного питания сельскохозяйственных культур в последнее время основан на определении обычно двух форм азота в почве - нитратной и аммонийной, так как аммонийный азот в этих условиях (обильные осадки в осеннее зимний период, мягкие зимы) составляют значительную долю общих запасов минерального и является ближайшим резервом азотного питания растений (Ермохин Ю.И. Динамика накопления доступного азота в почве и его практическое использование растениями озимой пшеницы // Научная школа Сибирского агрохимика в развитии отечественного и зарубеж-

ного опыта диагностики азотного питания растений и применения азотных удобрений. Омск: Вариант-Омск, 2008. С. 27 - 35).

В опыте также была изучена зависимость урожая от содержания N-N03, № N1^4 и N щелочногидролизуемого в слое почвы 0-30 см (таблица 5).

Таблица 5

Урожайность зерна овса и содержание различных форм азота в слое

почвы 0-30 см по вариантам опыта (в среднем за 2004 - 2006 гг.)

Вариант Урожайность, т/га Формы азота, мг/кг

N-N03 N-NH4 N щел. гид.

1. Контроль 1,33 5Д 50,2 126,9

2. PmK«, - фон 1,61 5,4 39,9 125,7

3. Фон + N60 1,93 15,4 48,8 131,1

4. Фон + N90 1,97 19,1 69,6 125,6

5. Фон + N120 1,97 30,8 75,9 136,5

Математическая обработка результатов исследований показала, сильную зависимость содержания нитратного азота в почве от доз вносимых удобрений; коэффициент корреляции составил 0,81.

При увеличен™ содержания N-N03 в почве в среднем за три года урожайность зерна овса повышалась на 0,28 - 0,64 т/га.

Влияние содержания нитратного азота (X) на урожайность овса (У) выражается следующим уравнением регрессии:

У=1,43+0,0216-х; г = 0,81 (13)

Содержание аммонийного азота в почве также увеличивается, при внесении азотных удобрений.

Особенность зависимости урожайности овса (У) от содержания аммонийного азота в почве (X) отражена в приведенном уравнении регрессии:

У=0,964+0,014-х; г = 0,77 (14)

Прогноз содержания нитратной и аммонийной формы азота в почве на основании математических моделей представленных в уравнениях 6 и 7 показывает, что в сумме по вариантам опыта, расхождения фактической урожайности с расчетной составляет 2,5% по нитратному азоту и 7,4% по аммонийному азоту.

Нами установлено, что для диагностических целей азотного питания и расчета доз удобрений больше всего подходит нитратная форма азота. В дальнейшем в своих исследованиях и для расчета доз удобрений мы учитывали эту форму азота. Но резервом накопления нитратного азота в почве будет, служит аммонийная.

Также было получено соотношение нитратного азота к аммонийному, и составило 0,33, что указывает на то, что если представленное соотношение бу-

дет увеличиваться, то процесс нитрификации возрастёт, и это повлияет на рост и развитие растений овса.

Установлено, что оптимальный уровень N-N03, Р2О5 и Мп в черноземе выщелоченном (мг/кг) для получения наибольшей урожайности овса (3 т/га) характеризуется следующими средними величинами: нитратный азот (N-N03) -15,4 почвы, подвижный фосфор (Р205) - 190,0, марганец (Мп) - 71,0, В - 1,77 почвы, обменного калия (К20) - 240,0.

Сбалансированное питание овса в фазу кущения можно представить следующим уравнением:

Р205 = 12,3 N-N03 = 0,80 К20 = 2,7 Мп = 107,0 В (15)

Из уравнения (13) следует, что в фазу кущения в почве на одну часть азота, калия, марганца и бора будет приходиться соответственно частей фосфора: 12,3; 0,80; 2,7; 107,0.

Сгруппировав и математически обработав большое количество данных по содержанию элементов питания были получены, «нормативные» показатели содержания и соотношения макро- и микроэлементов в почве (таблица 6).

Таким образом, создание в почве оптимальной концентрации питательных элементов позволит получать максимальные урожаи в конкретном поле севооборота при определенных почвенно-климатических условиях.

Таблица 6

Оптимальное содержание и соотношения макро- и микроэлементов в

почве

Фаза развития Оптимальные концентрации, мг/кг Соотношение Р205: N-N03: К20: Мп : В

N-N03 Р2О5 К20 Мп В

Кущение 15,4 190,0 240,0 71,0 1,77 Р203 = 12,3 N-N03 = 0,80 К20 = 2,7 Мп= 107,0 В

Растительная диагностика потребности овса в макро к микроудобрениях

Недостаток элементов питания, жизненно важных для растений, ещё больше может усиливаться при внесении удобрений. Обнаружить и устранить его - главная задача.

Нами установлено, что под действием минеральных удобрений существенно меняется валовое содержание элементов питания в растениях. Многочисленные анализы растений показали, что между химическим составом растений, дозами применяемых удобрений и величиной урожая существует тесная связь.

В фазу кущения зависимость между дозами азотных, фосфорных, марганцевых удобрений и содержанием ^ Р, Мп в целом растении была сильной: г| = 0,95 ± 0,03; г) = 0,82 ± 0,1; л = - 0,91 ± 0,06 соответственно. Зависимость между дозами удобрений и содержанием элементов питания в цветение овса состави-

ли: по азоту Ц = 0,95 ± 0,02, по фосфору слабая, по марганцу сильная т} = 0,93 ±0,03.

На основе статистической обработки экспериментальных данных была установлена зависимость между концентрацией элементов питания в растениях овса по фазам развития (У, мг/кг) и дозами вносимых удобрений (X, кг д.в./га) (рисунок 2).

На основе полученных данных полевого опыта установлена высокая зависимость между химическим составом растений овса (X) в период кущения, цветения и величиной урожая (У), о чем свидетельствуют полученные регрессионные модели (уравнения 25 - 32 представленные в диссертации).

ьшуде.та&ш гымго^.а «дам

содержание в зерне Рисунок 2 - Зависимость содержания азота в растениях овса по фазам развития от доз удобрений (в среднем за 2004-2006 гт.)

На основании моделирования содержания макро- и микроэлементов в растениях урожайности овса, получены следующие оптимальные величины:

кущение: азот -4,76%; фосфор - 0,55%; калий - 3,76%; марганец - 61,0 мг/кг; бор - 15,4 мг/кг.

цветение: азот -1,38%; фосфор - 0,29%; калий - 1,41 %; марганец - 32,0 мг/кг; бор-10,7 мг/кг.

Сбалансированное содержание элементов питания в растениях овса характеризуется следующими уравнениями (16,17): кущение

N = 8,65 Р = 1,26 К = 0,31 В = 0,08 Мп; (16)

цветение

N = 4,75 Р = 0,98 К = 0,13 В = 0,04 Мп. (17)

Из данных уравнений следует, что в фазу кущения в растениях овса на 1 часть фосфора, калия, марганца и бора приходится, соответственно: 8,65; 1,26; 0,31; 0,08 частей азота. В фазу цветения эти соотношения составляют 4,75; 0,98; 0,13; 0,04.

На основании математической обработки экспериментальных данных были установлены оптимальные концентрации азота, фосфора, калия, бора и марганца в растениях овса и их соотношения в различные фазы развития (таблица

7).

Отклонение от оптимальных концентраций элементов питания в растениях указывает на степень потребности в питательных веществах (Ермохин Ю.И. Химическая диагностика потребности картофеля и овощных культур в удобрениях. Омск: Изд-во ОмСХИ, 1975.64 е.). На основании этого был рассчитан коэффициент потребности (К„), по следующей формуле (18):

^ _ N.Р,К,В,Мп(оптим) _ " ~ КР,К.ЛМп(факт.) ' Если Кп>1, то растения нуждаются в данном элементе, при Кп<1 - не нуждаются.

Таблица 7

Оптимальные концентрации и соотношения макро-и микроэлементов в растениях овса

Фаза развития Оптимальные концентрации Соотношение N:Р:К: Мп:В

% мг/кг

N Р К Мп В

Кущение 4,76 0,55 3,76 61,0 15,4 N = 8,65 Р= 1,26 К = 0,31 В = 0,08 Мп

Цветение 1,38 0,29 1,41 32,0 10,7 К = 4,75 Р = 0,98 К = 0,13 В =0,04Мп

Примечание: В уравнении соотношения марганец и бор представлены в мг/кг Растительная диагностика, при знании оптимальных величин, является вполне надежным методом для предсказания отзывчивости растения на минеральные удобрения.

Агрохимические и физиологические характеристики потребности овса

в элементах питания Ряд исследователей отмечают, что при комплексном подходе к диагностике питания растений необходимо иметь такие данные, как вынос питательных элементов единицей урожая, коэффициенты их использования из почвы и удобрений, нитрификационная способность почвы, накопление элементов питания в почве.

В связи с этим в результате исследований были установлены следующие нормативные показатели:

оптимальный уровень содержания элементов питания в слое почвы 0-30 см, мг/кг:

N-N03-15,4; P2Os- 190,0;К20 -240,0; Мп- 71,0; В -1,77;

Для расчета оптимальных доз удобрений под овес необходимо использовать КИП, КИУ и формулы ( 19,20):

(КИП %) N - 41,7; Р - 7,2; К -10,6 Mil - 0,99;

(КИУ %) N - 23,2%; Р - 20,5%; Мп - 6,5%.

оптимальный уровень содержания макроэлементов (%) и микроэлементов (мг/кг) в растениях овса в:

кущение: N - 4,76; Р - 0,55; К - 3,76; Мп - 61,0; В - 15,4,0; цветение: N - 1,38; Р - 0,29; К -1,41; Мл - 32,0; В - 10,7;

потребность для образования 1 т. зерна овса:

N - 24,0 кг; Р205 - 25,0 кг; К20 - 58,0 кг; В - 31,8 г ; Мп - 91,2 г.

Д = Кд-П-Н^кгд.в. (19)

где Кд - коэффициент действия удобрений, указывающий отклонение фактического содержания элемеитов в почве от оптимального;

H - норма потребления элементов питания на 1 ц продукции с соответствующим количеством надземной массы, кг;

П - планируемая прибавка, ц/га;

КИУ - коэффициент использования элементов питания из удобрений, %.

д.__ Y-B-(4-N,+N„)-Kn (20)

КУ

где У-В - вынос азота биомассой овса, кг/га

4 - коэффициент для перевода питательного элемента в кг/га;

Ni - содержание N-NOj в почве до посева, мг/кг

NM - азот мобилизации;

К„, Ку - коэффициенты использования растениями азота из почвы и удобрений.

В производственном опыте (2007 г.) доза удобрений была рассчитана по по почвенной диагностике (формулы 19, 20) - N98,6 Pieu- Наибольшая прибавка урожая зерна овса составила 0,97 т/га.

ВЫВОДЫ

1. Для условий Южного Урала на выщелоченном черноземе установлены оптимальные дозы минеральных и марганцевых удобрений под овёс. Максимальная урожайность зерна от применения удобрений отмечена на варианте NeoPio, и составила 1,72, что выше контрольного варианта на 29,0 %, От применения марганцевых удобрений в дозе Мп10 на фоне N6oP«>K6o урожайность зерна увеличилась до 2,78 т/га, или на 1,06 т/га (61,6 %). Обработка семян овса растворами борной кислоты (0,1-0,3 %) позволило получить прибавку урожая зерна по сравнению с фоном - на 0,43 т/га (2,4 %).

2. Для диагностики азотного питания растений и расчета доз удобрений лучшей формой азота является нитратная. Установлена сильная корреляционная связь (г = 0,81) между урожайностью зерна овса и содержанием азота нит-

ратов в почве, тогда как от аммонийного и щелочногидролизуемого азота связь слабее и выражается корреляционной связью 0,77 и 0, 48 соответственно.

Содержание аммонийного азота в почве от применения азотных удобрений также увеличивается, что является резервом для дальнейшего увеличения нитратного азота в почве. При этом соотношение нитратного азота к аммонийному составляет 0,33.

3. Разработаны оптимальные уровни содержания в почве N-N03, подвижного фосфора и марганца (таблица 6), а в растениях овса общих азота, фосфора, калия, бора и марганца (таблица 7), и соотношения (уравнения 15, 16, 17) характеризующие физиологические показатели сбалансированного, оптимального питания растений для получения максимальной качественной продукции.

4. Установлены нормативные количественные характеристики («Ь») интенсивности действия единицы поступившего элемента в почву на химический состав, мг/кг («Ь^» - 0,256; «ЬР205» - 0,585; «Ьм„» - 0,990) и на основе этого предложены формулы (5, 6, 7) для прогнозирования содержания доступного растениям овса N-N03, Р2О5, Мп в почве в случае применения удобрений.

6. Определены агрохимические и физиологические нормативные показатели использования элементов питания:

КИП, %: N-41,7; Р205 - 7,2; К20 -10,6; Мп - 0,99; КИУ, %: N - 23,2 %; Р205 - 20,5 %; Мп - 6,5 %;

Для образования 1 т зерна с соответствующим количеством надземной массы необходимы:

N - 24,0 кг; Р205 - 25,0 кг; К20 - 58,0 кг; В - 31,8 г; Мп - 91,2 г.

7. Установлена высокая экономическая и биоэнергетическая эффективность удобрений. Наибольший условно чистый доход (766,3 руб./га) и коэффициент биоэнергетической эффективности (2,06 ед.) получен на варианте с применением расчетных доз удобрений на основе почвенной диагностики.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

Для получения максимального урожая зерна овса на чернозёме выщелоченном минеральные удобрения следует применять согласно разработанным «нормативам» комплексного метода почвенно-растительной диагностики:

- оптимальный уровень содержания элементов питания в слое почвы 0-30 см, мг/кг:

N-N03 - 15,4; Р205 -190,0; К20 - 240,0; Мп - 71,0; В - 1,77;

- сбалансированное содержание элементов в почве: Р205 = 12,3 N-N03 - 0,8 К20 = 2,7 Мп = 107,0 В; КИП, %: N - 41,7; Р205 - 7,2; К20 -10,6; Мп - 0,99; КИУ, %: N - 23,2 %; Р205 - 20,5 %; Мп - 6,5 %;

- оптимальный уровень содержания макроэлементов (%) и микроэлементов (мг/кг) в растениях овса в:

кущение: N - 4,76; Р - 0,55; К - 3,76; Мп - 61,0; В -15,4,0; цветение^ -1,38; Р-0,29; К - 1,41; Мп-32,0; В-10,7;

- оптимальное соотношение элементов питания в растениях в:

кущение: N = 8,65 Р = 1,26 К = 0,31 В = 0,08 Мп; цветение: N = 4,75 Р =0,98 К = 0,13 В == 0,04 Мп;

- дня образования 1 т зерна с соответствующим количеством надземной массы необходимо, кг:

N - 24,0; Р205 - 25,0; К20 - 58,0; В - 31,8 г; Мп - 91,2 г.

- Расчет доз удобрений под овес по формулам:

- для фосфора, калия: Д = Кд-П-Н ^^ кг д.в.;

- для азота: Д='-----—-кг д.в.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Применение марганца при выращивании овса в экологически нестабильных условиях Челябинской области / Ю.А. Дженис // Экологическая политика в обеспечении устойчивого развития Челябинской области: материалы Межрегиональной науч. - практ. конф. 7-8 декабря 2005 г. / Чел. гос. ун-т. -Челябинск, 2005. - С. 233 - 235.

2. Зависимость урожайности овса от содержания подвижного марганца в почве / Ю.А. Дженис // Достижения науки в реализацию национального проекта «Развитие АПК». / Кург. гос. с.-х. акад. - Курган, 2006. -Т.2. - С. 55-58.

3. Влияние бора и марганца на рост и развитие растений овса / Э.С. Про-берж, Ю.А. Дженис // Пермский аграрный вестник: сб. науч. тр. XXXIV Всерос. науч.-практ. конф. ученых и специалистов, посвящ. 140-летию со дня рождения акад. Д.Н. Прянишникова 18-19 апреля 2006 г. / Пермская гос. с.-х. акад. -Пермь, 2006. - Вып. XVI. - 4.1. - С. 25-28.

4. Влияние макроудобрений на рост, развитие и урожайность овса / Ю.А. Дженис // Проблемы аграрного сектора Южного Урала и пути их решения: сб. науч. тр. / Чел. гос. агроинж. ун-т. - Челябинск, 2006. - Вып. 6. - С. 144-149.

5. Азотный режим чернозема выщелоченного в лесостепной зоне Челябинской области / Ю.А. Дженис // Проблемы аграрного сектора Южного Урала и пути их решения: сб. науч. тр. / Чел. гос. агроинж. ун-т. - Челябинск, 2007. -Вып. 7. - С. 52-57.

6. Оптимизация минерального питания овса на основе растительной диагностики / Ю.А. Дженис // Проблемы аграрного сектора Южного Урала и пути их решения: сб. науч. тр. / Чел. гос. агроинж. ун-т. - Челябинск, 2008. - Вып. 8.

- С. 179-184.

7. Оценка азотного режима почвы для диагностики питания овса в Зауралье / Э.С. Проберж, Ю.А. Дженис // Плодородие. - 2008. - №1 (40). - С. 31 -32.

8. Оптимизация минерального питания овса / Э.С. Проберж, Ю.А. Дженис // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2008. -№1(17). -С. 31-33.

9. Динамика элементов питания в почве в зависимости от норм вносимых удобрений под овес / Ю.А. Дженис // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2008. - №1(17). - С. 34-35.

Per. № 73 (от 15.10.09). Подписано в печать 16.10.09. Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Печать на ризографе. Печ. л. 1,0 (0,93). Уч.-изд. л. 1,27. Тираж 120 экз. Заказ 259.

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

Отпечатано в топографии издательства ФГОУ ВПО ОмГАУ.