Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Диагностика потребности ярового рыжика в удобрениях на обыкновенном чернозёме Западной Сибири

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Диагностика потребности ярового рыжика в удобрениях на обыкновенном чернозёме Западной Сибири"

На правах рукописи

Ланглец Александр Александрович

Диагностика потребности ярового рыжика в удобрениях на обыкновенном чернозёме Западной Сибири

06.01.04 - Агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 6 [!А!"1 2013

00505УОо^

Омск-2013

005059563

Работа выполнена на кафедре агрохимии ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина»

Научный руководитель: Ермохин Юрий Иванович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ

Официальные оппоненты: Ермолаев Олег Тихонович

доктор биологических наук, профессор, профессор кафедры агрохимии, почвоведения и мелиорации ФГБОУ ВПО «Тюменская государственная сельскохозяйственная академия» Азаренко Юлия Александровна кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, зав. кафедрой почвоведения ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина

Ведущая организация: ГНУ «Сибирский научно-исследовательский

институт земледелия и химизации Россельхозакадемии»

Защита диссертации состоится 20 июня 2013 года в 13-00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.050.01 при ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. ПЛ.Столыпина» по адресу: г. Омск, 644008, Институтская площадь, 2 Тел./факс: (3812) 65-17-35, E-mail: Potockay@bk.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина

Автореферат разослан 06 мая 2013 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

И.В. Потоцкая

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В решении вопроса самообеспечения Омской области сельскохозяйственными продуктами важное значение придаётся увеличению объёмов производства растительного масла для пищевых целей. Обоснованная медицинская норма потребления масла на душу населения - 13,2 кг в год. Следовательно, валовое производство растительных масел должно составить около 23 тыс. тонн. Фактически же в настоящее время производится примерно 6-10 тыс. тонн1.

Среди масличных культур, жир которых пригоден для пищевых целей, большой интерес представляет яровой рыжик. Данная культура обладает коротким вегетационным периодом, созревает раньше подсолнечника и рапса, а также убирается до созревания зерновых культур, что позволяет наиболее эффективно использовать ресурсы сельскохозяйственных предприятий.

Степень разработанности темы. Значительный вклад отечественных ученых в разработку систем применения удобрений под сельскохозяйственные культуры был сделан В.В. Церлинг, Н.К. Болдыревым, Г.П. Гамзиковым, Д.А. Сабининым, К.П. Магницким, Э.С. Пробержем, Ю.И. Ермохиным и другими. Однако, исследований по нормированию минеральных удобрений и прогнозированию уровня урожайности ярового рыжика на основе интеграционной системы почвенно-растительной оперативной диагностики (ИСПРОД) и математического моделирования в конкретных почвенно-климатических условиях Западной Сибири ранее не проводились. Поэтому в настоящее время особенно актуальна разработка научно-обоснованной системы применения удобрений под яровой рыжик для получения высоких и качественных урожаев.

Цель исследований: разработка научно-обоснованной системы применения удобрений под яровой рыжик на обыкновенном чернозёме в Западной Сибири.

Задачи исследований:

— выявить влияние химического состава почвы, растений и доз применяемых минеральных удобрений на величину и качество урожая ярового рыжика;

— определить нормативные агрохимические и физиологические показатели для диагностики и оптимизации минерального питания ярового рыжика;

— на основе эмпирических данных, полученных в системе «почва — растение - удобрение», установить оптимальные, научно-обоснованные расчетные дозы и сочетания удобрений под яровой рыжик;

— определить экономическую и биоэнергетическую эффективность применения минеральных удобрений под яровой рыжик.

Научная новизна работы. Впервые в условиях степной зоны Западной Сибири, на обыкновенном чернозёме выявлены математические закономерности влияния химического состава почвы, доз применяемых минеральных удоб-

1 Омский областной статистический ежегодник: Стат. сб. в 2 ч. Ч.П / Омскстат,- Омск, 2009.-418 с.

рений на величину и качество урожая ярового рыжика. Определены нормативные агрохимические и физиологические показатели минерального питания ярового рыжика, позволяющие диагностировать и оптимизировать его на ранних этапах развития культуры и прогнозировать, используя концепции системы «ИСПРОД», величину и качество урожая.

Практическая значимость работы. На основе агрохимических исследований почв и растений получены математические модели взаимосвязи содержания N. Р, К в системе «почва - растение - удобрение - урожай», позволяющие, на основе основных принципов «ИСПРОД», диагностировать и оптимизировать минеральное питание в онтогенезе ярового рыжика, а также разрабатывать гибкую систему применения удобрений, получая высокие урожаи масло-семян хорошего качества с минимальными затратами удобрений на единицу продукции.

Результаты исследований прошли производственную проверку в СПК «Полтавский» Полтавского района Омской области в 2011 и 2012 гг. на площади 56 га. Использование в производстве разработанной диагностики обеспечило получение урожая маслосемян ярового рыжика в среднем за два года 0,98 т/га, прибавка к контролю при этом составила 0,46 т/га (88,5%). Чистый доход составил 11638 руб./га, рентабельность производства 159%.

Методология и методы исследований. При выполнении исследований применяли полевой опыт, лабораторные исследования почвенных и растительных образцов, математический и статистический анализ полученных результатов, интерпретацию и их обобщение.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- нормативные агрохимические и физиологические показатели почвы и

растений ярового рыжика;

- математические модели питания и прогнозирования урожайности масло-семян ярового рыжика с использованием основных принципов «ИСПРОД»;

- оптимальные научно-обоснованные дозы и сочетания минеральных удобрений под яровой рыжик.

Достоверность результатов подтверждается достаточной повторностью выполняемых исследований, их статистической обработкой, и производственной проверкой.

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены докладами с обсуждениями на ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ОмГАУ (2007-20012 гг.)

Публикации. Материалы диссертационной работы опубликованы в четырёх работах общим объемом 1,25 пл., в том числе две работы опубликованы в ведущем рецензируемом научном журнале.

Объем н структура диссертации. Диссертация изложена на 166 страницах. Состоит из введения, семи глав, выводов и предложений производству. Содержит 30 таблиц, 19 рисунков, 8 приложений. Библиографический список включает 154 наименований, в том числе 11 на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Ведение. Обоснована актуальность выбранного направления научных исследований.

Глава 1. Диагностика потребности ярового рыжика в удобрениях (обзор литературы)

В обзоре литературы рассмотрены биологические особенности и диагностика минерального питания ярового рыжика, а так же имеющиеся с этим проблемы дефицита и несбалансированности содержания азота, фосфора и калия в почве и пути решения оптимизации минерального питания данной культуры. Показаны подходы к нормированию содержания и действия макроэлементов на основе ИСПРОД.

Глава 2. Объекты, методика и условия проведения исследований

Объект исследования - сорт ярового рыжика Исилькулец, почва, минеральные удобрения, связанные в едином комплексе агротехнических мероприятий и метеорологических условий.

Полевые исследования проводили в 2006-2008 гг. в Полтавском районе Омской области на опытном поле БОУ НПО «Профессиональное училище №64» на черноземе обыкновенном среднемощном легкосуглинистом, лабораторные — на кафедре агрохимии Омского государственного аграрного университета им. П.А. Столыпина. Агрохимические показатели почвы были следующие: содержание гумуса - 4,4%; рН водной вытяжки — 6,7-7,1; сумма поглощенных оснований - 25,2-28,2 мгзкв/100 г. Перед закладкой опьгга в почве в среднем содержалось N-N03 - 8,6 мг, Р205 - 18,9 мг, К20 -117,0 мг/кг слоя почвы 0-30 см (2% уксуснокислая вытяжка).

Погодные условия в годы исследования различались по тепло и влагообес-печенности: сумма эффективных температур выше +5°С за период с мая по сентябрь в 2006 г. составила 1648°С, в 2007 г. - 1809°С, и 2008 г. 1769°С, при норме 1553 °С. Сумма осадков за этот же период по годам составила 123,239 и 226 мм соответственно, при норме 217 мм. Таким образом, исследуемые годы можно охарактеризовать как: 2006 г. - жаркий и засушливый, а 2007 и 2008 гг. умерено тёплые с достаточным увлажнением.

Для проведения исследований по оптимизации и моделированию минерального питания ярового рыжика по методике ИСПРОД был заложен полевой опыт с удобрениями.

Схема опыта:

1) Без удобрений (контроль); 2) РзоКзо; 3) ^оРзо5 4) N30X30; 5) ЫзоРзоКзо;

6) НйРзоКзо; 7) ЫмРзоКзй 8) К30Р6о; 9) н60Р60; 10) N«¿>90.

Предшественником рыжика во все годы проведения исследований была яровая пшеница (2006-2008 гг.).

При закладке опытов мы использовали рекомендованные для Западной Сибири сроки посева ярового рыжика с 15 по 20 мая, способ посева обычный рядовой. Высев семян проводили на глубину 3-4 см, сеялкой СЗП-3,6, с нормой высева 7 млн. всхожих семян на 1 га. С осени проводилась основная обработка почвы КПГ-250 на глубину 20-22 см, зимой - снегозадержание. Весной, при

наступлении физической спелости почвы, участок боронили игольчатыми боронами (БМШ-15) с последующим прикатыванием. Непосредственно перед посевом вносили удобрения (аммиачная селитра, двойной суперфосфат, хлористый калий) вручную с последующей заделкой СКП-2,1 на глубину 3-4 см. После посева участок прикатывали кольчатыми катками. Повторность опыта трехкратная, расположение делянок - систематическое.

Уборку ярового рыжика проводили в фазу полной спелости вручную серпом, с дальнейшей увязкой в снопы. Обмолачивали снопы в лаборатории. Урожайность определяли весовым методом, после доведения семян до кондиционной влажности. Учетная площадь делянки составляла 20 м2.

Учёты и наблюдения за ростом и развитием растений, отбор растительных образцов и уборка были приурочены к основным фенологическим фазам развития ярового рыжика (розетка листьев, стеблевание, бутонизация, цветение, плодоношение). Содержание сухого вещества определяли весовым методом.

Перед посевом, в фазу розетки листьев, цветения и в уборку проводили отбор почвенных образцов для определения нитратного азота, подвижного фосфора, обменного калия. В почвенных образцах содержание нитратного азота, подвижного фосфора и обменного калия определяли из одной вытяжки (2% СНзСООН): нитратный азот - с дисульфофеноловой кислотой по Грандваль-Ляжу, фосфор на ФЭК, калий на пламенном фотометре. В растениях по фазам роста и развития определяли содержание валовых азота, фосфора и калия из одной вытяжки после ускоренного мокрого озоления по Гинзбург (ГОСТ 26107-84) и др. Обработку данных проводили методами дисперсионного и корреляционного анализа с использованием специализированных пакетов статистических программ для персонального компьютера. Экономическую и биоэнергетическую оценку действия удобрений на урожайность ярового рыжика проводили по методике Ю.И. Ермохина, А.Ф. Неклюдова .

Глава 3. Диагностика потребности ярового рыжика в удобрениях на основе

полевого опыта

В полевых опытах на черноземной почве, в степной зоне Западной Сибири, изучали отзывчивость ярового рыжика на минеральные удобрения, которые оказали существенное влияние на формирование урожая (таблица 1).

В результате трех лет исследований с удобрениями, неодинаковых по метеоусловиям, в течение вегетационного периода, можно заключить что, несмотря на различие в урожайности ярового рыжика по годам основные закономерности в действии минеральных удобрений на его продуктивность сохранялись.

Отметим более чем 85% увеличение урожайности маслосемян ярового рыжика в 2007 году по сравнению с 2006 и 2008, что объясняется повышенным выпадение осадков (168% от нормы) и благоприятным для роста и развития растений рыжика температурным режимом в первой половине лета 2007 года.

2 Ермохин Ю.И., Неклюдов А.Ф. Экономическая и биоэнергетическая оценка применения удобрений: метод, рекомендаций Омск ОмГАУ, 1994.43 с.

Таблица 1 — Влияние минеральных удобрений на урожайность ярового рыжика

Вариант Урожайность по годам, т/га Прибавка Окупаемость 1 кг д.в. удобрений урожаем зерна, кг

2006 2007 2008 В среднем т/га %

Контроль 0,54 0,87 0,56 0,66 - - -

РзоКзо 0,73 1,04 0,58 0,78 0,13 18 2,17

N30P3o 0,96 1,23 0,72 0,97 0,31 47 5,17

N30K30 0,62 1,14 0,56 0,77 0,12 17 2,00

N30P30K30 0,93 1,26 0,75 0,98 0,32 48 3,56

N60P30K30 1,14 1,30 0,84 1,09 0,44 65 3,67

N90P30K30 1,35 1,30 1,12 1,26 0,60 91 4,00

N30P60 1,08 1,2 0,88 1,05 0,40 59 4,44

NeoPeo 1,58 1,32 0,97 1,29 0,63 95 5,25

N60P90 1,53 1,48 1,11 1,37 0,72 108 4,80

НСР05 0,09 0,10 0,07 0,12 - - -

Исследования показывают, что урожайность ярового рыжика зависит от количества и соотношения внесенных удобрений в почву до посева.

Максимальная урожайность маслосемян ярового рыжика за все годы проведения исследований была получена при внесении минеральных удобрений в сочетании NeoPso, что выше урожая на не удобренных вариантах 2006 г. - на 183%, в 2007 г. - на 70% и 2008 г. - на 98%. В среднем за годы проведения полевых опытов прибавка по этому варианту составила 117% или 0,72 т/га.

Дозы вносимых удобрений под сельскохозяйственные культуры (Д) зависят от ряда факторов и, в первую очередь, являются функцией содержания доступных элементов питания в почве: Д = /(Я почвы). Зависимость между дозой удобрений и элементами питания в почве обратная и практически ее можно принять прямолинейной, следовательно, чем выше величина азота, фосфора и калия в почве, тем ниже дозы внесения удобрений3. Математически это выражается формулой (1):

До-Хо=Дп*Ха, (1)

где До - установленная оптимальная доза питательных веществ удобрений в кг д.в./га при соответствующем содержании элементов в почве перед посевом, мг/100 г (Хо); Дп - доза удобрений в кг д.в./га, прогнозируемая в зависимости от содержания элементов питания в почве мг/100 г (Хп).

Основываясь на наилучшем варианте опыта N60P60 при внесении удобрений под яровой рыжик (при определении содержания элементов минерального питания с помощью 2%-ной СН3СООН) нами предлагаются формулы (2) и (3) для расчета доз азота и фосфора, кг д.в ./га:

52 113

Д ^ = N-N03 мг/Ю0г (2) Д= P2Os мг/Шг (3)

При определении содержания элементов питания стандартными методами, нормы удобрений будут рассчитываться по формулам (4) и (5):

3 Ермохин Ю.И., Некшодов А.Ф., Красницкий В.М. Программирование урожая / Монография. - Омск: изд-во ОмГАУ, 2000. - 84 с.

35 _ 562

Дазота = JV-ДОз^/ЮОг (4) Дф0Сф°ра~ РгОъ мг/Шг (5)

Предложенные нами формулы расчета доз азота и фосфора под яровой рыжик, позволяют отойти от простого эмпиризма с применением удобрении и ориентироваться на конкретные дозы с учетом содержания доступного элемента в почве.

Глава 4. Почвенная диагностика минерального питания ярового рыжика

Математическая обработка данных, полученных в полевых опытах за 20062008 гг. и химического анализа почвы, позволила установить, а затем выразить через уравнения регрессии зависимости содержания нитратного азота (Ул) и подвижного фосфора (УР) в слое почвы 0-30 от доз вносимых азотных и фосфорных удобрений (X, мг/100 г).

По годам исследований коэффициенты корреляции между дозами вносимых удобрений и содержанием азота и фосфора почвы составили 0,96-1,00 для азота и 0,93-0,99 для фосфора. В среднем за годы исследований данная связь

характеризуется уравнениями (6-7).

Ук-шз = 0,021х + 0,558 г = 0,99 «Än»-0,021 (6) Ypzos = 0,024Х + 2,160 г = 0,98 «£р»~ 0,024 (7)

Из уравнений (6-7) следует, что применение каждого килограмма азотных и фосфорных удобрений (двУга) повышает содержание N-NCb и Р205 в слое почвы 030 см на 0,021 мг/100 г и 0,024 мг/100 г. Чтобы повысить содержание N-NO3 и P2Os в почве на 1 мг/100 г необходимо внести, соответственно, 47,6 ktN и 41,7 кгР205.

На основе экспериментальных данных и статистического метода анализа исследуемой системы «почва-растение-удобрение» были построены математические модели, позволяющие связать конечный результат (урожайность масло-семян ярового рыжика - У1 и У2) с действующими величинами: химическим анализом содержания в почве нитратного азота (X,, мг/100 г), подвижного фосфора (Х2 мг/100 г). В результате получены эмпирические уравнения регрессионного типа (уравнения 8-9, рисунок 1).

y, = 0,628 + 0,234X,-0,024Xi2: п = 0,99 (8)

У2 = -0,080 + 0,482Х2 - 0,032Х2г; Ц = 0,99 __ (9)

Из данных математических моделей можно сделать вывод о нелинейной зависимости формирования урожайности в системе «почва-растение».

Исследования данной системы показали, что при содержании N-NOj и Р205, в слое почвы 0-30 см от низкого до оптимального уровня наблюдается прямая зависимость формирования величин урожая ярового рыжика (уравнения 10-11): У = 0,661 + 0,243 N-NO3; г = 0,99 (10)

У = 0,170+ 0,280Р205; г = 0,98 (11)

Полученные на основе средних многолетних данных уравнения (10, 11) свидетельствуют о том, что при увеличении содержания N-NOj и Р205 в почве в пределах оптимального уровня на 1 мг/100 г, урожайность маслосемян ярового рыжика в среднем увеличивается соответственно на 0,24 и 0,28 т/га.

Поэтому, зная химический состав почвы и отзывчивость культуры на удобрения в конкретных почвенных условиях, можно прогнозировать величину урожая с помощью математических моделей.

О 4-Т~-1-Т-Г-

О 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0

N-N©3 Щ), Р205(Х)2, мг/100 г

— ^-МОз -р2р5;

Рис. 1. Зависимости урожайности ярового рыжика (У, т/га) от содержания нитратного азота (Хь мг/100 г) и подвижного фосфора (Х2, мг/100 г) в слое почвы 0-30 см.

Учитывая, что азот и фосфор, находящиеся в почве, на формирование продуктивности ярового рыжика влияют во взаимосвязи, нами получена математическая модель зависимости формирования урожайности ярового рыжика (У, т/га) от содержания нитратного азота (Хм-шз, мг/100 г) и подвижного фосфора (Хр205, мг/100г) в слое почвы 0-30 см (уравнение 12, рисунок 2):

У = 0,103 + 0,278Хы.моз+0,188ХР2О5; г = 0,95 (12)

Рис. 2. Графическое изображение математической модели (12) зависимости урожайности ярового рыжика (У, т/га) от содержания доступных элементов питания в слое почвы 0-30 см

Приведенные модели позволяют прогнозировать урожайность ярового рыжика по содержанию азота и фосфора в почве (таблица 2).

Таблица 2 - Прогноз урожайности ярового рыжика от содержания элементов _ питания в почве (в среднем за 2006-2008 гг.)_

Содержание (2%-ная СНзСООН вьггяжка), мг/100 г Фактическая урожайность, т/га Прогноз урожайности, т/га по формулам

(Ю) (11) (12)

N-N03 Р2О5 т/га ошибка, % т/га ошибка, % т/га ошибка, %

0,62 1,91 0,66 0,81 23 0,70 7 0,63 -4

0,62 2,47 0,78 0,81 4 0,86 10 0,74 -5

1,55 2,8 0,97 1,04 7 0,95 -2 1,06 9

1,39 2,08 0,77 1,00 30 0,75 -2 0,88 14

1,29 2,56 0,98 0,97 -1 0,89 -10 0,94 -4

1,72 2,47 1,09 1,08 -1 0,86 -21 1,04 -4

2,19 2,66 1,26 1,19 -5 0,91 -27 1,21 -4

1,44 3,44 1,05 1,01 -4 1,13 8 1,15 9

1,62 3,39 1,29 1,05 -18 1,12 -13 1,19 -8

1,83 4,07 1,37 1,10 -19 1,31 -4 1,38 0

Среднее 1,02 1,01 2 0,95 -5 1,02 0

Полученные нами математические модели (формулы 6 и 7) позволяют связать накопление в почве доступного азота и фосфора с дозами применяемых удобрений в основное внесение.

Подставляя в уравнения (6) и (7) лучшие дозы азота (60 кг д.вУга) и фосфора (60 кг д.вУга) мы спрогнозируем оптимальные уровни содержания (уравнения 1316) и соотношения (уравнения 17-18) азота и фосфора в почве для ярового рыжика: 2%-ной СН3СООН вытяжка N-N03 = 0,86 + 0,021 • 60 = 2,12 мг/100 г почвы (13)

Р205 = 1,89 + 0,024 • 60 = 3,33 мг/100 г почвы (14)

Стандартные методы Водная вьггяжка: Ы-Ж)3 = 0,60 + 0,016 • 60 = 1,56 мг/100 г почвы (15)

0,5н СНзСООН вытажка: Р205 = 8,46 + 0,086 ■ 60 = 13,62 мг/100 г почвы (16)

2%-ной СНзСООН вытяжка - Р205 мг/100 = N-N031,6 мг/100 г (17) Стандартные методы - Р203 мг/100 ~ N-N03 8,7 мг/100 г (18)

Уравнения (17) и (18) показывают, что при сбалансированном питании рыжика на одну часть нитратного азота должно приходиться около 1,6 (2%-ная СН3СООН) или 8,7 (стандартные методы определения) частей подвижного фосфора

Исходя из установленных оптимальных (Э0, мг/100 г) и фактических (Эф, мг/100 г) параметров химического состава почвы, коэффициентов интенсивности действия азотных = 0,021) и фосфорных (Ь? = 0,024) удобрений на химический состав почвы (уравнения 6-7) предлагаются формулы расчета доз

удобрений (19-22) под яровой рыжик:

<19> (20)

ИЛИ Дя = (Э0 - Эф) • 47,6 ; (21) ДР = {Э0 — Эф) • 41,7; (22)

Таким образом, для прогнозирования действия удобрений на урожайность ярового рыжика необходимо определить фактическое содержание и соотношение доступных растению элементов питания в почве и сравнить их с установленными нами оптимальными, сбалансированными уровнями, что позволит рассчитать потребность растений в удобрении для основного внесения.

Глава 5. Растительная диагностика минерального питания ярового рыжика

Определение потребности растений в элементах питания невозможно без установления оптимальных уровней содержания их в листьях, черешках или во всей надземной массе4.

В связи с тем, что химический состав сельскохозяйственных культур является сравнительно устойчивой величиной, всяческие отклонения от него связаны с изменением условий минерального питания. Именно по степени отклонения содержания питательных веществ от оптимальных значений можно судить об обеспеченности растений этими химическими элементами

На основании экспериментальных данных системы «удобрение-растение» с помощью статистического метода анализа были построены математические модели действия минеральных удобрений (X, кг/га) на содержание валового азота и фосфора в растениях ярового рыжика (уравнения 23-26).

= 3,218+0,016Х; г = 0,95 (23)

Цветение %Р = 0,840+0,0014Х; г = 0,97 (24)

%Ы = 0,682+0,002Х; г = 0,96 (25)

Полное созревание %Р = 0)195+0,001Х; г = 0,84 (26)

Данные уравнения показывают величины интенсивности действия (1 кг) внесенных азотных и фосфорных удобрений на химический состав листьев, которые позволяют наиболее полно диагностировать и рассчитать дозы удобрений при коррекции питания ярового рыжика в период роста и развития, используя формулу листового анализа (27) Ю.И. Ермохина (таблица 3).

Таблица 3 - Расчет доз удобрений (Д, кг д.в./га) под яровой рыжик по формуле

Фаза развития Коэффициенты интенсивности действия удобрений, % Формула расчета доз удобрений

«Ьц» «Ьр»

Цветение Полное созревание 0,016 0,002 0,0014 0,0010 Д=(Э0-ЭФУ /27) "Ь"Эа v '

ях индикаторах и целых растений для конкретных фаз роста и развития ярового рыжика.

4 Thomas W. Foliar Diagnosis: principles and practice // Plant Physiol., 1937 - № 3. - p. 571-599.

Магницкий К. П. Диагностика потребности растений в удобрениях / К. П. Магницкий. -М.: Моск. рабочий, 1972. - 271 с.

Церлииг В. В. Диагностика питания сельскохозяйственных культур : справочник / В. В. Церлинг. - М.: Агропромиздат, 1990.-235 с.

Поскольку удобрения влияют на растения через почву можно сделать вывод о наличии тесной взаимосвязи между химическим составом почвы и растений (таблица 4).

Таблица 4 - Взаимосвязь между содержанием нитратного азота и подвижного фосфора в почве (X, мг/100 г) и валовым содержанием азота и фосфора в листьях (%>1л, %Рл) и растениях (%Ыр, %Рр) ярового рыжи_ка по фазам развития (2006-2008 гг.)__

Фаза развития Уравнение регрессии г

Цветение %Н, = 0,93Х + 2,69; 0,88 (28)

Полное созревание %Н, = 0,126Х +0,592; 0,89 (29)

Цветение %РЛ = 0,06 IX+ 0,724; 0,91 (30)

Полное созревание %Р„ = 0,029Х + 0,558; 0,85 (31)

Установленные коэффициенты регрессии (таблица 4) между химическим составом почвы и растений показывают насколько изменяется величина азота и фосфора в растениях (в %) при увеличении содержания нитратного азота и подвижного фосфора в почве на 1 мг/100 г (коэффициент действия «Ь»).

На основе экспериментальных данных была построена математическая модель связи урожайности ярового рыжика (У т/га) с дозами применения азотных удобрений (Дм, кг двУга), содержанием нитратного азота в почве (N-N03 „мы), валовым содержанием азота в листьях в фазу цветения (N^„3 и целых растениях в фазу полного созревания (Ы^) (уравнение 32).

У=1,412 + 0,008Дм-0,002Н^03„очвы-0,004Млнсг.-0,927Нраст.; г=0,91 (32) И модель только по показателям содержания азота в почве (N-N03 почвы) и в растениях (Ылист, Ырас,,) (уравнение 33).

У= 0,724 + 0^44 N-N03 „ЧВЫ +0,091 0,747 N,,3^ г=0,88 (33) Полученные модели прогноза урожайности ярового рыжика в зависимости от уровня азотного питания (32, 33) мы проверили с фактическими данными полевых опытов (таблица 5).

Таблица 5 - Прогнозирование урожайности маслосемян ярового рыжика в зависимости от уровня азотного питания и применения азотных _удобрений (2006-2008 гг.)__

Урожайность, т/га Прогноз, т/га по формулам Ошибка прогноза, % по формулам

(32) (33) (32) (33)

0,66 0,64 0,73 -3,4 9,9

0,78 0,80 0,85 3,1 8,4

0,97 0,96 1,07 -1,3 10,5

0,77 0,94 0,93 22,6 21,2

0,98 0,91 0,94 -7,1 -4,5

1,09 1Д1 0,94 1,6 -13,4

1,26 1,36 1,13 8,3 -10,3

1,05 1,06 1,12 0,9 7,0

1,29 1,26 1,03 -2,0 -20,2

1,37 1,17 1,04 -14,5 -24,4

Среднее: 1,02 1,02 0,98 1 -2

Полученная модель в виде линейного уравнения множественной регрессии позволяет получать информацию об уровне урожайности ярового рыжика уже в фазу цветения и созревания культуры на основании данных ИСПРОД, не прибегая к длительным методам валового анализа растительных образцов.

Как было показано выше, между химическим составом почвы, растений и урожаем наблюдается коррелятивная связь, выражаемая следующей функцией:

У = /(X/ почвы), (Х2 растений)...

Данную функцию выразили через математические модели формирования урожайности ярового рыжика в зависимости от содержания в почве элементов минерального питания (N-N03, Р205, мг/100 г), химического состава листьев (Н,, Рл, %) на основе уравнений множественной регрессии (рисунок 3; формулы 34-36).

а) б)

Рис. 3. Модели прогноза урожайности маслосемян ярового рыжика в зависимости от содержания азота (а) и фосфора (б) в почве и листьях

У= 0,246+0,32 Ш-Шз+0,08(ШЛ; г = 0,80 (34)

У=0,268Р205+0,936РЛ-0,597; г = 0,79 (35)

У=0,176№Шз + 0,191Р205+0,07Шл+0,194Рл-0,250; г = 0,88 (36)

Полученные модели прогноза урожайности ярового рыжика в зависимости от содержания элементов питания в почве и листьях ярового рыжика мы проверили с фактическими данными полевых опытов (таблица 6).

Представленные модели в виде линейного уравнения множественной регрессии дают возможность с достаточно высокой точностью получить представление об уровне урожая ярового рыжика уже в фазу цветения культуры на основании данных «ИСПРОД», не прибегая к длительным методам валового анализа образцов.

Таблица 6 — Прогноз урожайности маслосемян ярового рыжика в зависимости от содержания элементов питания в почве и листьях ярового рыжика _(валовое) (в среднем за 2006-2008 гг.) _

Фактическая урожайность, т/га Прогноз урожайности, т/га

по азоту (34) по фосфору (35) по азоту и фосфору (36)

т/га ошибка, % т/га ошибка, % т/га ошибка, %

0,66 0,69 5 0,68 4 0,64 -3

0,78 0,71 -9 0,87 11 0,75 -4

0,97 1,02 5 0,96 -1 0,99 2

0,77 0,82 6 0,76 -1 0,82 7

0,98 0,95 -4 0,90 -8 0,91 -7

1,09 1,17 8 1,11 2 1,10 1

1,26 1,31 4 1,18 -6 1,19 -5

1,05 0,98 -7 1,13 8 1,11 6

1,29 1,15 -11 1,13 -12 1,22 -5

1,37 1,21 -12 1,41 3 1,40 2

Среднее: 1,02 1,00 -2 1,01 -1 1,01 -1

По данным многолетних полевых опытов с удобрениями, полученных величин урожая, химического состава почвы, листьев и целых растений ярового рыжика, выявленных математических зависимостей были установлены оптимальные уровни содержания и соотношения элементов питания листьях и целых растениях ярового рыжика (таблица 7).

Таблица 7 — Оптимальные уровни содержания элементов питания в листьях и целых растениях ярового рыжика (валовое содержание, % в абс. __сухом веществе) _

Фаза развития N Р К Уравнения уравновешенного минерального питания

Цветение (листья) 4,66 0,93 2,40 % N = 5,0 • Р = 1,9 • К; (37)

Полное созревание (растения) 0,86 0,66 1,00 = 1,3 • Р = 0,9 • К; (38)

Таким образом, на основе зональных параметров системы «ИСПРОД» (оптимальные уровни содержания и соотношения в почве и растениях элементов питания) была разработана система оптимизации минерального питания и моделирования продуктивности ярового рыжика в степной зоне Западной Сибири.

Глава 6. Удобрение и показатели качества малосемян ярового рыжика Математическая и статистическая обработка многолетних результатов работы по оптимизации минерального питания ярового рыжика, выявила тесную связь между многими факторами, определяющими как величину, так и качество урожая. Было установлено, что внесение каждого килограмма азота в почву (Хпм)

на фоне РК обеспечивало увеличение содержания жира в семенах рыжика (Уж[ф) в среднем на 0,036% (уравнение 39).

Ужир = О.ОЗбХпы + 37,19; г = 0,92 (39)

Так же нами установлена обратная связь между применением фосфорных удобрений на фоне МС (Х0Р, кг/га) и содержанием жира (Ужир), представленная следующим математическим уравнением (40):

Ужир = -0,014ХОР +37,47; г = 0,79 (40)

Самое высокое содержание жира в маслосеменах за годы исследований было получено при внесении ИвоРзоКзо и Ы90РзоКзо и составило 39,6-40,6 % (на 7,9-10,6% выше контроля). При увеличении дозы фосфора до 60-90 кг д.в./га на фоне ЫзоКзо наблюдалась тенденция к снижению содержания жира (таблица 7).

Таблица 7 - Влияние доз и сочетаний минеральных удобрений на содержание

жира в семенах рыжика ярового (в среднем за 2006-2008 гг.)

Варианты опыта Урожайность маслосемян, т/га Содержание жира, % Прибавка жира Выход жира, кг/га

% % к контролю

Контроль 0,66 36,7 -• - 242,2

РзоКзо 0,78 37,7 1,0 2,7 294,1

ИзоРзо 0,97 38,3 1,6 4,4 371,5

№оКзо 0,77 37,1 0,4 1,1 285,7

^оРзоКзо 0,98 37,4 0,7 1,9 366,5

ИбоРзоКзо 1,09 39,6 2,9 7,9 431,6

Н9оРзоКзо 1,26 40,6 3,9 10,6 511,6

ИзоР«, 1,05 37,3 0,6 1,6 391,7

N^60 1,29 36,7 - - 473,4

N^90 1,37 35,8 - - 490,5

Статистическая обработка результатов исследований по оптимизации минерального питания рыжика выявили связи между многими факторами. Так, установленные зависимости между дозами применяемых азотно-фосфорных удобрений, содержанием нитратного азота в почве и содержанием жира в урожае основной продукции ярового рыжика позволяет предположить о наличии положительной связи между содержанием азота в листьях растений ярового рыжика и содержанием жира в семенах, так как условия минерального питания влияют на качество урожая не сами по себе, а через растение. В наших исследованиях зависимость между указанными параметрами характеризуется уравнением (41).

Ужир=1,27X^+30,00; г = 0,69 (41)

Нами установлено, что увеличение концентрации общего азота (Хыл) в листьях растений ярового рыжика в фазу цветения на один процент повышает содержание жира на 1,27%.

Особый интерес при производстве ярового рыжика представляет не только его урожайность, но и выход жира с единицы площади посева. Результаты наших исследований показали, что даже при самой высокой урожайности в

1,37 т/га при внесении N^90 (содержание жира в семенах 35,8%) выход жира с одного га составил 490 кг, тогда как доза внесения удобрений ^РзоКзо обеспечила урожайность лишь 1,26 т/га (содержание жира в семенах 40,6%), а выход жира составил 511,6 кг/га.

Таким образом, используя формулы 39, 40 и 41 подбирая дозы вносимых минеральных удобрений, а так же контролируя содержание валового азота в листьях растений в фазу цветения можно с высокой степенью достоверности прогнозировать процент содержания жира в семенах ярового рыжика.

Глава 7. Экономическая и биоэнергетическая оценка эффективности применения минеральных удобрений под яровой рыжик

Установлено, что при выращивании ярового рыжика с применением полного минерального удобрения в сочетании азота и фосфора 2:2 (вариант с наибольшей прибавкой) на единицу энергетических затрат получено 1,31 единиц энергии (КПД).

Результаты экономических расчетов показывают, что все дозы и комбинации вносимых удобрений были экономическими выгодными. Наибольший доход был получен при применении удобрений в дозе ЫбоРбо и составил 17930 руб. Уровень рентабельности для варианта с наибольшей урожайностью составил 228%.

ВЫВОДЫ:

1. На черноземной почве в условиях степной зоны Западной Сибири установлены наилучшие дозы минеральных удобрений (ИбоРбо) под яровой рыжик, при содержании в слое почвы 0-30 см нитратного азота — 0,86, подвижного фосфора - 1,89, обменного калия - 8,60 мг/100 г (2% уксуснокислая вытяжка). Максимальная урожайность маслосемян за 2006-2008 гг. от действия азотно-фосфорных удобрений на этом варианте составила 1,29 т/га, что на 106 % выше контрольного. Каждый килограмм внесенного в почву азота и фосфора в соотношении 2:2 давал дополнительно 5,25 кг урожая маслосемян ярового рыжика.

2. На основе выявленной математической связи между поступлением и содержанием азота, фосфора и калия в почве установлены количественные характеристики («Ь») интенсивности действия единицы поступившего элемента удобрений на химический состав почвы, мг/100 г («Ьц>> - 0,021; «Ьр2о5» - 0,024) и на основе этого предложены формулы (30; 31) для прогнозирования содержания N-N03, Р2О5 в почве и расчета доз удобрений.

3. Установлена высокая зависимость урожайности ярового рыжика от содержания подвижных форм азота и фосфора в слое почвы 0-30 см (уравнения 36-37), что создало предпосылки к разработке оптимальных уровней содержания и соотношения элементов питания в почве для конкретных величин урожая данной культуры, мг/100 г: №Ш3 - 2,12; Р205 - 3,33; К20 - 8,60.

4. Разработаны агрохимические и физиологические характеристики эффективности применения азотно-фосфорно-калийных удобрений под яровой рыжик на черноземной почве: коэффициенты использования элементов из почвы (КИП, %) (N-N03 - 71; Р205 - 16; К20 - 10); показатель эффективности

удобрений (ПЭУ, %) (N-86; Р- 19); нормативы потребления (кг/т маслосемян) азота - 28,3 фосфора - 7,8 и калия - 28,1; количественная характеристика обогащения почвы биологическим азотом в процессе онтогенеза -Ы„ = 57,8 кг/га; коэффициенты интенсивности действия поступивших в почву элементов (Ь) на химический состав листьев ярового рыжика в фазу цветения, мг/100 г: «Ьм» - 0,93; «ЬР» - 0,061.

5. Разработаны основные параметры «ИСПРОД» ярового рыжика - содержание и соотношение азота, фосфора, калия в почве, целых растениях и листьях в определенные фазы роста и развития, характеризующие оптимальные уровни питания для получения высоких урожаев маслосемян в количественном и качественном отношении.

6. Выявленные функциональные зависимости между содержанием азота в растениях ярового рыжика в фазу цветения и содержанием жира в маслосеменах позволяют по формулам листового анализа прогнозировать качество урожая.

7. Установлена высокая биоэнергетическая эффективность применения наилучших доз и сочетаний минеральных удобрений под яровой рыжик (11 = 1,31). Несмотря на высокие затраты, связанные с технологией возделывания ярового рыжика (М60Рво - 7870,08 руб./га), прибыль за счет удобрений составила 17929,92 руб. с га., рентабельность - 228%.

8. Разработаны математические модели диагностики минерального питания, эффективности использования удобрений, величины и качества урожая ярового рыжика на основе трех принципов:

1) способности почв удовлетворять потребность растений ярового рыжика в питательных веществах (нитратный азот, подвижный фосфор, обменный калий, количественная характеристика обогащения почвы биологическим азотом);

2) потребности растений и их способности к усвоению питательных веществ в конкретных условиях сельскохозяйственного производства (КИУ, ПЭУ, Н,, вынос элементов питания);

3) состоянии питания растений и расчета доз удобрений в период роста и развития (оптимальные уровни и соотношения макроэлементов в яровом рыжике по фазам роста и развития, Кп - коэффициента потребности в питательных веществах, Ь - коэффициентов интенсивности действия внесенного удобрения на его химический состав).

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

Для получения максимального урожая маслосемян ярового рыжика наилучшего качества минеральные удобрения рекомендуется применять на черноземной почве согласно разработанной интеграционной системы почвен-но-растительной оперативной диагностики:

- оптимальный состав (а) и соотношение (б) элементов питания в почве (2%-ная СНзСООН вытяжка), мг/100 г

а) N-N03 - 2,12; Р205 - 3,33; К20 - 8,60;

б) Р205 я (1,6) • N-N03 ~ (0,4) • К20;

- коэффициенты использования N-N03 (а), Р205 (б) и К20 (в) из почвы, %

a) N-N03 - 71; б) Р205 - 16; в) К20 - 10; - нормы потребления элементов питания, кг/т

азота— 28; фосфора— 5; калия —16; оптимальные уровни содержания валовых форм КРК в растениях по фазам, %:

Фаза развития N Р К

Цветение 4,66 0,93 2,40

Полное созревание 0,86 0,66 1,00

- оптимальное соотношение в растениях: % N = (5,0) • Р = (1,9) • К - фаза цветения;

% N = (1,3) • Р = (0,)9 • К — фаза полного созревания

- формулы расчета доз удобрений, кг д.в./га: Д„ = (2,12 - Эф ) • 47,6;

Др = (3,33 -Эф)- 41,7; Э0-Эф

- для коррекции питания в период вегетации: Д --г—~.

О

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях,"включённых в перечень ВАК РФ

1. Гарагуль A.C. Удобрение, урожай и качество рыжика ярового на обыкновенном чернозёме Западной Сибири / A.C. Гарагуль, A.A. Ланглец // Омский научный вестник. - 2011. - № 1 (104). - С. 257-259.

2. Ланглец A.A. Почвенная диагностика потребности ярового рыжика в удобрениях и качества урожая на обыкновенном чернозёме в степной зоне Западной Сибири / A.A. Ланглец, A.C. Гарагуль // Омский научный вестник. -2012.-№ 1 (108).-С. 192-194.

Публикации в других изданиях

3. Ермохин Ю.И. Диагностика потребности рыжика в удобрениях и содержание жира в семенах на основе полевого опыта / Ю.И. Ермохин, A.A. Ланглец, О.Н. Бидаш // Агроклиматическое и экологическое состояние почв и растений Западной Сибири: сб. научных трудов, посвященный 90-леппо Омского государственного аграрного университета,- Омск: Вариант-Омск, 2008.- С. 92-97.

4. Ермохин Ю.И. Диагностика потребности рыжика в удобрениях / Ю.И. Ермохин, A.A. Ланглец, A.C. Гарагуль // Диагностика и управление минеральным питанием растений: сборник материалов международной научно-практической конференции- Омск: Вариант-Омск, 2010 -С. 85-88.

Подписано в печать 01.05.2013 г. Формат 60/84 1/16 Гарнитура «Times New Roman». Печ. л. 1,0. Бумага офсетная. Печать оперативная. Тираж 100 экз.

Отпечатано в типографии ИП Макшеевой Е.А. тел. (3812) 351-445

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Ланглец, Александр Александрович, Омск

ОГЛАВЛЕНИЕ

Обозначения и сокращения..................................................................5

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................6

Библиографические ссылки.............................................................................10

1 ДИАГНОСТИКА ПОТРЕБНОС ТИ ЯРОВОГО РЫЖИКА В УДОБРЕНИЯХ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).......................................................................................... 1 1

1.1 Народно-хозяйственное значение, происхождение, систематика, морфо-биологические особенности и урожайность ярового рыжика.............................. 1 1

1.2 Особенности минерального питания, влияние удобрений на урожай-

ность и качество маслосемян ярового рыжика...................................................... 16

1.3 Комплексный метод диагностики минерального питания растений.....18

Библиографические ссылки.............................................................................26

2 ОБЪЕКТЫ, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.....33

2.1 Почвенно-климатическая характеристика степной зоны Омской области........................................................................................................................33

2.2 Условия проведения исследований...........................................................35

2.3 Объекты и методика исследований...........................................................41

Библиографические ссылки.............................................................................44

3 ДИАГНОСТИКА ПОТРЕБНОСТИ ЯРОВОГО РБ1ЖИКА В УДОБРЕНИЯХ НА ОСНОВЕ ПОЛЕВОГО ОПЫТА..............................................................................45

3.1 Влияние минеральных удобрений на урожайность маслосемян ярового рыжика................................................................................46

3.2 Оценка доли участия каждого элемента питания (ИРК) в формировании прибавки урожая маслосемян рыжика ярового........................................56

Библиографические ссылки.............................................................................60

4 ПОЧВЕННАЯ ДИАГНОСТИКА МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ ЯРОВОГО РЫЖИКА..................................................................■.................................................63

4.1 Урожайность ярового рыжика в зависимости от уровня содержания элементов минерального питания в почве..............................................................63

4.2 Содержание элементов питания в почве при внесении минеральных удобрений в посевах ярового рыжика.....................................................................69

4.3 Моделирование связей и прогнозирование урожайности ярового рыжика в системе «почва-растение-удобрение»..................................................................74

4.4 Использование нормативных показателей системы почвенно-растительной оперативной диагностики (ПРОД) в практике удобрения ярового рыжика.......................................................................................................................79

4.5 Динамика накопления доступного азота почвы под растениями ярового рыжика и его практическое использование.............................................89

Библиографические ссылки.............................................................................96

5 РАСТИТЕЛЬНАЯ ДИАГНОСТИКА МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ ЯРОВОГО РЫЖИКА........................................................................103

5.1 Содержание азота и фосфора в целых растениях и листьях ярового рыжика в связи с применением удобрений.................................................104

5.2 Химический состав почвы, растений и величина урожайности .........1 11

5.3 Оптимальные уровни и соотношения элементов питания в растениях ярового рыжика...............................................................................117

Библиографические ссылки...........................................................................122

6. УДОБРЕНИЕ И ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА МАСЛОСЕМЯН ЯРОВОГО РЫЖИКА..................................................................................................................126

Библиографические ссылки...........................................................................131

7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПОД ЯРОВОЙ РЫЖИК..................................................................................................133

7.1 Экономическая эффективность применения удобрений под яровой рыжик........................................................................................................................133

га, что составляло около половины площадей под этой культурой в Западной Сибири и четвертую часть по стране. В последующие годы произошло значительное сокращение производства маслосемян рыжика, а в большинстве областей оно было прекращено из-за низкой эффективности. В 80-е годы прошлого столетия площади под рыжиком в Омской области составляли 6-7 тыс. га; в 2001-2003 гг. - 1,5-2,6 тыс. га. Для того чтобы вернуть рыжик на поля Западной Сибири, необходимо увеличить его продуктивность и улучшить жир-нокислотный состав маслосемян. Решение данного вопроса может быть только комплексным. Необходимо использовать новые селекционные достижения. В последние годы Омскими селекционерами выведены новые высокопродуктивные сорта ярового рыжика (Исилькулец, Омич) с низким содержанием эруковой кислоты, но почвы Омской области в значительной степени истощены, и эти сорта не могут в полном объеме реализовать свой потенциал. В связи с этим возникает необходимо разработать систему применения минеральных удобрений под яровой рыжик.

Традиционно, взаимоотношения в системе «почва - растение», с позиций минерального питания, рассматриваются таким образом, что к числу регулируемых относят один компонент этой системы - почву. Управление почвой как источником минерального питания осуществляется с помощью удобрений и агротехнических приемов. Но оптимальное обоснование и разработка оптимальных методов и технологий, обеспечивающих значительный рост урожайности сельскохозяйственных культур возможно только на базе совершенной теории, системно отражающей наиболее глубокие внутренние связи в организме растений.

Степень разработанности темы. Значительный вклад отечественных ученых в разработку систем применения удобрений под сельскохозяйственные культуры был сделан В.В. Церлинг, Н.К. Болдыревым, Г.П. Гамзиковым, Д.А. Сабининым, К.П. Магницким, Э.С. Пробержем, Ю.И. Ермохиным и другими [2, 3, 4, 4, 6, 7, 8]. Однако, исследований по нормированию минеральных удобрений и прогнозированию уровня урожайности ярового рыжика на основе инте-

грационной системы почвенно-растительной оперативной диагностики и математического моделирования в конкретных почвенно-климатических условиях Западной Сибири ранее не проводились. Поэтому в настоящее время особенно актуальна разработка научно-обоснованной системы применения удобрений под рыжик для получения высоких и качественных урожаев.

Цель исследований: разработка научно-обоснованной системы применения удобрений под яровой рыжик на обыкновенном чернозёме в Западной Сибири.

Задачи исследований:

- выявить влияние химического состава почвы, растений и доз применяемых минеральных удобрений на величину и качество урожая ярового рыжика;

- определить нормативные агрохимические и физиологические показатели для диагностики и оптимизации минерального питания ярового рыжика;

- на основе эмпирических данных, полученных в системе «почва - растение - удобрение», установить оптимальные, научно-обоснованные расчетные дозы и сочетания удобрений под яровой рыжик;

- определить экономическую и биоэнергетическую эффективность применения минеральных удобрений под яровой рыжик.

Научная новизна работы. Впервые в условиях степной зоны Западной Сибири, на обыкновенном чернозёме выявлены математические закономерности влияния химического состава почвы, доз применяемых минеральных удобрений на величину и качество урожая ярового рыжика. Определены нормативные агрохимические и физиологические показатели минерального питания ярового рыжика, позволяющие диагностировать и оптимизировать его на ранних этапах развития культуры и прогнозировать, используя концепции системы «ИСПРОД», величину и качество урожая.

Практическая значимость и реализация результатов исследования. На основе агрохимических исследований почв и растений получены математические модели взаимосвязи содержания И, Р, К в системе «почва - растение -удобрение - урожай», позволяющие, на основе основных принципов

«ИСПРОД», диагностировать и оптимизировать минеральное питание в онтогенезе ярового рыжика, а также разрабатывать гибкую систему применения удобрений, получая высокие урожаи маслосемян хорошего качества с минимальными затратами удобрений на единицу продукции.

Результаты исследований прошли производственную проверку в СПК «Полтавский» Полтавского района Омской области в 2011 и 2012 гг. на площади 56 га. Использование в производстве разработанной диагностики обеспечили получение урожая маслосемян ярового рыжика в среднем за два года 0,98 т/га, прибавка к контролю при этом составила 0,46 т/га (88,5%). Чистый доход составил 11638 руб./га, рентабельность производства 159% (приложение А).

Методология и методы исследований. При выполнении исследований применяли полевой опыт, лабораторные исследования почвенных и растительных образцов, математический и статистический анализ полученных результатов, интерпретацию и их обобщение.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- нормативные агрохимические и физиологические показатели почвы и растений ярового рыжика;

- математические модели питания и прогнозирования урожайности маслосемян ярового рыжика с использованием основных принципов «ИСПРОД»;

- оптимальные научно-обоснованные дозы и сочетания минеральных удобрений под яровой рыжик.

Достоверность результатов подтверждается достаточной повторностью выполняемых исследований, их статистической обработкой, и производственной проверкой.

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены докладами с обсуждениями на ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ОмГАУ (2007-20012 гг.) и опубликованы в четырёх работах общим объемом 1,25 п.л., в том числе две работы опубликованы в ведущем рецензируемом научном журнале.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю доктору с.-х. наук, заслуженному деятелю науки РФ, профессору Ю.И. Ермохину за постоянную поддержку в выполнении работы. Автор выражает искреннюю признательность за помощь в организации закладки полевых опытов директору и сотрудникам БОУ НПО ПУ№ 64, а также сотрудникам кафедры агрохимии и лаборатории питания растений ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина за помощь в проведении лабораторных исследований.

Библиографические ссылки

1. Омский областной статистический ежегодник : Стат. сб. в 2 ч. Ч.П / Ом-скстат - Омск, 2009. - 418 с.

2. Церлинг В. В. Агрохимические основы диагностики минерального питания сельскохозяйственных культур / В. В. Церлинг. - М. : Наука, 1978.-216 с.

3. Болдырев Н. К. Комплексный метод листовой диагностики условий питания, величины и качества урожая сельскохозяйственных культур : автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук : 06. 01. 04. / Болдырев Николай Константинович. - М., 1972,- 48 с.

4. Гамзиков Г.П. Применение азотных удобрений под зерновые культуры в севообороте // Науч. труды СибНИМСХ. - Новосибирск, 1974. - Т. 22. - С. 70-75.

5. Сабинин Д. А. Избранные труды по минеральному питанию растений / Д. А. Сабинин.-М. : Наука, 1971.-512 с.

6. Магницкий К. П. Диагностика потребности растений в удобрениях / К. П. Магницкий. - М. : Моск. рабочий, 1972. - 271 с.

7. Проберж Э. С. Диагностика потребности проса в минеральных удобрениях на южных черноземах Северного Казахстана : автореф. дис. ... канд. с.-х. наук : 06. 01. 04. / Проберж Эдуард Станиславович. - Омск. , 1991. - 18 с.

8. Ермохин Ю.И. Оптимизация минерального питания сельскохозяйственных культур (на основе системы «ПРОД»): монография / Ю.И. Ермохин, И.А. Бобренко. - Омск: Из-во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2005. - 284 с.

1 ДИАГНОСТИКА ПОТРЕБНОСТИ ЯРОВОГО РЫЖИКА В УДОБРЕНИЯХ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 Народно-хозяйственное значение, происхождение, систематика, морфо-биологические особенности и урожайность ярового рыжика

Яровой рыжик (Camelina sativa Grantz), относится к семейству крестоцветных (капустных), к роду Camelina. По классификации П.М. Жуковского существует 8 видов этого рода:

1. Camelina sativa Grantz - рыжик посевной

2. Camelina linikola Sch. et sp - рыжик льняной

3. Camelina pilosa (Д.С) N.Zing- рыжик волосистый

4. Camelina caucasica (Sinsk.) Vass - рыжик кавказский

5. Camelina laxa C.A.M - рыжик рыхлый

6. Camelina albi flora Kotschy et Boiss - рыжик белоцветный

7. Camelina microflora Andrz- рыжик мелкоплодный

8. Camelina sylvestris Wall - рыжик лесной

Из перечисленных видов широко распространены первые три: рыжик льняной, посевной, волосистый. Рыжик льняной встречается, как специфический сорняк в посевах льна-долгунца, рыжик волосистый также является сорняком, встречается в посевах озимых культур. Как культурное яровое растение в настоящее время используют только рыжик посевной.

Рыжик посевной переведён в культуру во второй половине XIX века. Первые сведения о возделывании рыжика относятся к России и Франции. Затем посевы рыжика распространились в Германии, Бельгии, Голландии, Англии, Украине, в Поволжье и Сибири [1, 2].

Направление использования рыжика определяется биохимическим составом его семян. Масло рыжика может применяться в пищевой, металлургиче-

ской, лакокрасочной, мыловаренной, косметической и др. отраслях народного хозяйства. По жирно-кислотному составу рыжиковое масло немного уступает рапсовому.

Семена рыжика содержат от 29,3 до 44,2% жира. Масличность их изменяется в зависимости от сорта и условий произрастания. На Сибирской опытной станции ВНИИМК масличность семян за период 2004-2008 гг. по данным конкурсного испытания составила у сорта Исилькулец - 41,5%, у Омского местного - 39,4%), у ВНИИМК 17-40,8%о. Урожайность семян ярового рыжика в производственных посевах в условиях южной лесостепи Омской области в 20042008 гг. составляла 1,22-2,28 т/га. Данные конкурсного сортоиспытания различных сортов рыжика показали, что эта культура способна давать высокие урожаи. В зависимости от года и сорта продуктивность варьировала от 1,33 до 2,75 т/га. У сорта Исилькулец размах колебаний составил 1,46-2,63 т/га, у Омского местного - 1,4-2,6, у ВНИИМК 17 - 1,33-2,57 т/га [3].

При переработке семян рыжика остаётся жмых, содержащий 35-40%) переваримого протеина, который может быть использован в кормлении сельскохозяйственных животных. Но из-за наличия в нём глюкозида, его рекомендуют использовать в смеси с другими жмыхами (не более 5%). Рыжиковый жмых является хорошим удобрением, т.к. содержит значительное количество фосфорной кислоты (3-4%о веса золы).

Рыжик обладает многими параметрами, определяющими коммерческую привлекательность как к масличной и технической культуре:

- во-первых - это скороспелая культура. Скороспелость рыжика позволяет увеличить сезонную нагрузку на зерноуборочные комбайны на 10-15 %. Ранняя уборка рыжика создает условия для успешной борьбы с засоренностью полей в длительный послеуборочный период, а так же качественно подготовить почву под будущий урожай озимых и яровых культур;

- во-вторых, возделывание рыжика отличается малозатратностыо. Устойчивость рыжика к вредителям позволяет резко снизить расходы на химические

средства защиты растений в 2-3 раза, по сравнению с другими культурами семейства крестоцветных (рапс, сурепица).

Рыжик - однолетнее, холодостойкое, засухоустойчивое растение. Стебель прямостоячий, ветвистый, высотой от 40 до 90 см, имеет 9-35 ветвей первого и последующих порядков. Корневая система стержневая, слабо развитая. Соцветие -кисть, плод - стручок грушевидной формы с сильно выпуклыми створками длиной 6-13 мм. Семена мелкие, удлиненно-яйцевидной формы, длиной около 2 мм, от желто-оранжевого до красновато-коричневого цвета. Масса 1000 семян - 1,1-1,4 г.

Внешний вид растения ярового рыжика приведён на рисунке 1. Для завершения полного цикла развития растения рыжика нуждается в сумме положительных температур 1580-1790°С. Семена рыжика прорастают при температуре 1-2°С. Энергия прорастания находится в прямой зависимости от температуры: при температуре 4 °С проростки появляются на четвёртый день, при 10°С - на второй и при 19°С - через один день. Всходы переносят весенние заморозки до минус 3-5°С. Одним из основных положительных биологических особенностей рыжика является скороспелость. Благодаря этому свойству он вызревает в различных климатических зонах. Рыжик можно использовать для посева на участках освободившихся в случае гибели озимых культур. По своей биологической природе он менее требователен к условиям произрастания и может удовлетворительно расти на любых видах почв, кроме глинистых, так как всходы рыжика могут погибать от почвенной корки. Лучшие почвы для рыжика - это почвы с достаточным содержанием гумуса и нейтральной средой. Неплохо растёт рыжик на лёгких супесчаных почвах. Вследствие медленного роста в начальный период рыжик может в сильной степени угнетаться сорняками. Поэтому его не рекомендуется размещать на сильно засорённых участках. По данным Сибирской опытной станции ВНИИМК под семенные участки следует выделять паровые участки, где рыжик обеспечивает урожай 1,5-2,0 т/га. Рыжик является самоопылителем. Однако у отдельных растений наблюдается перекрёстное опыление. В условиях Краснодара (ВНИИМК) в 1945 г. у Харьковской популяции процент перекрёстного опыления составил 16,4%.

Е.Н Синская отмечает, что масличные крестоцветные культуры в условиях юг�