Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Методологические основы комплексной диагностики минерального питания по сопряженным исследованиям почв и растений

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Методологические основы комплексной диагностики минерального питания по сопряженным исследованиям почв и растений"

РГ6 од 1 1 ПОП 1933

российская академия сельскохозяйственных наук

почвенный институт им. в. в. докучаева

На правах рукописи

ГОРШКОВА Маргарита Алексеевна кандидат биологических наук

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЛЕКСНОЙ ДИАГНОСТИКИ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ ПО СОПРЯЖЕННЫМ ИССЛЕДОВАНИЯМ ПОЧВ И РАСТЕНИИ

Специальность: 06.01.04 — агрохимия

03.00.27 — почвоведение

Диссертация

на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук в форме научного доклада

Москва 1996

Работа выполнена в лаборатории диагностики плодородия почв Почвенного инстятута им. В. В. Докучаева,

Официальные оппоненты:

И. А. Соколов — доктор сельскохозяйственных наук, профессор;

В. Д. Наумов — доктор биологических наук;

Н. Т. Ниловская — доктор биологических наук, профессор.

Ведущая организация — Центральный институт агрохимического обслуживания сельского хозяйства (ЦИНАО).

Защита состоится № ноября 1~&9& года в 10 часов на заседании Специализированного совета Д.020.25.01 при Почвенном институте им. В. В. Докучаева по адресу: 109017, Москва, Пыжевский пер., д. 7.

Просим принять участие в работе Специализированного совета или прислать Ваш отзыв на диссертацию в двух экземплярах, заверенных печатью.

Диссертация разослана «■//» октября 1996 года.

Ученый секретарь Специализированного совета кандидат биологических наук

и. н. любимова

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Одним из главных факторов воспроизводства тлодородия почв и получения высоких устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур является диагностика и оптимизация минерального пита-чия. Уровень плодородия почв, в том числе содержание макро- и микроэлементов в почве, во многом определяет рост, развитие, продуктивность и химический состав растений, а через растения отражается на здоровье и га-шедеятелъности человека и животных. С другой стороны, хозяйственная зеятельность человека, антропогенная нагрузка на почвы нередко сспро-зождается снижением уровня плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур. Устранение этих негативных явлений требует более зетального изучения системы "почва-удобрение-растение", комплексной эиенки плодородия почв с использованием современных методов и разра-5отки эффективных экологически безопасных систем оптимизации свойств точв и услозий минерального питания растений.

Цель и задачи исследований. Основная цель - на основе много-тетних экспериментальных исследований определить систему информативных показателей почв и растений, их взаимосвязи, градации и соотношения зля оценки уровня минерального питания зерновых культур; разработать методологию комплексной диагностики питания зерновых культур макро- и микроэлементами.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучить динамику и взаимосвязи содержания, распределения и соотношения макро- и микроэлементов в растениях и почвах разных типов;

- разработать способы прогноза изменений эффективного плодородия почв по анализам почв и растений;

- определить нормативные параметры оценки уровня минерального питания зерновых культур в разных почвенно-климатических зонах по результатам почвенной и растительной диагностики;

- провести экспериментальную проверку адекватности разработанных нормативов и разных способов расчета дез удобрений на затанирозгя-ный урожай зерновых культур;

- разработать методику и нормативную базу для составления картограмм содержания макро-и микроэлементов в растениях с учетом продуктивности зерновых культур и структуры почвенного покрова (СПП);

- провести сравнительную оценку разных способов интерпретации результатов диагностики минерального питания растений;

- разработать методику диагностики и огокжвации минерального питаний зерновых культур с учетом их биологических особей-гостей, параметров плодородия почв, сбалансированности ггАатгльных вешестз и планируемой уроглайноста;

- разработать информационную экспертную систему (ЭС) на ЭВМ по управлению минеральным питанием озимой пшеницы макро- и микроэлементами и ее продуктивностью с учетом СПП, агроэкологической характеристики территории, требований культуры к условиям возделывания, лимитирующих и ряда других факторов.

Объекты и методы исследований. Поставленные задачи обусловили широкий географический диапазон исследований, выполненных автором (или под руководством автора при его участии) в разных почвенно-климатических зонах в течение 1964-1995 г.г. в соответствии с тематическим планом Почвенного института им. В.В.Локучаева (рис. 1).

Объектами изучения были агроценозы районированных сортов зерновых культур (озимой и яровой пшеницы, озимой ржи, яровых овса и ячменя) на дерново-подзолистых, серых лесных, черноземных и каштановых почвах. Экспериментальные исследования проверены в вегетационных, палевых и производственных опытах с дозами макро- и микроудобрений, а также в условиях пассивного эксперимента на производственных посевах хлебных злаков в соответствии с действующими методическими указаниями.

В основу экспериментальных исследований положено изучение зависимостей в системе "почва-удобрение-растение-урожай" с использованием сравнительно-географического метода, почвенной и растительной диагностики (В.В.Шрлинг, 1978), линейно-выборочного учета урожая (Прохорова, 1974, 1989) в сочетании с методами математического анализа (А.С.Фрид, 1981; БАДоспехов, 1982; В.А.Рожков, 1985). Сопряженные исследования почв и растений по периодам формирования урожая проводились в соответствии с собственными методическими разработками /15, 35,46/.

Анализы почв и растений выполнены стандартными общепринятыми методами в инструментально-аналитической лаборатории и лаборатории химии почв Почвенного института, а также в Московской областной про-ектно-изыскательской станции химизации сельского хозяйства. Математическая обработка результатов исследований осуществлена в лаборатории почвенной информатики Почвенного института им. В. В .Докучаева' по программам, разработанным В.А.Рожковым и А.С.Фридом (1972,1980,1981, 1985), а также в лаборатории диагностики плодородия почв по программам, разработанным А.Н.Прохоровым и А.Н.Кочетойым (1989).

Научная новизна. Проведены первые методологические исследования по комплексной почвенно-растительной диагностике минерального питания зерновых культур на генетически разнородных почвах. Для оценки, прогноза и регулирования уровня питания растений макро- и микроэлементами изучена система показателей, характеризующих свойства, химический состав и продуктивность почв и растений, характер и закономерности их взаимодействия; выявлена взаимообусловленность их уровней; разработаны нормативы обеспеченности различных зерновых культур эле-

метами питания (14, Р, К, Са, Мд, Ъп, Си, Мо, б,Со, Мп) по периода* формирования урожая на почвах разных типов.

Построена математическая модель динакики содержания азота в поч ве и растениях для прогноза и расчета статей баланса азота в разные пе риоды вегетации растений.

Разработана методика оптимизации питания зерновых культур макро-и микроэлементами с учетом их сбалансированности на почвах разных ти пов.

Разработана методика и нормативная база для построения агрохими ческих картограмм содержания питательных веществ в растения* (различных зерновых культурах) на основе почвенных карт, отражающие СПП.

Создана и реализована в действующей экспертной системе комплекс ная модель оптимизации минерального питания и управления продуктивно стью озимой пшеницы с ориентацией на урожай порядка 50 ц/га при соблюдении требований воспроизводства плодородия почв, охраны окру жаюшей среды от загрязнения и учета экономических факторов.

Практическая значимость и реализация результатов нсспело ванин. Зависимости, установленные в системе "почва-удобрение-растение-урожай", и разработанные нормативы поззолили использовать для ком плексной оценки эффективного плодородия почв наряду с почвенными анализами также и анализы растений. Картограммы обеспеченности растений элементами питания, составленные по результатам листового анализа зерновых культур, точнее (чем картограммы, построенные по результатам анализа почвы) отражают доступное растениям количество питательных веществ с учетом взаимодействия макро- и микроэлементов,.уже поступивших в растение и участвующих в формировании урожая.

Установленные закономрености содержания и распределения макро-и микролементов в почвах и растениях, определение их оптимальных концентраций для получения биологически ценной растительной продукции при заданном уровне урожайности могут быть использованы как для контроля и охраны окружающей среды от загрязнения, так и для охраны здоровья человека и животных.

Разработанная экспертная система по управлению условиями минерального питания и продуктивностью озимой пшеницы открывает новые возможности в использовании ЭВМ в качестве инструмента внедрения научных знаний в практику сельскохозяйственного производства. ЭС концентрирует фактические знания коллектива ведущих специалистов в области агролочвоведения и позволяет пользователю принимать конкретные решения, опираясь на эти знания.

Разработанные автором научные и методологические основы диагностики минерального питания зерновых культур использованы при составлении программ и методик совместных исследований ученых стран-членов СЭВ по теме:"Анализ растений как метод диагностики питания и эффек-

гивности макро- и микроудобрений" (1976). Для практических целей ре-5ультаты многолетних экспериментальных исследований реализованы в серии разработок и рекомендаций: "Методические указания по диагностике минерального питания полевых, овощных и кормовых культур" (1972); 'Методические указания по растительной диагностике зерновых культур |1980); "Инструкция по диагностике азотного питания .озимых зерновых культур для установления доз азотных удобрений при подкормках в хозяй-ггвах Нечерноземной зоны" (1982); "Основы и применение растительного анализа сельскохозяйственных культур" (1982); "Методические указания по оптимизации минерального питания зерновых культур с помощью методов растительной диагностики" (1983); "Рекомендации по оптимизации системы удобрений хлебных злаков и кукурузы в условиях совхоза "Истринский" Истринского района Московской области (1988, рекомендации утверждены Программно-методической комиссией МСХ СССР по почвенной и растительной диагностике в качестве эталона для агрохимслужбы); "Методические рекомендации по определению нормативов соотношений макро- и микроэлементов в растениях по системе ИСОД" (1989); "Оптимизация минерального питания озимой пшеницы макро- и микроэлементами на дерново-подзолистых почвах(в зависимости от сорта)" (1993); "Экспертная система для управления плодородием дерново-подзолистых почв при возделывании озимой пшенииы" (1994); "Рекомендации по созданию и планированию фермерских агроэкосистем"(1995).

Разработки автора, изложенные в "Методических указаниях по оптимизации минерального питания зерновых культур с помощью методов растительной диагностики" использованы при широком производственном внедрении метода диагностики минерального питания на посевах озимых зерновых культур. Внедрение осуществляется с 1983 года станциями химизации сельского хозяйства при методическом и консультативном участии автора. Получены акты о внедрении.

Основные результаты, вьшоснмыс на зашнту:

- методология комплексной диагностики минерального питания зерновых культур на генетически разнородных почвах;

- методика и нормативная база для составления агрохимических картограмм содержания макро- и микроэлементов в растениях (на примере зерновых культур) на основе почвенных карт с показом СПП;

- компьютерная система, обработки результатов почвенной и растительной диагностики, выработки конкретных решений с учетом опыта и знаний ведущих специалистов по оптимизации свойств почв и условий минерального питания растений.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на Международных коллоквиумах по контролю питания растений (Абердин. 1966; Будапешт, 1975; Гент, 1976; Варвик, 1982; Монпелье, 1984; Ваге-нинген, 1989), на Международном симпозиуме "Моделирование продуктивного потенциала почв в агроэкосистемах" (София, 1989),. на научно-

методических совещаниях специалистов стран-членов СЭВ по проблема плодородия почв и анализа растений (Тбилиси, 1971; Бухарест, 197£ Пловдив, 1977; Грааец Кралове, 1979; Познань, 1980; Бухарест, 1991 На Всесоэных делегатских съездах общества почвоведов (Алма-Ата, 197С Минск, 1977; Тбилиси, 1981; Ташкент, 1985; Новосибирск, 1989; Саню Петербург, 1996), на Всесоюзных координационных совещаниях по диш ностике минерального питания растений (Москва, 1967, 1971, 1979,1983 Умань, 1977; Кишинев, 1981; Ташкент, 1982; Ровно, 1985; Мелитополь 1988; Омск, 1989; Ялта, 1991), на Всесоюзных совещаниях участник© Географической сети опытов с удобрениями (Москва, 1976, 1996), на Все союзных, республиканских и региональных совещаниях, конференциях ] семинарах (Москва, 1967, 1973, 1979, 1983, 1984; Фрунзе,1977; Горь кий. 1977; Таллин,1980; Пушино, 1988; Новосибирск, 1990; Юрьев Польский, 1994). Материалы исследований экспонировались на ВДН) СССР в 1980 и 1983 г.г. и отмечены серебряной и золотой медалями.

Публикации. По данной теме опубликовано 88 работ.

Автор выражает глубокую признательность научному консультант доктору сельскохозяйственных наук, профессору Д.Н.Дурманову, коллега» из Почвенного института им.В.В.Докучаева, а также специалистам хозяйсп и опытных учреждений, в которых выполнены экспериментальные исследо вания.

Дань особой благодарности автор приносит своим учителям: профес сору МГУ, доктору географических наук, заслуженному деятелю науга Российской Федерации М.А.Глазовской, под руководством которой прове дены первые исследования по изучению генезиса и плодородия почв, I доктору биологических наук, заслуженному деятелю науки Российской Фе дерации В.В.Церлинг, под руководством которой выполнены многие со вместные работы по диагностике минерального питания различных сель скохозяйственных культур.

Содержание работы

Научные основы, разработка и совершенствование методологии почвенной и растительной диагностики минерального питания зерновых

культур

Точность и надежность диагностики питания растений базируется на налиэе резуль'гатов комплексных сопряженных исследований почв и рас-гний при обязательном учете экологических и антропогенных факторов.

Только анализами почвы можно охарактеризовать такие свойства как эдержание и состав гумуса, реакция почвенного раствора, емкость погло-ения, степень насыщенности основаниями почвенного поглощающего омплекса, гранулометрический и минералогический состав, плотность, во-опроницаемость и т.д. Все это свойства в разной степени влияют на рост развитие растений, их химический состав и продуктивность. Так, один из ажнейших параметров плодородия почв - гумус, являясь энергетической сновой биологических процессов, одновременно обладает свойствами Физиологически активных веществ, регулирующих рост и питание растений (.В.Дьяконова, 1989). Большой интерес представляет способность вклю-аться в жизненные процессы растений собственно гумусовых веществ И.М,Кононова, 1951,1958,1961; ЛАХристева, 1957; На!д, 1958).

Однако судить об уровне питания растений только по анализу почвы южно лишь опосредованно. Интерпретация почвенных показателей в за-исимости от их. различных сочетаний затруднительна для достоверной ценки условий минерального питания различных сельскохозяйственных ультур. Известно, например, что при повышении содержания в почве ор-анического вещества и подвижных фосфатов (в частности, при внесении добрений) оптимальный для растений интервал рН сдвигается в кислую торону. Это объясняётся снижением токсичности Яе, Мп и А1 за счет обра-ования нерастворимых (или труднорастворимых) соединений Яе, Мп и А1 с фосфором и органикой, а также нейтрализующим действием кальция орга-ических удобрений (А.Н.Небольсин, 1976,1983; З.А.Прохорова, 1989).

Наряду с почвейными условиями на поступление и усвоение пита-ельных веществ растениями оказывают влияние и такие факторы, которые грямо не связаны с минеральным питанием (например, климат, мезо- и шкрорельеф). В то же время само растение является функцией многих геременных. И элементный состав, и продуктивность - это ответная реак-шя растения на совокупность воздействующих на него факторов, как эко-югических, так и антропогенных. В связи сэтим Дж. Кук (1970) отмечает, по характер рельефа и физические свойства почвы могут оказывать силь-юе влияние на рост и поглощение элементов питания растениями, однако

лаже "эти физические факторы отражаются в данных химического анали растительного материала" (Дж. Кук "Регулирование плодородия почв"^ 1979, с.302). Подобные утверждения высказ! шают в своих работах и др гие исследователи (В.В.Церлинг, 1978, 1988, 1995; М.Ргеуе1, 198 1.Ва1ег, 1974, 1987, 1995 и др.).

Развитое диагностики минерального питания как научного направл ния более чем за 30 лет имело сложный характер. Если в шестидесятые г ды растительная диагностика была ориентирована главным образом на В1 явление дефицита того или иного элемента вследствие его абсолютной н достаточности в почве, то сейчас во всем мире приоритетное значеш приобретает относительная недостаточность, обусловленная конкурентнь воздействием других элементов и (или) неудовлетворительными свойстваг-почвы.

Однако на протяжении этих лет неизменным оставалось базисное п ложение диагностики о химическом составе растений как функции сред обитания. Прослеживается принципиальная тождественность этого пол жения диагностики с основополагающим тезисом В.В.Докучаева о поч! как зеркале ландшафта. Поэтому использрование методологических подх дов генетического почвоведе'1ия оказалось конструктивным для оконч тельного оформления растительной диагностики в зрелое научное напра ление со своей системой научных взглядов, методов и сферой применения

Тот факт, что химический состав растений определяется не толь* содержанием соответствующих элементов питания в корнеобитаемом слс почвы, всегда был и остается узловым в растительной диагностике. В самс деле, содержание питательных элементов в растениях определяется, в< первых, биологическими особенностями данного вида или сорт (генотипическая изменчивость) и, во-вторых, комплексом условий произр стания (модификаиионная изменчивость).

Генотипическая изменчивость изучена и к настоящему времени на] более полно собран огромный эмпирический материал, иллюстрируюи» различия в "нормальном" составе отдельных видов, подвидов и сортов ра тений (В.В. Церлинг- 1991) /26,30,38,47,74,84/. "Нормальный" состе опосредованно отражает геохимические условия, в которых формировалс данный таксон, т.е. гносеологически близок к понятию "почва-память предложенному И.А. Соколовым и В.О. Таргульяном.

На современном этапе развития диагностики большее значение имек достоверные сведения о специфической реакции культур и сортов на усл< вия произрастания, в т.ч. на разные уровни питательных и токсически элементов в почве. С этим непосредственно связан принцип огпимизаш минерального питания растений, являющийся важным приемом повышеда урожайности и качества продукции. Практическое применение растител ной диагностики сегодня базируется именно на этом принципе.

Нормативные параметры оценки уровня минерального итания зерновых культур на генетически разнородных

почвах.

Методологические исследования по комплексной диагностике минерного питания зерновых культур проведены в разных почвенно-даматических зонах на дерново-подзолистых, серых лесных, черноземных каштановых почвах (таблица 1) с озимыми пшеницей и рожью, яровыми зсом, пшеницей и ячменем. В многолетнем эксперименте изучены законо-грности содержания, распределения и соотношения элементов питания в эрнеобитаемом слое почв и растениях; выявлена их взаимосвязь с величи-эй и качеством урожая, взаимообусловленность их уровней /1, 2, 13, 14, б, 19, 21, 22, 23, 24, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 36, 37, 39, 41, 42, 45, 48, 9, 50, 51, 52, 54, 59, 60, 61, 66, 67, 70, 74, 75, 78, 79, 81, 83, 84, 85/.

Зависимости, установленные в системе "почва-удобрение-растение-эожай" позволили использовать растительный анализ для оценки уровня инерального питания и эффективного плодородия почв. С этой целью по езультатам сопряженных исследований почв и растений разработаны ровни-градации содержания питательных вешеств в растени-к,характеризующие степень их потребности в удобрениях. Всего выделено ять уровней обеспеченности хлебных злаков: I - очень низкий - голодание, внешними признаками острого недостатка элементов питания; II - низкий -крытое голодание, без визуальных признаков, ухудшающее качество уро-Еая; Ш - средний - недостаточное питание; IV - оптимальный - достаточная беспеченность элементами питания для формирования высокого урожая орошего качества; V - выше оптимального, избыточное поступление пита-елъных вешеств, при котором могут усиленно развиваться вегетативные рганы в ущерб колосьям.

Сопряженные анализы почв и растений, выращенных на этих почвах условиях полевых опытов и производственных посевов, позволили уста-ювитъ для . разных типов почв соответствие разработанных автором ровней-градаций содержания питтельиык вешеств в растениях группировкам почв по содержанию подвижных форм азота, фосфора и калия [ля возделывания зерновых культур, разработанных Почвенным институтом гм.В.ВЛокучаева и ЦИНАО. Пяти уровням содержания элементов пита-1ия в растениях соответствуют пять группировок почв по содержанию под-(ижных форм питательных вешеств.

Однако по данным ряда исследователей (Л.И. Кораблева, Е.Т. Му-•ычкин, 1964; Л.А. Кореньков, 1976, и др.) показатели обеспеченности ючв подвижными формами азота являются менее обоснованными, чем «алогичные показатели для фосфора и калия. Поэтому приведенная в габлше 2 группировка почв по обеспеченности зерновых культур азотом шляется ориентировочной и требует дальнейшего уточнения в зависимости эт свойств почв, биологических особенностей культур, уровня урожая,

Таблица 1. Краткая характеристика основных объектов исследований.

Зона Подзона Области и районы, в которых проведены исследования Основной фон почвенного покрова Сельскохозяйственная продуктивность климата (баллы по И.И. Карманову) Баллы бонитетов для зерновых культур

Природная Земледельческая

1 2 3 4 5 6 • 7

Южнотаежная Западная дерново- -подзолистая (№1) 1-6 Ровенская область: Сарнинский район Дерново-подзолистые почвы, в т. ч. глееватые и глеевые, преимущественно супесчаные и песчаные 96-110 62-65 (средне-и легкосуглинистые) 48-51 (супесчаные)

Северозападная дерново-подзолистая (№2) 2-4 Вологодская область: Грязовеикий и Вологодский районы Дерново-подзолистые, в т.ч. эродированные,глееватые в сочетании с дерново- и торфяно-подзолисто-глеевыми, а также дерново-глеевыми. Характерна неоднородность и пестрота гранулометрического состава 70-85 . 44-48

Центральная дерно-воподзо-листая (№3) 3-1 Московская область: Истринский, Одинцовский, Пушкинский, Солнечногорский районы. Дерново-подзолистые почвы •разной степени оподзоленности, смытости и переувлажненное™, в ос'новном суглинистого гранулометрического состава 80-89 47-50 (Средне-и легкосуглинистые)

Продолжение таблицы

1.

1 2 3 4 5 6 7

34 Московская область: Лотошинский . район Сочетания дерново-подзолистых почв с болотно-подзолистыми и болотными; наряду с суглинистыми почвами значительные площади представлены супесчаными и песчаными • 75-85 47-50

Лесостепная Украинская лесостепная (№6) 6-1 Ровенская область: Гошанскийи Ровенский районы Серые лесные почвы на легких и средних лессовидных суглинках и черноземы оподзоленные 100-110 74-76 (темно-серые лесные почвы)

Центральная лесостепная (№7) 7-1 Тульская область: Алексинский район Серые лесные почвы, преимущественно тяжелосуглинистые и глинистые 86-90 53-55 (светлосерые) 56-57 (серые) 58-61 (темно-серые)

Центрально-черноземная (№8) 8-2 Курская область: Курский район Черноземы типичные и выщелоченные мошные и среднемошные, тяжело-, средне-и легкосуглинистые 73-80 72-73

8-3 Липецкая область: Грязинский район Выщелоченные и типичные черноземы тяжелосуглинистые 67-74 68-69

Си

1 2 3 4 5 6 7

Степная Украинская степная (№15) 15-6 Крымская область: Первомайский район Черноземы южные тяжелосуглинистые и глинистые, на повышенных массивах -шебнисше карбонатные черноземы 60-66 61-63

- 15-7 Крымская область: Джанкойский район Темно-каштановые почвы, тяжелосуглинистые и глинистые, иногда в комплексе с солонцами 55-62 52-54

Волжско-Уральская степная (№18) 18-4 Самарская область: Алексееве кий район. Южные черноземы при участии обыкновенных черноземов 42-59 34-37

Таблица составлена по материалам методических разработок коллектива авторов Почвенного института им. В.В. Докучаева пол редакцией Л.Л. Шишова и И.И. Карманова (1988,1989), а также методической разработки И.И. Карма-, нова (1990).

Таблица 2. Уровни-параметры содержания питательных веществ в почвах разных типов (мг/кг) и растениях {в листьях зерновых культур, % на сухое вешество)

Объект Метод анализа Уровень обеспеченности зерновых культур

исследования почвы или фаза . 1 Н Ш IV V

развития растений очень низкий низкий средний оптималь- выше опти-

ный мального

1 2 3 4 5 6 7

Дерново-подзолистые и серые лесные почвы

Азот*

Почва По Кравкову <5.0 5.1-8.0 8.1-15.0 15.1-30.0 >30.0

По Тюрину-Кононовой <30 31-40 41-60 61-90 >90

Озимая пшеница Кушение <2.5 2.5-3.0 3.1-4.7. 4.8-5.4 >5.4

Цветение <1.6 1.6-2.0 2.1-2.9 3.0-3.4 >3.4

Яровая пшеница Кушение <2.3 2.3-2.9 3.0-4.1 4.2-5.0 >5.0

Цветение <1.7 " 1.7-1.9 2.0-2.5 2.6-3.0 >3.0

Озимая рожь Кушение <2.1 2.1-2.4 2.5-3.7 3.&4.9 >4.9

Цветение <1.3 1.3-1.5 1.6-2.0 2.1-3.0 >3.0

Овес Кушение <2.7 2.7-3.4 3.5-4.9 5.0-5.9 >5.9

Цветение <1.0 1.0-1.3 1.4-2.1 2.2-2.9 >2.9

Ячмень Кушение <2.5 2.5-3.0 3.1-4.6 4.7-5.0 >5.0

Цветение <1.6 1.6-1.9 2.0-2.8 2.9-3.4 >3.4

фосфор

Почва По Кирсанову <25 26-50 51-100 101-150 >150

По Чирикову <20 21-50 51-100 101-150 >150

Озимая пшениш Кушение <0.24 0.24-0.30 0.31-0.42 0.43-0.48 >0.48

Цветение <0.12 0.12-0 15 0.16-0.27 0.28-0.35 >0.35

1 2 3 4 5 6 7

Яровая пшениш Кушение <0.25 0.25-0.27 0.28-0.34 0.35-0.48 >0.48

Цветение <0.16 0.16-0.18 0.19-0.22 0.23-0.33 >0.33

Озимая рожь Кушение <0.28 0.28-0.33 0.34-0.49 0.50-0.59 >0.59

Цветение <0.17 0.17-0.20 0.21-0.25 0.26-0.30 >0.30

Овес Кушение <0.35 0.35-0.45 0.46-0.64 0.65-0.75 >0.75

Цветение <0.23 0.23-0.25 0.26-0.29 0.30-0.42 >0.42

Ячмень Кушение <0.30 0.30-0.36 0.37-0.49 0.50-0.65 >0.65

Цветение <0.18 0.18-0.21 0.22-0.29 0.30-0.41 >0.41

Калий

Почва По Кирсанову <40 41-80 81-120 121-170 >170

По Чирикову <20 21-40 41-100 101-120 >120

По Масловой <50 51-100 101-150 151-200 >200

Озимая пшениш Кушение <2.0 2.0-2.4 2.5-3.5 3.6-4.3 >4.3

Цветение <1.2 1.1-1.4 1.5-2.4 2.5-2.9 >2.8

Яровая пшенииа Кушение <2.0 2.0-2.3 2.4-3.4 3.5-4.4 >4.4

Цветение <1.3 1.3-1.6 1.7-2.3 2.4-3.3 >3.3

Озимая рожь Кушение <2.1 2.1-2.8 2.9-4.4 4.5-5.1 >5.1

Цветение <1.2 1.2-1.4 1.5-2.0 2.1-2.7 >2.7

Овес Кушение <2.7 2.8-3.5 3.6-5.0 5.1-5.8 >5.8

Цветение <1.6 1.6-1.9 2.0-2.4 2.5-3.0 >3.0 ■

Ячмень Кушение ' <2.0 2.0-2.5 2.6-4.1 4.2-4.8 >4.8

Цветение <1,3 1.3-1.6 1.7-2.3 2.4-2.9 >2.9

Продолжение таблицы 2.

1 2 3 4 5 6 7

Типичные черноземы

Азот

Почва По Кравкову . <5.0 5.1-8.0 8.1-15.0 15.1-30.0 >30.0

По Тюрину-Кононовой <40 41-50 51-70 71-90 >90

Озимая пшеница Кушение <2.8 2.8-3.3 3.4-4.9 5.0-5.6 >5.6

Цветение <1.9 1.9-2.3 2.4-3.1 3.2-3.6 >3.6

Яровая пшеница Кушение <2.7 ' 2.7-3.1 3.2-4.4 4.5-5.3 >5.3

Цветение <2.0 2.0-2.1 2.2-2.7 2.8-3.1 >3.1

Озимая рожь Кушение <2.5 • 2.5-2.8 2.9-3.9 4.0-5.0 >5.0

Цветение <1.6 1.6-1.7 1.8-2.1 2.2-3.1 >3.1

Овес Кушение <3.0 3.0-3.6 3.7-5.1 5.2-6.0 >6.0

Цветение <1.2 1.2-1.5 1.6-2.2 2.3-3.0 >3.0

Ячмень Кушение <2.6 2.6-3.2 3.3-4.7 4.8-5.2 >5.2

Цветение <1.8 • 1.8-2.1 2.2-2.9 3.0-3.5 >3.5

Фосфор

Почва По Чирикову <20 21-50 51-100 101-150 >150

Озимая пшеница Кущение <0.27 0.27-0.32 0.33-0.44 0.45-0.50 >0.50

Цветение <0.13 0.13-0.17 0.1845.28 0.29-0.35 >0.35

Яровая пшеница Кушение <0.26 0.26-0.29 0.30-0.35 0.36-0.50 >0.50

Цветение <0.17 0.17-0.18 0.19-0.24 0.25-0.35 >0.35

Озимая рожь Кушение <0.31 0.31-0.35 0.36-0.51 0.52-0.60 >0.60

Цветение <0.20 0.20-0.21 0.22-0.27 0.28-0.31 >й31

Овес Кушение <0.42 0.42-0.50 0.51-0.64 0.65-0.78 >0.78

Цветение <0.27 0.27-0.28 0.29-0.31 0.32-0.44 >0.44

Ячмень Кушение <0.32 0.32-0.36 0.37-0.49 0.50-0.70 >0.70

Цветение <0.20 0.20-0.22 0.23-0.30 0.31-0.43 >0.43

1 2 3 4 5 6 7

Калий

Почва По Чирикову <20 21-40 41-100 101-120 >120

По Масловой <50 51-100 101-150 151-200 >200

Озимая пшеница Кушение <1.9 1.9-2.3 2.4-3.4 3.54.2 >4.2

Цветение <1.0 1.0-1.3 1.4-2.4 2.5-2.7 >2.7

Яровая пшеница Кушение <1.8 1.8-2.1 2.1-3.2 3.34.1 >4.1

Цветение <1.2 1.2-1.5 1.6-2.1 2.2-3.2 >з:2

Озимая рожь Кушение <2.0 2.0-2.7 2.8-4.4 4.5-5.0 >5.0

Цветение <1.1 1.1-1.3 1.4-1.9 2.0-2.6 >2.6

Овес Кушение <2.5 2.5-3.3 3.3-4.9 5.0-5.6 >5.6

Цветение <1.4 1.4-1.7 1.8-2.2 2.3-2.8 >2.8

Ячмень Кушение <2.0 2.0-2.4 2.54.1 4.24.6 >4.6

Цветение <1.2 1.2-1.5 1.6-2.2 2.3-2.8 >2.8

Южные черноземы и темно-каштановые почвы

Азот

Почва По Кравкову <5.0 5.1-8.0 8.1-15.0 15.1-30.0 >30.0

По Тюрину-Кононовой <30 31-40 41-50 51-70 >70

Озимая пшеница Кущение <2.6 2.6-3.2 3.34.8 4.9-5.5 >5.5

Цветение <1.7 1.7-2.1 2.2-3.0 3.1-3.5 >3.5

Яровая пшеница Кушение <2.4 2.4-3.0 3.14.2 4.3-5.2 >5.2

Цветение • <1.8 1.8-2.0 2.1-2.6 2.7-3.0 >3.0

Ячмень Кушение <2.6 2.6-3.1 3.24.7 4.8-5.1 >5.1

Цветение <1*.7 1.7-2.0 2.1-2.8 2.9-3.5 >3.5

Продолжение таблицы 2.

1 2 1 3 1. 4 5 6 7

Фосфор

Почва По Мачигину <10 11-15 16-30 31-35 >35

Озимая пшеница Кушение <0.27 0.27-0.31 0.32-0.44 0.45-0.50 >0.50

Цветение <0.13 0.13-0.17 0.18-0.27 0.28-0.33 >0.33

Яровая пшеница Кушение <0.25 0.25-0.29 0.30-0.35 0.36-0.50 >0.50

Цветение <0.17 0.17-0.18 0.19-0.23 0.24-0.35 >0.35

Ячмень Кушение <0.32 0.32-0.35 0.36-0.49 0.50-0.70 >0.70

- Цветение <0.20 " 0.20-0.22 . 0.23-0.30 0.31-0.43 >0.43

Калий

Почва По Мачигину <100 101-200 201-300 301-400 >400

По Протасову <100 <200 200-300 301-400 >400

Озимая пшеница Кушение <1.7 1.7-2.2 2.3-ЗД 3.4-4.1 >4.1

Цветение <0.9 0.9-1.2 1.3-2.3 2.4-2.7 >2.7

Яровая пшеница Кушение <1.8 1.8-2.1 2.2-3.2 . 3.3-4.2 >4.2

Цветение <1.1 1.1-1.4 1.5-2.1 2.2-3.1 >3.1

Ячмень * Кушение <1.8 1.8-2.4 2.5-4.1 4.2-4.6 >4.6

Цветение <1.2 1.2-1.4 1.5-2.2 2.3-2.8 >2.8

Урожай, % от оптимального "

Зерновые

культуры <25 25-40 41-90 100 <100

Примечание:' В почвах всех типов азот определялся по методу Кравкова (интенсивность нитрифихапионной способности почв, N03) и по методу Тюрина-Кононовой (азот легкогилролизуемых соединений. И).

Содержание в почве подвижных форм фосфора и обменного калия дано в окислах (соответственно Р2О5 и К20). В растениях содержание азота, фосфора и калия приведено в расчете на элемента N. Р, К (как принято в агрохимслужбе).

" За 100% принят урожай 50 ц/га - для озимой и яровой пшеницы, 45 ц/га - для озимой ржи, 40 и/га - для яровых овса и ячменя.

погодных условий вегетационного периода и других факторов (И.Е. Кор лева, 1995).

Нормативные параметры для оценки уровня минерального питан) по анализу растений разработаны для каждой из изученных зерновых ку/ тур по фазам их развития на почвах разных типов (таблица 2, фрагмент).

Анализ данных таблиш • 2 показывает, что при низких уровнях пит ния содержание питательных элементов в листьях одной и той же культур выращенной в различных почвенных условиях, неодинаково: азота и фс фора больше поступало в растения на черноземных и каштановых почва а калия - на дерново-подзолистых и серых лесных. Большее содержат азота и фосфора в растениях, развивающихся на черноземных и каштан вых почвах, обусловлено более высоким естественным плодородием этт почв. Относительно низкое содержание калия в растениях, развивающих« на тех же почвах, по-видимому, связано с большим участием в составе ПП этих почв ионов кальция, а иногда и натрия, затрудняющих поступлеш калия в растения.

При оптимальных условиях питания растения одной культуры хара теризуются близкими величинами общего содержания основных питател ных элементов независимо от типа почвы. Ниже (таблица 3) приведет оценка существенности средней разности по 1 критерию {Б.А.Доспехо 1985) в содержании элементов питания в зерновых культурах на дернов! подзолистых и черноземных почвах в зависимости от уровня минерально: питания.

Таблица 3. Критерии существенности (У средней разности содержания аз< та, фосфора и калия в зерновых культурах на дерново-подзрлистых и че) ноземных почвах в зависимости от уровня минерального питания.

Уровень минераль- Фаза Критерии существенности (1факх.)

ного питания развития

N Р К

Низкий Цветение 9.10 6.82 7.00

Оптимальный Тоже 1.63 2.07 3.16

^5=2.78 1о1=4.60

Разность в содержании элементов питания в зерновых культурах н дерново-подзолистых и черноземных почвах при низком уровне плодорс дия существенна (1факт.>*табл.) даже на 1-ном уровне значимости. При огш мальных условиях питания фактические значения критерия сушественност для и К меньше табличного, т.е. разность несущественна. К аналога ным выводам приводит и проверка Но по НСР.

Это позволило обобщить оптимальные параметры содержания питг тельных вешеств в зерновых культурах, установленные в разных почвеннс

Таблица 4. Оптимальные уровни содержания питательных вешепв в зерновых культурах по фазам развития.

Фаза Анализируемый Обшее содержание азота, Анализируемый Минеральные соединения -

развития орган фосфора и калия, % на сухое орган (И нитратов, Р ортофосфатов, К

вешество . свободный), мг/кг сырого

вещества

. N Р К N Р К

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Озимая гпленииа

Кушение Надземная часть 5.0-5.4 0.40-0.55 3.5-4.2 Надземная часть 220-710 300-500 5400

Трубкование Надземная часть 3.0-4.5 0.35-0.45 2.8-3.4 Нижний узел стебля 150-200 150-300 4500

Листья 3.5-4.5 0.40-0.50 3.3-4.0 Листья 200-500 6000

Колошение Надземная часть 2.1-2.5 0.25-0.40 2.0-2.5 Нижний узел стебля 70-100 80-100 3100-4000

Листья 3.0-4.0 0.30-0.44 2.5-3.0 Листья > 400

Цветение Надземная часть 2.0-2.4 0.24-0.28 1.8-2.3 Нижний узел стебля 0 70 3000

Листья 3.0-3.6 0.28-0.35 2.4-2,9 Листья 2700

Озимая рожь

Кушение Надземная часть ■ 4.0-5.0 0.52-0.63 4.5-5.0 Надземная часть 220-710 350-450 5400

Трубкование Надземная часть 3.2-3.8 0.35-0.43 2.5-3.0 Нижний узел стебля 200 110-140 3100-4500

Листья 3.5-4.1 0.39-0.45 3.1-3.5 Листья 70 210-400

Колошение Надземная часть 1.3-1.6 0.28-0.30 1.7-2.3 Нижний узел стебля 70-170 80-100 3000

Листья 2.5-3.1 0.29-0.36 2.2-3.0

Цветение Надземная часть 1.0-1.4 0.25-0.28 1.4-1.6 Нижний узел стебля 0 2700-3000

Листья 2.2-3.0 0.26-0.31 2.0-2.7 -

Яровая пшеница

Кушение Надземная часть 4.5-5.5 0.35-0.50 3.3-4.4 Надземная часть 220-710 300 4500

Трубкование Надземная часть 3.0-4.4 0.30-0.45 2.5-3.0 Нижний узел стебля 200 180 4000

Листья 3.54.5 0.32-0.48 3.1-3.7 Листья 70-100 140 3100

Продолжение таблицы 4.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Колошение Надземная часть 2.5-3.0 0.30-0.35 1.8-2.4 Нижний узел стебля 60 100 3700

Листья 2.8-3.2 0.31-0.35 2.7-3.3

Цветение Надземная часть 1.8-2.5 0.25-0.30 1.5-1.6 Нижний узел стебля 70 3500

Листья 2.6-3.1 0.23-0.35 2.3-3.2

Овес

Кушение Надземная часть 5.5-5.9 0.87-1.05 5.0-5.6 Надземная часть 240-710 400-500 4500

Трубкование Надземная часть 2.9-3.9 0.40-0.60 2.8-3.5 Нижний узел стебля 600 200-300 3700-4500

Листья 3.6-4.4 0.52-0.60 3.34.1 Листья 70 3800

Колошение Надземная часть 2.2-2.6 0.30-0.39 1.5-2.2 Нижний узел стебля 70-150 3500-4000

Листья 2.7-3.3 0.44-0.54 2.7-3.6

Цветение Надземная часть 1.3-1.7 0.25-0.30 1.5-1.7 Нижний узел стебля 0 100-180 2700

Листья 2.3-2.9 0.30-0.42 2.4-2.9

Ячмень

Кушение Надземная часть 4.7-5.2 0.50-0.65 4.2-5.0 Надземная часть 350 500 4000-6000

Трубкование Надземная часть 2.8-3.7 0.37-0.45 3.4-4.1 Нижний узел стебля 600-700 300 3700-4500

Листья 4.5-4.7 0.42-0.48 3.6-4.2 Листья 130 180-400 3600 4000

Колошение Надземная часть 1.2-1.9 0.25-0.30 1.5-2.4 Нижний узел стебля 120 140-200 , 3000

Листья 3.1-3.7 0.36-0.44 2.3-3.0

Цветение Надземная часть 1.2-1.5 0.20-С.25 1.5-2.1 Нижний узел стебля 0 100-180

Листья 2.9-3.5 0.31-0.42 2.3-2.9

лиматических зонах, что упрошает применение растительного анализа в ¡рактике сельскохозяйственного производства (таблицы 4 и 5).

При оптимальном уровне питания обеспечивается наибольшая моби-изашя потенциальных возможностей растений для создания максим ально-о урожая высокого качества. Оптимальное содержание питательных ве-1еств является физиологической характеристикой растений данного вида и [в, зависит от места произрастания или выращивания. Оно соответствует юрмальному прохождению всего жизненного цикла растения и наилучше-!у формированию урожая. Это основной критерий оптимизации мине->ального питания.

Таблица 5. Оптимальные параметры минерального питания зерновых куль-ур макро- и микроэлементами по сопряженным анализам почв и расте-мй. ^

Элемент аггания Содержание в почве * Содержание в надземной массе растений в фазе выхода в трубку **

Озимая пшенииа Яровая пшенииа Озимая рожь Яровой ячмень Овес

1а 10-15 0.4-1.0 0.6-0.8 0.4-0.7 0.4 0.3

Ля 2-3 0.15-0.25 0.15 0.20-0.40 0.15 0.15-0.30

Ги 1.6-3.3 5-10 4-11 5-10 5-12 4-10

!п 0.8-1.5 32-40 20'" . 30-40 20-60 30-40

Ап 31-70 40-70 60 35-70 20-100 35-130

2о 1.0-2.2 0.03-0.05 0.1

У1о 0.15-0.22 0.9-1.1 0.5-1.0 0.4-0.6 0.3-0.7 0.2-0.3

3 0.2-0.5 4-6 5-8 3-6 6-10 5-9

1римечание:

' Содержание в почве обменных кальция и магния дано в мг-экв/100 г точвы; содержание микроэлементов в мг/кг почвы (метод Пейве-Ринькиса). '* Содержание в растениях макроэлементов дано в % на сухое вещество, :одержание микроэлементов в мг/кг сухого вещества. Ориентировочное значение

Методика отбора растительных образцов в диагностических целях

Ключевым вопросом метода диагностики минерального питания растений является отбор образцов. Сроки проведения диагностического контроля за минеральным питанием устанавливают, исходя из следующих положений:

- условия питания молодых растений во многом предопределяют будущий урожай, поэтому важно диагностировать молодые растения;

- компоненты структуры урожая формируются в разные фазы, начиная I самой ранней. Следовательно, чем раньше дана подкормка, тем больцц возможностей для ее использования растением и получения высокой урожая. Поздние подкормки действуют лишь на качество растительно! продукции и только при определенных условиях увлажнения (см. ниже) I отсутствии голодания в предшествующие периоды развития;

- для уточнения системы применения удобрений (в том числе доз и состав; подкормки) необходимо учитывать особенности питания растений по пе риодам вегетации. Установлено /15, 35/, что проростки со слаборазви той корневой системой и малой ассимилирующей поверхностью весьмг чувствительны к высоким концентрациям питательных растворов и тре буют некоторого преобладания фосфора над азотом. Однако голодание в этот период недопустимо, так как оно сказывается отрицательно нг всем последующем развитии. Начиная с фазы трех развитых листьев растения положительно отзываются на азотные подкормки, то есть не усиление азотного питания на фоне достаточной обеспеченности други ми элементами. Перед колошением и в последующие фазы усиливается роль калия.

Основываясь на этих соображениях, контролировать питание расте ний следует систематически несколько раз за вегетационный период по фазам формирования органа, составляющего продуктивную часть урожая.

При выборе индикаторных органов следует учитывать цель проведения диагностического контроля и предполагаемый уровень обеспеченности почв и растений питательными элементами, в т.ч. микроэлементами. Для практики сельского хозяйства при остром дефиците какого-либо элемента, особенно в районах эндемических заболеваний или на территориях с уже выявленной высокой эффективностью удобрений, достаточно проанализировать всю надземную часть растений. При высоком уровне плодородия и окультуренности почв, в хозяйствах с интенсивным применением удобрений и химических мелиорации необходимо анализировать не всю надземную часть, а индикаторный орган, наиболее четко отражающий своим химическим составом условия минерального питания. При этом следует учитывать, что азот, фосфор, калий и магний растения способны реутили-зировать, поэтому их недостаток или избыток проявляется в первую очередь на нижних, более старых листьях. Кальций, сера, хлор и почти все микроэлементы трудно реугилизируются в растениях. При их недостатке в корнеобитаемом слое почвы эти элементы остаются в органах, образовавшихся на растении в начале роста, а вновь развивающиеся верхние молодые листья и, особенно, точки роста, страдают от их недостатка /15, 35, 46/.

При проведении научных исследований, например, для познания сути какого-либо явления или процесса, происходящего в конкретной почве, культуре или в определенных экологических условиях, необходимо знать распределение каждого элемента по органам растений, т.е. иметь, по об-

1л Си Мп Ре

{ |1 1Ш2 Пз

Рис. 2. Распределение микроэлементов в озимой пшенице в фазу цветения {I) и полной спелости'(П).

1 - лист, зерно; 2 - колос; 3 - стебель. ■ Содержание микроэлементов в озимой пшенице в фазу цветения в зависимости от сорта и внесения микроудобрений (ПО.

а - без микроудббрений; б - с микроудобрениями; 1 - Мироновская-808; 2 - Пшенично-пырейный гибрид-347.

разному выражению М.Превеля (1984), "агрохимический спектр растения". Для зерновых культур такие исследования проведены и частично представлены на рис.2 /19, 75, 80, 84/.

Отбор, образцов почв и растений для' оценки уровня эффективного плодородия почв производится в полевых опытах с каждой делянки, а в

производственных посевах - с каждого элементарного участка, размер и форма которого определяется СПП территории, природно-экономическими условиями района, уровнем уимизаиии земледелия, условиями выращивания культуры на богаре или при орошении. Так, на-прмер.в Центральном экономическом районе в соответствии с ГОСТом 28168-89 максимально допустимый размер элементарного участка варьирует от 2 га на орошаемых землях до 8 га на богаре при низком уровне применения удобрений. При среднем и высоком уровнях применения удобрений на богаре размер элементарного участка составляет соответственно 3 и 5 га. В Центрально-Черноземном экономическом районе в лесостепи с преобладанием выщелоченных и типичных черноземов максимально допустимый размер элементарного участка в зависимости от условий орошения и уровня химизации составляет от 3 до 15 га.

Для установления необходимого и достаточного для достоверной характеристики посева числа растений (или индикаторных органов растений) в объединенной (смешанной) пробе для химического анализа проведены специальные исследования с зерновыми культурами в полевых опытах в производственных условиях на дерново-подзолистых почвах Московской области (27, 28). В поневам опыте схема включала 8 вариантов: 1 - контроль - без удобрений; 2 - 14; 3 - Р; 4 - К; 5 - 6 - ЫК; 7 - РК; 8 -МРК. Учетная площадь делянки 300 м2. На производственных посевах по результатам погектарного агрохимического картирования выбирались элементарные участки разного плодородия с учетом СПП.

Растительные образцы на каждой делянке полевого опыта составлялись из 20, 30, 50, 70 и 100 отдельных растений или индикаторных листьев с разных растений, а на каждом элементарном участке производственного посева - из 30, 50, 70, 100 и 150 листьев или растений в шестикратной повторности. Все образцы анализировались на обшбе содержание питательных элементов в двухкратной повторности.Результаты аналитической обработки образцов являлись исходным материалом для установления необходимого числа листьев или растений в репрезентативной пробе для достоверной характеристики посева на делянке полевого опыта и на элементарном участке производственного посева.

В таблице 6 приведены результаты анализа объединенных (смешанных) проб озимой пшеницы, составленных из разного числа листьев, отобранных в фазу выхода в трубку в условиях полевого опыта с удобрениями. Для краткости аналитические данные приведены только для одного (контрольного) варианта. Как следует из таблицы, каждый вариант характеризовался пятью группами проб, составленных из разного числа листьев (20, 30, 50, 70 и 100), отобранных с одной и той же делянки по 6 раз. В сумме для каждого варианта это составило 30 проб, каждая из которых анализировалась дважды (двухкратная повторность каждого аналитического определения).

Таблица 6. Содержание азота, фосфора и калия в смешанных объединенных пробах, составленных из разного числа листьев озимой пшеницы, % на :ухое вещество.

Повторение Число листьев в пробе

20 30 50 70 100

N

1 2.41 2.67 2.64 2.60 2.50

2 2.41 2.61 2.60 2.55 2.54

3 2.55 2.50 2.59 2.62 2.60

4 2.70 2.42 2.45 2.55 2.56

5 2.64 2.48 2.60 2.49 2.61

6 2.49 2.57 2.57 2.49 2.57

Среднее 2.53 2.54 * 2.57 2.55 2.56

Р

1 0.23 0.24 0.23 0.23 0.23

2 0.23 0.23 0.22 0.23 0.23

3 0.24 0.23 0.23 0.23 0.24

4 0.23 0.23 0.24 0.22 0.23

5 0.22 0.22 0.23 0.23 0.24

6 0.24 0.22 0.23 0.23 0.23

Среднее 0.23 0.23 0.23 0.23 0.23

К

1 2.00 2.10 2.08 2.09 2.04

2 2.14 1.96 2.10 2.03 2.06

3 2.05 2.06 2.12 2.03 2.03

4 2.09 2.00 2.05 2.05 2.05

5 2.07 2.15 2.06 2.06 2.08

6 1.99 2.07 2.00 2.06 2.05

Среднее 2.01 2.06 2.07 2.05 2.05

Аналогичные материалы получены для различных зерновых культур в разные фазы их развития (для индикаторных листьев и наземной массы растений).

Обработка результатов исследований (с расчетом взвешенных средних; оценок дисперсии; коэффициентов вариации величины Хп - процентного содержания питательных веществ в пробе объема п; срединных отклонений величины Хп/М; величин ошибок определений с заданной вероятностью и т.д.) проведена по формулам математической статистики [Г.Крамер, 1975; Б.А.Лосп?хов, 1985). В таблицах 7 и 8 приведены ошибки определений процентного содержания питательных веществ (5п) в растениях озимой пшеницы в зависимости от объема пробы (числа индикаторных листьев в одной пробе или надземных частей растений) для полевого

Таблица 7. Ошибки определений (5п) процентного содержания элементов питания в листьях и надземных частях зерновых культур в зависимости err объема пробы. Полевой опыт. Фрагмент.

№№ Число листьев или надземных частей растений в пробе

вариантов 20 30 50 70 100

1 2 3 4 5 6

5п при (3=0.90

Азот

1 . 6.1 5.0 3.8 3.2 2.7

2 6.3 5.3 4.0 3.4 2.8

3 4.8 4.2 3.2 2.7 2.3

4 5.5 4.5 3.5 2.9 2.5

5 7.0 5.7 4.4 3.7 3.1

6 7.1 5.8 4.5 3.8 3.2

7 6.9 5.6 4.4 3.7 3.1

8 6.3 5.3 4.0 3.4 2.8

Фосфор

1 6.8 5.5 4.3 3.6 3.0

2 6.2 5.0 3.9 3.3 2.8

3 6.0 4.9 3.8 3.2 2.7

4 6.5 5.3 4.1 3.5 2.9

5 6.3 5.2 4.0 3.4 2.8

. 6 6.8 5.6 4.3 3.6 3.0

7 7.4 6.0 4.7 4.0 3.3

8 7.1 5.8 4.5 3.8 • 3.2

Калий

1 6.5 5.3 4.1 3.5 2.9 '

2 6.9 5.6 4.4 3.7 3.1

3 5.4 4.4 3.4 2.9 2.4

4 6.6 5.4 4.2 3.5 3.0

5 7.3 6.0 4.6 3.9 3.3

6 С.2 5.0 3.9 3.3 2.8

7 6.0 4.9 3.8 3.2 2.7

8 5.4 4.4 3.4 2.9 2.4

8п при (3=0.95

Азот

1 7.2 5.8 4.5 3.8 3.2

2 7.5 6.1 4.7 4.0 3.3

3 5.7 5.0 3.8 3.2 2.7

4 6.5 5.3 4.1 3.4 2.9

5 8.2 6.7 5.2 4.4 3.7

6 8.4 6.8 5.3 4.5 3.7

Продолжение таблицы 7.

1 2 3 4 5 6

7 8.2 6.6 5.2 4.4 3.6

8 7.5 6.1 4.7 4.0 3.3

Фосфор

1 8.0 6.5 5.1 4.3 3.6

2 7.3 6.0 4.6 3.9 3.2

3 7.1 5.8 4.5 3.8 3.2

4 7.7 6.3 4.9 4.1 3.5

5 7.5 6.1 4.7 4.0 3.4

б 8.1 6.6 5.1 4.3 3.6

7 8.7 7.1 5.5 4.7 3.9

8 8.4 6.8 5.3 4.5 3.7

Калий

1 7.7 6.3 4.9 4.1 3.5

2 8.2 6.7 5.2 4.4 3.6

3 6.4 5.2 4.0 3.4 2.9

4 7.8 6.4 4.9 4.2 3.5

5 8.7 7.1 5.5 4.6 3.9

6 7.3 6.0 4.6 3.9 3.3

7 7.1 5.8 4.5 3.8 3.2

8 6.4 5.2 4.0 3.4 2.9

опыта и производственного посева. Из таблиц следует, что с увеличением числа листьев (или растений) в пробе величина 5п убывает.

Однако действительная ошибка определения процентного содержания того или иного питательного вещества в растениях наряду с ошибкой (Х-М) содержит ошибку метода анализа. По мере увеличения числа п (количество листьев или растений в пробе) первая ошибка падает по найденному закону (см. таблицы 7 и 8), в то время как вторая не зависит от п и не убывает. Поэтому с ростом п вторая ошибка - ошибка аналитического определения- практически сводит на нет выгоду от уменьшения первой.

Если принять допустимой лабораторную ошибку метода анализа растений в среднем ±5% , то в условиях полевого опыта разумным представляется число п при (5=0,90 порядка 50, а при р=0,95 -порядка 70. При этом в 90 случаях из 100 (0=0,90) или в 95 случаях из 100 (р=0,95) ошибка определения процентного содержания питательных веществ в листьях (или надземных частях) озимой пшеницы будет сравнимой с ошибкой аналитического определения (т.е. ¿5%).

В производственных условиях с учетом данных, приведс :;ных в таблице 8, целесообразно объединенную пробу с каждого элементарного участка составлять не менее, чем из 100 листьев или растений при ошибке анализа ±5%. При увеличении аналитической ошибки до ±10% объ-

Таблица 8. Ошибки определений (5п) процентного содержания питатель ных вешеств в листьях и надземных частях зерновых культур в зависимости от объема пробы. Производственный посев. Фрагмент.

№№ элемен- Число листьев или надземных частей растений в пробе

тарных 30 50 70. 100 150

участков

1 2 3 4 5 6 *

5п при 3=0.90

Азот

1 ' • 7.3 5.7 4.8 4.0 3.2

2 7.6 6.0 5.0 4.2 3.4

3 8.2 6.3 5.4 4.5 3.6

4 7.5 5.9 5.0 4.2 3.4

5 7.0 5.4 4.6 3.8 3.1

6 6.8 5.3 4.5 3.7 3.0

7 6.3 4.9 4.1 3.4 2.8

8 7.4 5.8 4.8 4.1 3.3

9 6.6 5.1 4.3 3.6 2.9

10 7.2 5.6 4.7 4.0 3.2

Фосфор

1 7.4 5.8 4.8 4.1 ' 3.3

2 7.5 5.9 5.0 4.2 3.4

3 8.2 6.3 5.4 4.5 3.6

4 8.2 6.3 5.4 4.5 3.6

5 7.0 5.4 4.6 3.8 3.1

6 6.7 5.2 4.4 3.6 3.0

7 7.2 5.5 4.8 3.9 3.2

8 6.7 5.2 4.4 3.6 3.0

9 6.8 5.3 4.5 3.7 3.0

10 7.0 5.4 4.6 3.8 '3.1

Калий

1 7.2 5.6 4.7 4.0 3.2

2 6.8 5.3 4.5 3.7 3.0

3 7.1 5.5 4.6 3.9 3.1

4 8.5 6.6 5.6 4.7 3.8

5 7.8 , 6.1 5.1 4.3 3.5

6 6.0 4.6 3.9 3.3 2.7

7 7.9 6.2 5.2 4.4 3.6

8 6.7 5.2 4.4 3.6 3.0

9 7.0 5.4 4.6 3.8 3.1

10 8.0 6.2 5.3 4.4 3.6

зм репрезентативной пробы может бьпъ уменьшен до 30 растений (или ли- ■ лъев) как на делянке полевого опыта, так и на элементарном участке производственного посева. Дальнейшее сокращение объема пробы нецелесообразно, т.к. для выполнения большого количества аналитических опреде-тений разными методами требуется определенная масса растительного материала /46/.

До сих пор остается дискуссионным вопрос о влиянии сорта на ди-1гностические показатели минерального питания растений. Нашими много-тетними исследованиями установлено, что накопление питательных ве-цеств различными сортами зерновых культур различается. Так, например, ю дерново-подзолистой почве Московской области рзимой пшенице сорта У1ироновская-808 для формирования высокого урожая (40 ц/га) хорошего качества требуется меньше азота, фосфора, калия и железа, но больше линка, меди и марганца, чем эксперимен.альному сорту Пшенично-тырейный гибрид-347 (ППГ-347) при одинаковых условиях питания. При этом в опытах с удобрениями ППГ-347 благодаря высокой поглотительной :пособности корневой системы на контроле накапливал больше питательных веществ, чем сорт Мироновская-808. Внесение макро- и микроудобре-гий мало влияло на изменение концентрации элементов питания в ППГ-347 и повышало их содержание в озимой пшенице сорта Мироновская-308.

Исследования, проведенные в разных почвенно-климатических зонах, токазали, что несмотря некоторые сортовые особенности в использовании зерновыми культурами питательных веществ почвы и удобрений, при здинаковых условиях минерального питания растения разных сортов по результатам химического анализа попадают в одну группу обеспеченности /74, 79, 84/. В таблице 9 для примера приведено содержание макро- и микроэлементов в разных сортах озимой пшеницы при оптимальных усло-зиях питания.

Таблица 9. Оптимальное содержание питательных веществ в надземной массе озимой пшеницы в фазу колошения в зависимости от сорта. Дерново-подзолистая почва. _. _

Элемент Мироновская-808 ППГ-347 Все сорта

N 2.1-2.3 2.5 2.1-2.5

Р 0.25-0.32 0.30-0.40 0.25-0.40

К 2.0 2.3-2.5 2.0-2.5

Си 6-8 . 4-5 4-8

2п 40-60 35-45 20-70

Мп 45-55 30-40 30-55

Ре 100-130 ' 120-150 100-150

Примечание: Содержание N. Р и К дано в %, на сухое вещество; Си, 1п, Мп й Ре - в мг/кг сухого вещества.

Интегрированная система оперативной диагностики сбалансированности питательных элементов в почве и

растениях

Роль диагностики минерального питания возрастает и усложняется с ростом биопродуктивности агроиенозов. Если низкой продуктивности могут соответствовать различные сочетания и соотношения макро- и микроэлементов, то с ростом урожайности этот диапазон сужается, возрастает значение сбалансированности питательных элементов и взаимообусловленности их уровней. Одна и та же концентрация элемента может играть разную физиологическую роль в зависимости от уровня содержания других элементов. С увеличением числа диагностируемых показателей существенно усложняется поиск первого минимума и/или максимума, поэтому количественное выражение сбалансированности всех элементов питания, участвующих в формировании урожая, приобретает особую информативность.

Значение соотношения элементов в питании растений признавалось и учитывалось на всех этапах развития диагностики, но на практике использовали в основном парные или тройные комбинации (N:P или N:P:K). При большом количестве диагностируемых элементов интерпретация таких соотношений довольно трудна.

Новый подход к анализу соотношений макро- и микроэлементов в почве и растениях используется в разработанной в Почвенном институте при участии автора интегрированной системе оперативной диагностики (ИСОД). Для интерпретации соотношений почвенных факторов и элементов питания, поступивших в растения, применяется модификация метода индексов Бофиса (E.R. Beaufils, 1971, 1973, 1976), множественные регрессионные модели, дисперсионный анализ. Основные принципы ИСОД, способы получения информации и ее обработки с применением специальной программы на ЭВМ изложены в методическом руководстве /69/, и серии статей /66, 68, 71, 76, 80/. Методика ИСОД базируется на положении, что не только концентрация элементов питания в почве и тканях растений, но и их соотношение отражают обеспеченность сельскохозяйственных культур питательными веществами. Разработанная интегрированная система позволяет количественно выразить степень дефицитности или избыточности любого числа элементов питания с учетом взаимообусловленности их уровней. При этом, чем больше одновременно учитывается элементов, тем точнее определяется относительная обеспеченность каждым элементом. Долю любого Элемента в формировании урожая и качества растительной продукции выражают в условных единицах-индексах. Базовой основой расчета индекса является норматив - оптимальное соотношение элементов и показатели их вариации. Расчет индексов производится по специально разработанным формулам (E.R. Beaufils, 1976; М.Е. Summer, 1977, 1981). При этом, чем ближе значение индекса к нулю, тем ближе к оптимуму обеспеченность растений диагностируемым элементом питания. Информационное обеспечение ИСОД осуществляется по схеме: произвол-

ггвенный посев - длительные стационарные опыты с удобрениями - микрополевые опыты, реализованные по схемам планирования эксперимента. Использование в качестве информационной базы пассивного многофак-горного эксперимента в производственных условиях дает возможность охвата большого числа почвенных таксонов, что гарантирует точную адресность рекомендаций. Достоинством ИСОД является учет неоднородности почвенного покрова, агрономической контрастности его компонентов, которая нередко является фактором, лимитирующим рост урожайности. Тем самым для совершенствования диагностики минерального питания растений привлекаются фундаментальные разработки в области СПП (В.М. Фридланд, 1972, 1978; Ф.И. Козловский, 1976; Н.П. Сорокина, 1977, 1986; З.А. Прохрова, 1989; З.А. Прохорова, А.С.Фрид, 1993).

За норматив (оптимум) в системе ИСОД принимается соотношение макро- и микроэлементов в высокопродуктивных растениях. Нормативы делятся на локальные и обобщенные. Локальные нормативы разрабатываются для определенного района, хозяйства и даже для отдельного поля. Они отражают сбалансированность элементов питания для конкретного объекта, агротехники, культуры, сорта. На основе локальных нормативов создаются обобщенные.

Существенным недостатком ИСОД является сложность расчетов индексов. В связи с этим для быстрого выявления нарушений в сбалансированности питания создан банк ранжированных таблиц /71, 80/. Банк представляет собой совокупность индексов возможных фактических соотношений элементов питания в растениях (или показателей свойств почв) относительно принятого норматива. В отличие от метода индексов банк таблиц значительно сокращает вычислительные работы.

Однако для разработки такого банка требуется большой объем полевых работ и последующая аналитическая и математическая обработка результатов исследований. Для составления банка ранжированных таблиц необходимы: 1) оптимальные соотношения (нормативы) исследуемых элементов (0) и показатели их вариации (Cv); 2) данные по содержанию элементов питания в растительных образцах и вычисленные на их основе фактические соотношения элементов (Ф); 3) расчетная величина Z, показывающая во сколько раз фактическое соотношение элементов в растениях (или почве) больше или меньше оптимального. В таблице 10 представлен фрагмент банка таблиц для диагностики минерального питания озимой пшеницы на дерново-подзолистых почвах Московской области.

Таблица построена только для установления сбалансированности N,P,K, но в принципе она может быть составлена на неограниченное число элементов. Пользователю для определения индекса обеспеченности одним элементом по отношению к другому достаточно знать величину Z и правило определения знака индекса, который устанавливают следующим образом. Если фактическое соотношение N/P больше1 оптимального (ФМ:Р>ОЫ:Р), то для элемента в числителе (в данном случае для азота) индекс берется со

Таблица 10. Фрагмент банка таблиц для определения сбалансированности элементов питания в надземной массе озимой пшеницы. Дерново-подзолистая почва.

Показатель г Индексы по парным соотношениям элементов

1Ч:К К:Р

1.00 0 0 0

1.05 4 10 3

1.10 8 19 6

1.15 , 13 29 9

1.20 17 38 12

1.25 21 48 15

1.30 26 68 18

1.35 30 67 21

1.40 34 77 24

1.45 38 87 27

1.50 43 96 30

1.55 47 106 33

1.60 51 115 36

1.65 55 125 39

1.70 60 135 42

1.75 64 144 45

1.80 68 154 48

1.85 73 164 51

1.90 77 173 54

1.95 81 183 57

2.00 85 192 60

2.05 89 202 63

2.10 94 211 66

2.15 98 221 69 .

2.20 102 230 72

2.25 106 240 75

2.30 110 250 78

2.35 115 259 81

2.40 119 269 84

2.45 123 278 87

2.50 127 288 90

Примечание: Индексы рассчитаны относительно локальных нормативов: №Р = 5.7; Су» 11.7 №К = 0.92; Су = 5.2 К:Р = 6.2; Су = 16.7

знаком "+" (что означает относительный избыток), а для элемента в знаме- 1 нателе (фосфора) - со знаком "-" (что означает относительный дефицит элемента питания). Если Ф1Ч:Р<(Ж-Р, то относительная обеспеченность растений азотом недостаточна (знак"-"), а фосфором - избыточна (знак"+").

Зная фактическое соотношение элементов питания в каждом конкретном случае, с учетом данных, приведенных в ранжированной таблице 10, легко рассчитать средний индекс обеспеченности растений питательными веществами /69/.

Порядок дефицитности элементов при расчете индексов по ранжиров ванным таблицам и по формулам Бофиса совпадает, однако применение таблиц значительно сокращает объем вычилительной работы и делает ИСОД широкодоступной системой.

В последние годы для контроля за состоянием почв и сельскохозяйственных растений применяются аист&ниионные методы: аэровизуальные наблюдения с использованием летательных аппаратов и дистанционное зондирование поверхности с помощью аэрофотосъемки, телесъемки, спек-трофотометрирования.Дистанционный метод оценки минерального питания растений, степени полегания зерновых культур и качества внесения удобрений основан на способности растительного покрова через цвет, зависящий от содержания хлорофилла в листьях, отражать уровень питания.

Наличие информации о дозе внесенных удобрений и равномерности их распределения по полю, полученной дистанционно, а также лабораторное определение нитратного и общего N в растениях позволяет выявить вероятность полегания через 2-3 недели после внесения удобрений (ЦИНАО, коллектив авторов,1990).

Применение мннроморфопогнческого метода для диагностики минерального питания растений до сих пор в литературе не отмечалось. Однако успешный опыт сопряженного морфоминералогического и химического изучения засоленных почв (Т.В.Турсина, И.А.Ямнова, С.А.Шоба, 1980), а также микроморфологическая диагностика антропогенных изменений почв (В.В.Добровольский, 1977; Т.В.Турсина, 1988) свидетельствуют о целесообразности апробации микроморфологического метода для решения сходных задач в области минерального питания.

Диагностика минерального питания и модели плодородия почв

Вследствие сложности системы "почва - растение" результаты диагностики минерального питания растений должны сопоставляться с моделями плодородия изучаемых почв (Л.Л.ШишовДН.Дурманов, 1987). В этом случае резко уменьшается вероятность неоптимальных рекомендаций, появляется возможность сравнения альтернативных вариантов устранения недостаточности элементов и прогноза ее динамики во времени. Ликвидация дефицита ряда элементов иногда может быть обеспечена за счет улучшения гидрологического режима почв, оптимизации реакции почвенного раство-

ра, повышения содержания органического вещества, уменьшения доз других удобрений,смены сортов и т.д.

Информационная совместимость диагностики минерального питания растений й моделей плодородия почв (МПП) является условием согласованности программ повышения эффективного плодородия, расчитанной на ряд лет, и текущих мероприятий по оптимизации питания растений. Фактически диагностика и МПП являются обязательными компонентами единой системы мониторинга и воспроизводства почвенного плодородия, ориентированными на разную временную шкалу.

В связи с этим следует дифференцировать функции диагностики минерального питания в зависимости от соответствия реальных почвенных условий моделям плодородия для данных почвы и агроценоза. Если почвенные условия близки к МПП, т.е. в целом довольно оптимальны для возделываемой культуры при используемой технологии, то задачи диагностики минерального питания ограничиваются, как правило, корректировкой нескольких агрохимических параметров применительно к особенностям погоды, планируемой урожайности, сорту и др. Подобные ситуации типичны для интенсивного земледелия при условии достаточной окультуренности почв. В Европе, например, в течение вегетации часто регулируется путем подкормок только обеспеченность азотом, а остальные параметры плодородия поддерживаются на желаемом уровне из года в год. Конечно, это намного упрощает как саму процедуру оперативной диагностики, так и немедленную реализацию ее итогов.

Совершенно иная картина, если многие параметры плодородия, включая агрохимические, существенно отличаются от МПП, т.е. растения находятся в заведомо неоптимальных почвенных условиях.. Выявить масштаб пишевых стрессов и причины здесь намного сложнее на основе анализов как почвы, так и растений. Еше сложнее в течение года устранить эти глубокие нарушения. Во многих случаях сама идея полной компенсации отклонения базовых почвенных характеристик от оптимальных за счет внесения все более высоких доз удобрений сомнительна, в том числе с экономических и экологических позишй.Хорошо известны негативные последствия такой стратегии, например, в пойменном овощеводстве.

Управление почвенным плодородием на основе диагностики должно отвечать принципу многовариантности. В зависимости от конкретных обстоятельств, наличия ресурсов, их стоимости и окупаемости выгоднее может быть маневр за счет типа агроиенозов (другой набор культур), или технологии (например, минимизации обработки почвы), или мелиоративных мероприятий (орошение, осушение, гипсование и др.). Но во всех случаях достоверная оценка уровня плодородия почв и условий минерального питания различных сельскохозяйственных культур, определение рациональных путей и способов их оптимизации возможны лишь на основе комплексных сопряженных исследований почв и растений, учета и анализа экологических, антропогенных и экономических факторов. Нельзя допускать, что-

бы краткосрочное повышение урожайности культур достигалось за счет последующей деградации почв, нарушения ее системной целостности.

Оценка эффективного плодородия почв и оптимизация минерального питания зерновых культур на почвах разных типов

Расширенное воспроизводство плодородия почв и оптимизация условий питания растений макро- и микроэлементами являются главными факторами повышения продуктивности сельскохозйственных культур и качества растительной продукции.

В последние годы в разных регионах страны наблюдаются факты снижения продуктивности растений, обусловленного дисбалансом питательных элементов. Нередко нарушения сбалансированности питания связаны с внесением азотных, фосфорных и калийных удобрений без учета обеспеченности другими физиологически важными элементами питания, включая микроэлементы.

В целях устранения сложившейся диспропорции между дозами удобрений и их недостаточной эффективностью необходимо более глубокое изучение зависимостей в системе "почва - удобрение - растение - урожай", поиск более надежных способов оценки эффективного плодородия почв и уровня минерального питания растений, прогноз их динамики, разработка методической и нормативной базы для оптимизации параметров плодородия почв и минерального питания растений макро- и микроэлементами.

Оценка эффективного плодородия по анализам почв и

растений

Обобщение материалов производственных, полевых и вегетационных опытов, проведенных с зерновыми культурами в течение 1964-1995 г.г. в разных почвенно-климатических зонах, позволило выявить корреляционные и регрессионные зависимости между содержанием питательных веществ в почвах, поступлением их в растения, величиной урожая и качеством зерна /4, 7, 72/. Величина урожая различных зерновых культур в большей мере определялась содержанием в почве и растениях азота и фосфора (г= 0,80,9) и в меньшей степени - содержанием калия (г=0,6-0,8). На фоне оптимальной обеспеченности растений азотом, фосфором и калием на дерново-подзолистых и темно-серых лесных почвах получены положительные корреляционные зависимости между урожайностью зерновых культур и поступлением в растения бора, молибдена, цинка и меди при их низком или среднем содержании в почве (г=0,5-0,& при уровне значимости 0,90 и 0,95).

Применение регрессионного анализа при обработке результатов исследований позволило выявить четкие зависимости между условиями минерального питания зерновых культур и показателями качества зерна (весом

1000 зерен, стекловидностью, содержанием протеина и клейковины, объемным выходом и пористостью хлеба и др.). Так, например,зависимость содержания клейковины в муке - одного из важнейших показателей качества продукции - от условий азотного питания озимой пшеницы выражается следующим уравнением регрессии:

у = 29,4 + 3,78Х] + 2,28Х2,

где у - содержание клейковины в муке, %; Х1 - внесение азотных удобрений при посеве; Хг - подкормка азотом в фазу колошения.

Математические зависимости, установленные в системе "почва - удобрение - растение - урожай", и разработанные автором критерии оценки .уровня минерального питания зерновых культур (таблицы 2, 5 и 11) позволили использовать для оценки эффективного плодородия почв наряду с почвенными также и растительные анализы.

С этой целью по результатам сопряженных исследований почв и растений озимой ржи составлены картограммы содержания макро- и микроэлементов в почве и растениях, а также картограммы кислотности почв и урожая зерна озимой ржи.Все картограммы построены на основе почвенной карты масштаба 1:10 ООО с показом СПП. Частично эти материалы представлены на рис. 3-9, из которых следует: а) картограмма урожая озимой ржи в первую очередь согласуется с картограммами содержания азота и фосфора в растениях и картограммой кислотности почвенного раствора; б) полной корреляции между картограммами содержания питательных элементов, составленных по результатам анализов почв и листьев озимой'ржи, не наблюдается.Так, при сравнении картограмм содержания фосфора в почвах и растениях (рис.6) установлено, что в пределах контура ЭПС N 2 поступление фосфора в растения оказалось выше, а в пределах контура ЭПС N 5, наоборот, ниже, следовало ожидать по результатам анализа почвы. Это объясняется взаимодействием элементов питания при поступлении в растения. В первом случае (контур 2) достаточная обеспеченность растений азотом способствовала лучшему развитию корневой системы и более полному использованию растениями озимой ржи почвенных фосфатов; во втором случае (контур 5) обеспеченность растений азотом была невысокой, растения развиты хуже, что и снизило поступление в них фосфора. Аналогичные закономерности прослеживаются и на картограммах содержания меди и молибдена в почве и растениях (рис.7 и 9).

Таким образом, картограммы содержания макро- и микроэлементов, составленные по результатам растительных анализов, уточняют данные, полученные на основе почвенной диагностики, так как при анализе растений точнее определяется доступное растениям количество питательных веществ, уже поступивших в ткани растений и участвующих в формировании урожая.

Таблица 11. Содержание элементов питания в дерново-подзолистой почве и растениях озимой ржи как показатель уровня эффективного плодородия почв и потребности растений в удобрениях

Содержание в почве * мг/кг Содержание в листьях в фазу трубкования, % на сухое вещество Потребность в удобрениях Группа обеспеченности Урожай, % от оптимального

N Рг05 К20 N Р К

<30 <25 <40 <1.9 <0.23 <1.7 Очень сильная I <25

31-40 26-50 41-80 1.9- 0.23- 1.7- Сильная П <40

2.3 0.28 2.1

41-60 51-100 81-120 2.4- 0.29- 2.2- Средняя Ш 40-90

3.4 0.38 3.0

61-90 101- 121- 3.5- 0.39- 3.1- Потребности IV 100

150 170 4.1 0.45 3.5 нет

>90 >150 >170 >4.1 >0.45 >3.5 Избыточное V <100

питание

Си

Примечание: *

N - по методу Тюрина-Кононовой, Р2О5 и КгО - по методу Кирсанова

Условные обозначения: /\у - фаницы контуров ЭПС 1... 5 - номера кошуров ЭПС ПгдП£Щ - пример индекса ЭПС

Состав компонентов ЭПС П" - дерново-мелкоподзолистые

- дерново-неглубокоподзолистыс П3 - дерново-глубокоподзолистые

Пэ! - дерново-подзолистые эродированные I степени

Пз~ - дерново-неглубокоподзолистые поверхностно-слабоглееватые

Рис. 3. Почвенная карта экспериментального участка (подзона дерново-подзолистых почв, покровные суглинки, масштаб 1:10 ООО)

Рис. 4. Картограмма урожая зерна озимой ржи.

Урожай, ц/га: 1 - < 30; 2 - от 30 до 40;'3 - > 40.

Рис. 5. Картограмма содержания азота в листьях озимой ржи в фазу выхода в трубку. Общий азот, % на сухое вещество: 1 - от 1,9 до 2,3; 2 - от 2,4 до 3,4; 3 - от 3,5 до 4.1.

Рис. 6. Картограммы содержания фосфора в почвах (А) и в листьях озимой ржи (Б).

А. Подвижные формы фосфора (Р2О5) по Кирсанову, мг на 1 кг почвы: 1 - от 26 до 50; 2 - от 51 до 100; 3 - от 101 до 150; 4 - > 150.

Б. Общий фосфор (Р), % на сухое вещество: 1 - от 0,23 до 0,28; 2 - от 0,29 до 0,38; 3 - от 0,39 до 0,45.

Рис. 7. Картограммы содержания меди в почвах (А) и в листьях озимой ржи (Б) А. Подвижные формы меди (Си) по Пейве-Ринькису (1нКС1), мг на 1 кг почвы: 1 - от 1,5 до 2,0; 2 - от 2,1 до 2,5; 3 - от 2,6 до 3,0.

Б. Общее содержание меди (Си), мг на 1 кг сухого вещества: 1 - < 5; 2 - от 5 до 7; 3 - от 8 до 10.

Рис. 8. Картограмма кислотности почв.

рНка: 1 * от 4,6 до 5,0; 2 - от 5,1 до 5,5; 3 - от 5,6 до 6,0.

/ / / / /1 ✓ ✓ ✓ /• ✓

1

Рис. 9. Картограмма содержания молибдена в почвах (А) и в листьях озимой ржи.(Б)

А. Подвижные формы молибдена (Мо) по Пейве-Ринькису (оксалатно-буферный раствор с рН 3,3), мг на 1 кг почвы: 1 - < 0,1; 2 - от 0,1 до 0,2; 3 - > 0,2.

Б. Общее содержание молибдена (Мо), мг на 1 кг сухого вещества: 1 - < 0,4; 3 - от 0,4 до 0,6

Математическое моделирование динамики содержания питательных веществ в почве и растениях (на примере

азота).

Одним из простых и быстрых способов оценки эффективного плодородия почв и диагностики минерального питания растений является прогнозирование динамики питательных веществ в почве и растениях с помощью математических моделей.

На основе экспериментальных исследований разработана модель динамики содержания азота в почве и растениях, согласованная по сложности с погрешностью опытных данных. Для этого на дерново-подзолистых почвапх Московской области в производственных условиях проведена комплексная диагностика азотного питания кукурузы: по содержанию нитратного азота в почве >1 растениях, определенному ионселективным методом; по общему содержанию азота в растениях (метод Кьельдаля), а также по приросту биомассы растений. Измерения проводили в восьмикратной повторности 1 раз в 10 дней, учитывались также и метеорологические данные.

Как известно, имеется много различных факторов, влияющих на содержание азота в почве. Это перенос подвижных форм азота водой, поглощение корнями растений, азотфиксадая бактериями, нитрификация и денитрификаиия, газообразные потери и т. д. Можно построить математическую модель, учитывающую действие всех этих факторов, однако она будет содержать большое количество параметров, которые необходимо знать для количественного расчета динамики явления. При моделировании с целью прогноза содержания азота на конкретном сельскохозяйственном поле нет возможности брать коэффициенты из литературы или определять их путем лабораторных наблюдений, поскольку масштабные эффекты и влияние большого числа дополнительных воздействий, которые невозможно воспроизвести в лабораторных экспериментах, обычно меняют значения параметров. Коэффициенты модели необходимо определять по данным полевых наблюдений за динамикой содержания азота на изучаемом объекте. Такие наблюдения имеют обычно весьма ограниченный объем и характеризуются значительным пространственным разбросом результатов измерений. Это накладывает ограничение на количество параметров модели, которые можно устойчиво восстановить (т. е. на количество факторов, которые можно проанализировать), и, с другой стороны, определяет требования к точности расчетов, которую должна давать модель. Очевидно точность расчетов должна примерно соответствовать точности экспериментальных наблюдений. В связи с этим наша задача состояла в разработке модели, описывающей динамику содержания нитратов в почве и азегга-(общего и минерального) в растениях, согласованную по сложности с погрешностью полевых экспериментальных данных.

Под погрешностью экспериментальных данных будем понимать дисперсию измерений в различных точках поля. Таким образом, погрешность данных по содержанию нитратов в почве зависит от пространственной неоднородности среды, деятельности бактерий, неравномерности внесения удобрений и других факторов, и, как правило, существенно превосходит погрешность единичного измерения. В нашем случае погрешность опытных данных составляла около 20%.

Ранее на рассматриваемых участках изучалась динамика содержания почвенной влаги и была определена модель, описывающая этот процесс и значения его параметров (H.A. Тихонов, Г.С. Базыкина, 1981; Т.П. Коко-вина; М.Е. Козыридаая, H.A. Тихонов, 1983). С помощью этой модели по весенним влагозапасам и метеоданным исследуемого вегетационного периода были рассчитаны динамика влажности и и потоки между слоями почвы q. Поэтому в нашу задачу входило только определение блока модели, описывающего динамику содержания нитратов в почве.

По данным Е.В. Мироненко и Я.А. Пачепского (1980), часть пор почвы (транспортные поры) проводит вертикальные потоки влаги, тогда как другая часть (тупиково-застойные поры) не принимает в этом участия. В соответствии с этим ионы одного и того же химического элемента условно делятся на две фазы: легкоподвижную и малоподвижную. К первой относятся ионы, движущиеся по транспортным порам вместе с водой и сорбируемые стенками пор. Ко второй относятся ионы, находящиеся в тупиково-застойных порах.

Обозначим через С и IV концентрацию легко- и малоподвижной фаз соответственно, через у - эффективный объем тупиково-застойных пор, через 6 - эффективный объем поверхностного слоя на стенках пор почвы, сорбирующего ионы, Ф - обшее содержание нитратов на 1 дм кубический почвы (экспериментально определяемая величина). Тогда

0(z,tHu(z,t)+ 5]C(z,t)+yW(z,t)

где u(z,t), 8, у измеряются в процентах от объема.

Движение нитратов в почве происходит вместе с влагой. Основные дополнительные источники нитратов - деятельность бактерий и подкормка минеральными удобрениями. При имеющейся погрешности опытных наблюдений для описания движения нитратов в почве под растениями достаточно использовать следующую модель:

(u + S)С. + qC, - K(t, z)V<J) + b + p(t, г) = S(W - С) yW« = S(C - W)

Ф(г,0)

C(z,0) = W(z,0) =

u(z,0) + S + у

где К(1,г) - функция, характеризующая фазы развития растения; У(7) - абсолютная влажность водугга; Ь • слагаемое, характеризующее в собирательном виде азотфиксацию и газообразные потери азота: в модели принимается, что Ь имеет постоянную величину (возможность учета в модели в более полной форме влияния указанных факторов обсуждается ниже). р(г,Ь) -подкормка минеральными удобрениями; в - коэффициент, характеризующий скорость перехода из одной фазы в другую.

Выделив два верхних слоя - 0 - 20 и 20 - 40 см, можно записать для концентрации нитратов С ¡(г), С^Х), М/М), в них следующие уравнения:

+ ди/, - с.) + Ь - С,К:«МТ) + р(£)]

+ гц /

-Г ви^^зв*+¡щ* - Сг) - атмт)]

ё\ п1 )

<1Сх = Л ~ ш

с!Сг _ 1 (ЯпСх - дгзСг

«Л + ,„ , 1=12 (1)

Л V С,(0) = Щ0) = • ф,(0)

Ц|(0) + 3 + у

где и! и иг - влажность почвы; и К^) - коэффициенты отбора влаги корнями в 1-ом и 2-ом слоях соответственно.

Используя данные экспериментальных наблюдений, находим коэффициенты модели. Они определяются путем минимизации по параметрам среднеквадратичного отклонения расчетных данных от экспериментальных • значений (за исключением малодостоверной точки, о которой будет сказано иске).

Коэффициенты модели, найденные таким образом оказались равными 6 = 17%, у = 22%, в = 3% в сутки, Ъ = 0.5% в сутки.

Результаты расчетов динамики запасов нитратов в слое 0-40 см с указанными параметрами модели представлены на рисунке 10. Во всех точках, кроме точки "а", отклонение расчетной кривой от экспериментальных данных не превосходит погрешности опытных наблюдениЙ.В точке "а" определение Ф проведено после подкормки. Возможной причиной малой достоверности этой точки является неравномерность внесения подкормки.

В раработанной модели (1) азотфиксаиия и газообразные потери азота считаются постоянными во времени. Была сделана попытка учесть в модели зависимость гкизнедеятельности бактерий от температуры и влажности почвы. Увеличение количества параметров модели позволило уменьшить отклонение расчетной кривой от экспериментальных точек. Поскольку мы уложились в заданную точность, используя модель (1), то в модели с большим числом параметров задача их определения становится неустойчивой и

100

50.

V) VI VI '.УЙ'ЕШ ШШ ШК

Мнитр

9 6

1_i >

В

^ I Ш В Ш) 1 I Ш Ж

$

X - экспериментальные данные расчетные значения

ИВ а И! !5! ШШИ \ Рис. 10. Динамика концентрации нитратов (мг/кг) в почве (А, слой 0-40 см), а также содержания общего (Б) и минерального (В) азота в биомассе кукурузы (ц/га).

значения коэффициентов малодостоверны. Следовательно, имеющийся объем и погрешность полевых данных не позволяют учесть в рассматриваемой модели зависимость бактериальной деятельности от каких-либо факторов.

Таким образом, модель, (1) является согласованной по сложности с погрешностью экспериментальных данных; нужная точность достигнута и дальнейшее усложнение модели не имеет смысла.

Теперь опишем часть модели, которая рассчитывает динамику азота в растениях. Будем считать, что нитраты поступают в растения вместе с водой. На рисунке 10 (Б) приведены расчетные Iривые и экспериментальные точки, показывающие динамику содержания общего азота в биомассе.

Проведенные исследования показали, что переход минерального азота в органическую форму хорошо описывается следующей простой моделью:

HN

—= (К1С1 + К2С2МТ) - тИ (2) Л

где N - количество минерального азота в биомассе при значении коэффициента т = 0.06 сут. Остальные обозначения имеют тот же смысл, что и выше. В модели (2) используются зависимости С1(0 и С2((), найденные из (1).

Модель (1) - (2) позволяет рассчитывать различные статьи баланса азота: какая часть удобрений используется растениями, какая вымывается из почвенного профиля, а какая остается в почве. Например, в нашем эксперименте около 60% азота поступило в растения из верхнего слоя почвы (0 -20 см); из всех поступивших в биомассу нитратов примерно одна шестая часть осталась в растениях в минеральной форме. С помощью модели легко может быть рассчитано содержание нитратов в верхних слоях почвы, содержание общего и минерального азота в биомассе на любой день вегетационного периода и другие статьи баланса азота в почве и растениях.

Экспериментальная проверка адекватности разработанных нормативов минерального питания и разных способов расчета доз удобрений на запланированный урожай зерновых культур.

Для проверки адекватности нормативов растительной диагностики и оптимизации минерального питания зерновых культур проведены экспериментальные исследования в полевых и производственных опытах с дозами удобрений, рассчитанными разными способами на запланированный урожай /33, 40, 48, 56, 57/. Исследования выполнены в 1977-1982 г.г. в период интенсивной химизации земледелия в хозяйствах Нечерноземной зоны на дерново-подзолистых и серых лесных почвах (совхоз "Савостино" Лото-

шинского района Московской области и совхоз "Красное" Алексинского района Тульской области).

Полевые опыты с озимыми пшеницей и рожью, а также с яровым ячменем заложены на участках разного плодородия почв. Дозы удобрений рассчитаны на три уровня урожайности (25, 35 и 50 ц/га) различными способами:

а) балансовым методом с учетом результатов агрохимических анализов почв, выноса питательных веществ запланированным урожаем, коэффициентов использования разными зерновыми культурами элементов питания из почвы и удобрений;

б) расчетом на прибавку урожая по разности между выносом питательных веществ запланированным урожаем и урожаем на контроле.

в) методом корректировки хозяйственной дозы (или дозы, рекомендуемой опытными учреждениями) по результатам анализа растений с учетом сбалансированности элементов и разработанных нормативов (таблица 2).

Для сравнения в каждый опыт включены контроль (без удобрений) и вариант с внесением дозы, рекомендуемой опытными учреждениями для данного поля, хозяйства или района. Во всех опытах с озимыми и яровыми культурами дозы удобрений, полученные при корректировке доз по анализу растений, оказались ниже, чем при других способах расчета на тот же уровень урожайности, а величина урожая - выше. В таблице 12 для примера приведена схема полевого опыта с озимой пшеницей и урожайные данные.

При балансовом способе расчета для получения планируемого урожая любого уровня установлены самые высокие дозы удобрений, что не всегда окупается соответствующей прибавкой урожая. Так, в наших опытах при балансовом способе расчета доз планируемый урожай 50 ц/га так и не был достигнут вследствие применения высоких доз удобрений, обусловивших не только высокую концентрацию элементов в почве и растениях, но и усиленное развитие вегетативных органов и частичное полегание растений. Только при умеренных дозах NPK удалось получить урожай, близкий к запланированному. В целом, балансовый способ расчета доз менее точен, чем остальные, вследствие изменчивости коэффициентов использования питательных веществ из почвы и удобрений в зависимости от целого ряда факторов.

Неплохие результаты получены во всех опытах с разными зерновыми культурами при расчете доз удобрений вторым способом - на прибавку урожая. Почти на всех вариантах опыта при разных уровнях естественного плодородия почв были получены запланированные величины урожаев. В опыте с озимой пшеницей (таблица 12) исключение составляет вариант N110P140K80 с высокими дозами удобрений, на котором не был достигнут запланированный урожай 50 ц/га. Однако фактически полученный в этом варианте урожай (45.8 и/га) был на 5,6 ц/га выше, а дозы азотных и

Таблица 12. Экспериметальная проверка расчетных доз удобрений на запланированный урожай зерновых культур. Полевой опыт с озимой пшениией. 1982 г Фрагмент.

Способ расчета доз Заплани- Уровень плодородия почвы

рованный Низкий. Средний Высокий

урожай Дозы Факти- Дозы Факти- Дозы Факти-

удобрений ческий удобрений ческий удобрений ческий

• урожай урожай урожаи

Контроль - Без удобрений 15.3 Без удобрений 24.7 Без 33.5

удобрений

Хозяйственная доза - ЫбОРбОКбО 23.8 Ш5Р45К45 35.4 НЗОРЗОКЗО 39.6

• 25 И60Р88К35 24.5 Не требуется 24.7 Не требуется 33.0

Балансовый метод 35 Ш15Р136К69 29.2 №ЗР60К2Э 35.6 Не требуется 33.4

50 - - Ш30Р150К80 40.2 И84Р60К67 44.1

25 Ы55Р58К40 23.9 Не требуется 24.5 Не требуется 33.3

Расчет на прибавку 35 Ш02Р106К74 35.6 ЖОРбОКЗО 37.1 Не требуется 33.2

урожая

50 - - Ш10Р140К80 45.8 И6бР65К40 49.3

Корректировка хоз. дозы 50 - М83Р86К69 ' 51.2 М52Р39К37 50.7

по растительному анализу

НСР = 2.3 ц/га

фосфорных удобрений ниже, чем при балансовом способе расчета на такой же уровень урожайности при том же уровне плодородия почв.

При расчете доз на прибавку урожая (по разности между выносом питательных веществ урожаями,запланированным и на контроле) исключается ошибка за счет варьирования коэффициента использования питательных веществ из почвы (этот коэффициент в расчете не участвует) но сохраняется возможность ошибки за счет варьирования коэффициента использования элементов питания из удобрений (в зависимости от конкретных условий каждого вегетационного периода).

При третьем способе (корректировка хозяйственной дозы по растительному анализу) исключаются из расчета оба коэффициента, а следовательно, и возможность связанной с ними неточности в определении доз удобрений. Способ основан на сравнении фактического содержания питательных веществ в растениях с их оптимальными уровнями, разработанными автором для разных культур, и на корректировке хозяйственной дозы по растительному анализу с учетом взаимодействия элементов питания. Расчет производится по формулам, предложенным Н.К.Болдыревым (1970), и проверенным нами в полевых опытах и производственных условиях /33, 35, 46, 56, 57/. При сбалансированности питательных элементов в растениях доза удобрения рассчитывается по формуле:

= (1),

где Q - доза действующего вещества удобрения, кг/га; H - хозяйственная доза удобрений, кг/га; Сопт и Сфакт. -оптимальная и фактическая концентрация элемента в растениях (или индикаторных органах), % на сухое вещество.

При неуравновешенном соотношении между элементами в растениях доза одного вида удобрения может быть уточнена относительнго концентрации другого элемента в растениях. Например, дозу азота в зависимости от содержания фосфора в растениях уточняют по формуле:

х =

ифак1.р0л%)

где X - поправка к хозяйственной дозе; Nonr. и ЭДфакт.- соответственно оптимальное и фактическое содержание азота в растениях; Ропт. и Рфакг. -соответственно оптимальное и фактическое содержание фосфора в растениях. По аналогичным формулам можно уточнить дозу и по содержанию других питательных элементов /46/. .

Лозы удобрений, рассчитанные на основе разработанных нормативов минерального питания (таблица 2) по формулам (1) и (2), во всех опытах с

1 51

озимыми и яровыми зерновыми культурами на разных уровнях плодородия почв обеспечили получение максимальных урожаев при меньших затратах на удобрения /56/.

Производственная проверка расчетных доз удобрений на запланированный урожай зерновых культур подтвердила результаты полевых опытов и адекватность разработанных нормативов /48, 57/. Описанным выше способом корректировки условий минерального питания по растительному анализу уточняют дозы удобрений как для основного внесения, так и для подкормок.

Однако вопрос о целесообразности проведения поздних азотных подкормок в Нечерноземье до сих пор остается дискуссионным. В наших исследованиях в микрополевых опытах с 15N на светло-серых лесных почвах отмечено увеличение содержания белка в зерне озимой пшеницы на 1,8%, главным образом, за счет азота поздней подкормки /44,84/. При этом надо учитывать, что летняя азотная подкормка озимых зерновых культур должна проводиться с учетом запасов продуктивной влаги в пахотном горизонте и количества летних осадков в период от фазы колошения до цветения озимых зерновых культур. Установлено, что летнюю подкормку азотными туками целесообразно проводить при влажности почвы, составляющей 50-80% наименьшей влагоемкости (HB) При влажности почвы 2550% HB подкормка эффективна лишь в случае выпадения более 5 мм осадков до наступления фазы цветения. Если влажность почвы в период колошения-цветения озимых менее 25% HB или более 80% HB, подкормку проводить не следует.

Важным обстоятельством при проведени летней азотной подкормки является учет густоты стояния растений. Подкормка эффективна только на полноценных по густоте посевах (более 360 колосоносных стеблей на 1 м2) с ожидаемой урожайностью озимых зерновых культур не менее 25-30 ц/га при обшей годовой дозе внесения азотных удобрений более 60 кг/га (Методические указания по комплексной диагностике азотного питания озимых зерновых культур,1984).

Нередко рост продуктивности растений лимитируется недостатком микроэлементов, особенно на фоне высокой обеспеченности макроэлементами (Я.В. Пейве, 1956, 1959, 1963; М.В. Каталымов, 1965; М.Я. Школьник, 1970, 1974; I. Baier, 1971, 1974, 1993; С.И. Тома, 1972, 1991; U.G. Gupta, 1972; W. Bergman, 1974; A. Pinck, 1975; И.Г. Важенин, 1976; В.В.Церлинг, 1978, 1990; П.И.Анспок, 1978, 1990; Frawk, 1978; Б.А. Ягодин, 1980, 1984; Б.А. Ягодин с соавторами, 1989, 1990; Н.Г. Зы-рин с соавторами, 1981; Г.Я. Ринькис с соавторами, 1982, 1990; Д.Н. Дурманов, 1984,1992; И.И. Ельников, 1986, 1989, 1995; D.I. Greenwood, 1989; В.Г. Минеев с соавторами, 1990; А.Н. Аристархов с соавторами,. 1990; В.А. Большаков, Д.П. Орлова, 1991; Н.З. Милашенко, 1993 и др.).

Известно, что сельскохозяйственные культуры даже при высоком урожае потребляют сравнительно небольшую часть запаса микроэлемен-

тов, имеющегося в почвах. По данным ЭЛ. Орловой (1968, 1989) пшеница с каждым урожаем выносит от 0.01 до 0,6% в год от содержания подвижных форм микроэлементов в почве. Такое потребление способны удовлетворить даже бедные почвы. Тем не менее при систематическом получении высоких урожаев происходит интенсивное отчуждение микроэлементов и запас их в почве истошается. Кроме того дефицит микроэлементов на высоком фоне NPK может быть обусловлен уменьшением их подвижности при изменении величины рН почвенного раствора под действием удобрений и известкования, антагонизмом ионов или дисбалансом питательных элементов.

Итоги опытов по выявлению реакции растений на микроудобрения разноречивы (Г.Я. Ринькис, 1972; Г.Я. Ринькис с соавторами, 1982; В.К. Бахнов, 1977; Е.Г. Журавлева, 1982; Н.А. Муха, 1982; Н.А. Муха с соавторами, 1982; В.Ф. Скворцов с соавторами, 1982; А.Н. Собачкина с'соав-Торами, 1982; X. Фальке с соавторами, 1982; Б. Юрани, 1982; Е. Gallagher, 1987; Б.А. Ягодин с соавторами, 1988, 1990; П.И. Анспок, 1990; Л.Н. Мусин с соавторами, 1990 и др.).

Наши исследования с озимой пшеницей, проведенные на дерново-подзолистых почвах Московской области и темно-серых лесных почвах Ро-венской области, показали, что применение микроудобрений на фоне NPK обеспечивает улучшение условий питания, сопровождающееся повышением устойчивости растений к неблагоприятным воздействиям среды, ростом продуктивности (прибавка урожая достигает 18%), повышением качества зерна при снижении расхода питательных веществ на формирование единицы урожая зерна и некотором уменьшении отношения зерно:солома. Наибольшая эффективность отмечена при внесении Си, Мо, В и Zn при их среднем или низком содержании в почве, при этом действие двойной дозы микроудобрений проявлялось только на фоне повышенных доз NPK /58, 67, 74, 75, 84/.

Во всех вариантах полевых опытов с озимой пшеницей внесение микроэлементов, лимитируюших рост продуктивности растений, на фоне оптимальных доз азотно-фосфорно-калийных удобрений положительно сказалось на содержании и качестве белка зерна пшеницы. Максимальное содержание сырого белка, достигающее в отдельные годы 14,3%, отмечено при внесении Си и Мо. Установлено положительное влияние некорневых подкормок микроудобрениями на аминокислотный состав зерна, при этом разные микроэлементы по степени эффективности составили следующий убывающий ряд Cu>Mo>Zn>B. Наибольшая сумма незаменимых аминокислот наблюдалась при внесении Мо на фоне N 120-150Р90К60-90 в опытах с озимой пшеницей на дерново-подзолистых почвах.

Диагностика и корректировка питания растений микроэлементами требуют особой тщательности и осторожности. С одной стороны, нельзя допускать дефицита микроэлементов, так как они участвуют во всех жизненно важных процессах роста и развития растений, обеспечивают фор-

1 S3

мирование полноценного урожая, снижают поражение сельскохозяйственных культур различными болезнями и т.д. С другой стороны, в определенных условиях микроэлементы могут накапливаться в почве и растениях в избыточных и даже токсичных концентрациях, а через растение (продукцию растениеводства) отражаться на здоровье и лмзнедеятельности человека и животных. Поэтому определение оптимальных концентраций в почве и растениях для получения биологически ценной растительной продукции необходимо как для контроля и охраны окружающей среды от загрязнения, так и для охраны здоровья человека и животных.

Оценка адекватности нормативов ИСОД

Одним из важных критериев оценки плодородия почв и условий минерального питания растений является сбалансированность питательных элементов (E.R. Beaufils, 1957,1971,1973,1976; А. Кеноурти, 1964; В.В. Церлинг, 1962, 1969, 1978, 1990; Н.К. Болдырев, 1970, 1976; I. Baier, 1974, M.F.. Sumner, 1977, 1978, 1990; Л.П. Воллейдт, 1978; З.И. Жур-биикий, Л,М. Лавриченко, 1982; В.И. Никитешен, 1984; И.И.Ельников, 1985, 1987, 1989, 1990, 1993, 1995, 1996; Л.Н. Дурманов, 1986,1989; С.П. Гордеикая, 1987; Б.А. Ягодин с соавторами, 1989, 1990 и др.). Применение ИСОД (интегрированной системы оперативной диагностики) позволяет оценить обеспеченность растений каждым макро- и микроэлементом по отношению к содержанию других, что особенно важно при большом числе диагностируемых показателей.

Известно, что абсолютный, оптимум соотношений питательных веществ в производственных условиях трудно достижим и возможен -олько при оптимизации всех факторов, влияющих на урожай, что требует боль-■ ших вложений и не всегда целесообразно. Поэтому за норматив (оптимальное соотношение) может быть принято соотношение макро- и микроэлементов в высокопродуктивных растениях.

В целях разработки нормативов ИСОД для озимой пшеницы на темно-серых лесных почвах Ровенской области было выбрано 70 производственных участков, характеризующихся разными уровнями плодородия. Отбор образцов почв и растений, их анализ и Математическая обработка на ЭВМ по специальной программе-для разработки нормативов ИСОД выполнены в соответствии с методическими рекомендациями /69/. Одновре-мено проведено сравнение двух способов интерпретации результатов исследований -1) традиционного, базирующегося на сопоставлении фактических концентраций элементов с их оптимальными уровнями и массой растений, и 2) метода ИСОД, основанного на количественном учете сбалансированности питательных вешеств. В таблице 13 приведено фактическое и оптимальное содержание диагностируемых элементов в озимой пшенице и индексы ИСОД.

Оба способа интерпретации (традиционный и по системе ИСОД) дали хорошее совпадение. Элементный состав высокопродуктивных растений

(на участках 2, 9 и 10) соответствует оптимальному, а рассчитанные по системе ИСОЛ индексы обеспеченности озимой пшеницы макро- и микроэлементами на этих участках близки к нулю, что свидетельствует о сбалансированном питании. Соотношение питательных элементов в высокопродуктивных растения> х в нашем конкретном случае принято за локальные нормативы для озимой пшеницы, развивающейся на темно-серых лесных почвах Ровенской области. С учетом этих нормативов и коэффициентов вариации рассчитаны индексы обеспеченности озимой пшеницы элементами питания на участках с низкой продуктивностью растений (таблица 13). На разных участках при оценке результатов растительных анализов по системе ИСОД выявлен дефицит N. Мд, 2п, В и Си. К аналогичным выводам приводит сравнение фактического содержания птательных элементов с их оптимальными уровнями. Лишь на участке N6 при оценке условий питания традиционным способом установлено пониженное содержание в растениях Не только N. В и 2п, но также и Р. Однако расчет индексов показал, что при ярко выраженном дефиците азота относительная обеспеченность растений фосфором оптимальна (индекс обеспеченности фосфором равен нулю). После устранения дефицита азота на 6 участке проявилась и недостаточная обеспеченность растений фосфором как при оценке условий питания традционным методом, так и с помощью метода индексов.

Достоинством ИСОД является тот факт, что индексы отражают порядок дефицитности или избыточности одного элемента питания по отношению к содержанию других. Тем не менее при проведении мероприятий по оптимизации минерального питания растений необходимо учитывать не только количественное выражение сбалансированности элементов по системе ИСОД, но фактические и оптимальные концентрации макро- и микроэлементов в тканях растений. Подтверждением этого положения являются данные, приведенные в таблице 13. Например, на участке N 5 фактическое содержание ряда элементов (Р, К, Мо, Со, Мп, 7х\, Си) соответствует оптимальному, а по индексам ИСОД для тех же элементов отмечается дефицит (Си и Мо) или избыток (Р, К, Со, Мп, Zn).

Экспериментальная проверка адекватности разработанных нормативов ИСОД для оптимизации минерального питания озимой пшеницы макро-и микроэлементами проведена в условиях производственного опыта с удобрениями. Подкормка озимой пшеницы элементами, находящимися в первом минимуме, способствовала росту продуктивности растений и увеличению содержания белка в зерне. Исключение составил вариант с подкормкой растений цинком. Двухкратное опрыскивание посева 0,05% раствором сернокислого цинка обеспечило прирост урожая при некотором снижении содержания белка в зерне ("эффект разбавления"). Однако отношение белкового азота к небелковому возросло при внесении элементов, находящихся в минимуме, во всех вариантах опыта, в том числе и при внесении цинка.

Таблица 13. Сравнительная оценка уровня минерального питания озимой пшеницы традиционным меьодом и по системе

ИСОД. Производственный опыт, 1991 г. Темно-серая лесная почва. Фрагмент.

№№ Оценка уровня Сухая масса

участ- N Р К Са Мд В Мо Со Мп '¿XI Си минерального питания растений,

ков ц/га

Обшее содержание * в надземных частях растений в фазу выхода в трубку

Фактическое

2 4.25 0.41 4.22 0.60 0.25 6.0 1.1 0.03 65 42 8.0 Оптимальный уровень 31.8

3 2.67 0.37 3.84 0.43 0.18 5.0 ■ 1.2 0.04 68 24 4.9 Дефицит 2п, N. Си 16.5

5 2.93 0.36 3.71 0.52 0.12 3.7 0.9 0.04 61 39 6.0 Дефицит Мд, В, N 2Ь'.7

6 2.44 0.31 3.47 0.43 0.16 3.5 1.1 0.03 48 28 6.2 Дефицит N. В, 7п,Р 19.8

9 3.81 0.40 4.01 0.59 0.23 5.8 1.0 0.03 63 40 7.5 Оптимальный уровень 29.4

10 4.13 0.37 3.75 0.67 0.20 5.5 1.0 0.03 56 38 7.0 Оптимальный уровень 30.7

20 2.58 0.35 3.46 0.50 0.17 4.5 1.1 0.03 46 25 4.5 Дефицит Си, 2п, N 21.9

Оптимальное

3.0- 0.35- 3.3- 0.4- 0.15- 4- 0.9- 0.03- 40- 32- 5-

4.5 0.45 4.0 1.0 0.25 6 1.1 0.05 70 40 10

Индексы ИСОД

2 0 А +2 -4 +2 +2 0 -3 +2 +3 0 Сбалансированное 31.8

питание

3 -37 +10 + 19 -23 -7 ' +4 +43 +25 +43 -53 -24 Дефицит 2п>№> Си 16.5

5 -16 +7 +19 -4 -35 -22 -10 +23 +29 +21 -12 Дефицит Мд>В>И 25.7

6 -32 0 +26 -13 -6 -25 +46 + 16 +6 -21 +4 Дефицит Н>В>гп 19.8

9 -8 -1 +2 -7 +2 +5 -2 +1 +6 . +4 -2 Сбалансированное 29.4

питание

10 +7 -6 -3 +6 -6 +5 +3 +4 -6 +3 -7 Сбалансированное 30.7

питание

20 -26 +21 +26 +1 -1 +10 +41 +8 -2 -28 -50 Дефицит Си>2п>И 21.9

НСР 2.1 ц/га

Примечание: ' Общее содержание макроэлементов дано в % на сухое вещество, микроэлементов - в мг/кг сухого в-ва.

Идентичные результаты при проверке адекватности разработанных нормативов ИСОД получены также в контрлируемых условиях стационарного полевого опыта с озимой пшеницей на темно-серых лесных почвах Ровен-ской сельскохозяйственной опытной станции. В таблице 14 приведены индексы ИСОД для озимой пшеницы на разных (заданных) уровнях минерального питания азотом, фосфором и калием. По таблице на контроле определяется недостаток калия, фосфора, цинка и магния. На фоне ЫРК повысилась обеспеченность азотом, фосфором и калием, но обострился дефицит магния и цинка. Двухкратная подкормка растений 0,1% раствором сернокислого магния и 0,05% раствором сернокислого цинка в начале и в конце фазы выхода в трубку привела к сбалансированности элементов питания, повышению пр одуктивности озимой пшеницы и качества зерна.

Таблица 14. Индексы ИСОД для озимой пшеницы в зависимое -ти от уровня минерального питания. Полевой опыт, 1990 г. Темно-серая лесмная почва

Вариант N Р К мя Мп 2п Си

Контроль (без удобрений) №К +7 +15 -15 +2 -18 +1 +9 +3 -3 -12 +19 +5 -7 -15 +8 +1

Таким образом, приведенные выше данные свидетельствуют о том, что оба способа интерпретации результатов исследований при совместном их применении и разработанные нормативы адекватно отражают обеспеченность растений макро- микроэлементами.

Применение системы ИСОД для интерпретации результатов анализа зерновых культур, выращенных в различных почвенных условиях, показало, что наибольший дисбаланс элементов в растениях возникает на почвах подзолистого типа - малобуферных, слабо насыщенных основаниями, с небольшими запасами гумуса и питательных веществ.В наименьшей степени дисбаланс проявляется в растениях, выращенных на высокоплодородных черноземах, обладающих высокой буферностью /80/.

Традиционные методы диагностики минерального питания широко применяются в практике сельскохозяйственного производства. Начиная с 1983 г., станциями химизации сельского хозяйства на посевах озимых зерновых культур проводится диагностический контроль за условиями азотного питания растений при методическом и консультативном участии автора. Корректировка минерального питания по растительному анализу обеспечивает ежегодную прибавку урожая на 20-40% в зависимости от сорта у зоны возделывания при более экономном расходовании удобрений.

Интерпретация результатов обследования по системе ИСОД пока не нашла применения на пр активе вследствие большой сложности обработка данных. Однако в хозяйствах интенсивного типа при высокой продуктивно сто сельскохозяйственных культур внедрение ИСОД обеспечит высока

экономический эффект. Кроме того для получения "чистой" продукции в условиях ухудшающейся экологической ситуации потребуется значительное расширение-числа диагностируемых элементов, включая токсичные. А при большом числе учитываемых показателей количественное выражение сбалансированности элементов по системе ИСОЛ значительно упрощает диагноз.

Система обработки и интерпретации информации почвенной и растительной диагностики.

Накопление знаний и практического опыта в области диагностики плодородия почв и минерального питания растений, изменение масштаба и характера решаемых проблем требует разработки новой информационной технологии, обеспечивающей автоматизированный процесс получения, хранения, обработки, интерпретации информации и принятия управленческих решений. В этих целях разработаны различные типы автоматизированных информационных систем, особое место среди которых занимают специализированные экспертные системы (ЭС), ориентированные на не-формализуемые знания. Применение ЭС наиболее актуально в области аг-ропочвоведения, где возможности использования математических методов ограничены ввиду недостаточной их адекватности объектам и задачам управления плодородием (В.А. Рожков, А.Н. Зенин, 1985).

Разработанная ЭС /65,85/ предназначена для решения задач управления условиями минерального питания и продуктивностью озимой пшеницы на дерново-подзолистых суглинистых почвах Нечерноземья с ориентацией на гидротермически обусловленный урожай зерна пшеницы 50 ц/га в производственных условиях. Это одна из первых попыток реализации информационных систем этого типа в агропочвоведении. Она разработана совместно с лабораторией почвенной информатики на основе знаний и опыта экспертов (З.А. Прохоровой, A.C. Фрида,' Н.П. Сорокиной, К.И. Саранина, В.Н. Шептухова, П.М. Сапожникова), результатов собственных исследований и обобщений автора, а также обширной информации, опубликованной в печати. Система включает следующие блоки: базу знаний, базу данных о текущей -сшуации, программно-инструментальный комплекс поддержки базы знаний и "машину ввода".

Центральным вопросом разработки и реализации ЭС является построение базы знаний конкретней предметной области. В базе знаний разработанной ЭС реализована агроэкологическая концепция управления плодородием почв и продуктивностью растений, развиваемая в Почвенном институте им.В.В. Докучаева (H.H. Разов с соавторами, 1984, 1985; Л.Л. Шишов, Д.Н. Дурманов, 1985; Н.П. Сорокина, 1987; Л.Л. Шишов, И.И. Карманов, Д.Н. Дурманов, 1987; З.А. Прохорова, 1989; З.А. Прохорова, A.C. Фрид, 1993). Суть этой концепции состоит в признании ведущей роли учета почвенно-экологических факторов при формировании стратегии и

тактики управления продуктивностью агроиенозов и дифференцированного подхода к реализации различных агротехнических приемов в зависимости от СПП конкретной территории.

Функции ЭС определяются составом задач, входящих в комплексную модель управления условиями минерального питания и продуктивностью озимой пшеницы в производственных условиях:

1. Оценка почвенно-агроэкологических условий поля с точки зрения его пригодности для возделывания озимой пшеницы в севообороте в целях получения урожая 50 ц/га При соблюдени требований воспроизводства плодородия почв, охраны окружающей среды от шрогенного загрязнения, учета экономических факторв.

2. Выбор для каждого поля вида и жена севооборота, в котором целесообразно возделывать озимую пшеницу с учетом СПП, почвообразующих и подстилающих город, элементов рельефа и других факторов.

3. Доведение показателей почвенного плодородия до "рационального" уровня: известкование, внесение органических и минеральных удобрений.

4.Оперативное управление минеральным питанием, продуктивностью озимой пшеницы и качеством зерна в течение вегетации с учетом результатов почвенной и растительной диагностики и гидротермических условий года.

Все задачи решаются в диалоговом режиме ЭВМ с пользователем. Коротко остановимся на некоторых из них.

Агроэкологическая оценка территории

Задача агроэкологической оценки полей решается на базе агрогруп-пировки почв, основой которой служат агрономические оценки отдельных компонентов СПП полей с точки зрения возможности того или иного типа использования участка и одновременной обработки его частей (Н.П. Сорокина, 1980, 1983, 1992; Н.П. Сорокина, А.Е. Осетров, 1984). Агроэколо-гические показатели СПП сопоставляются с требованиями сельскохозяйственных культур к среде обитания, технологическими особенностями их возделывания. При этом учитываются почвоохранные критерии, ограничивающие применение ряда агротехнических мероприятий. В зависимости от результатов оценки рекомендуется тот или иной вид севооборота, системы обработки почвы и удобрений, специфические агротехнические мероприятия.

Система фактов и правил, содержащихся в базе знаний для агроэкологической оценки хозяйственного поля, построена с учетом взаимосвязи элементов мезо- и микрорельефа с составом и соотношением компонентов СПП при различном генезисе и глубине залегания подстилающих пород; характера и вероятности негативного влияния погодщлх условий на посевы озимой пшеницы при разных сочетаниях мезо- и микрорельефа, почвообразующих и подстилающих пород; возможности агрогенного загрязнения

Таблица 15. Агроэкологическая оценка пригодности групп СПП Нечерноземья под возделывание основных сельскохозяйственных культур.

Группы СПП Озимая пшеница Яровые зерновые ** Картофель Многолетние травы Кукуруза, подсолнечник

I 1/6 1/а 1/ае 0 1/ае

II 1/аб 1/а 1/ае 0 1/ае

Ш 1/ав 1/авг 1/аве 1/ав 2/аве

IV 1/бпж 1/вг 1/вг 0 1/вг

V 1/бвгж 1/авг 1/авге 0 1/авге

VI 2/авг 2/авг 2/авге 1/ав 2/авге

VII 1/бгж 1/вг 1/вг 0 . 1/вг

VIII 2/бвгж 2/бвг 2/бвг 1/бвж 1/вге

IX 2/бвгж 2/абвг 2/абвге 1/бвж 2/авге

X 2/бгж 1/бвг 2/бвг 1/бж 1/вге

XI 2/бвгж 1/бвг 2/бвг 1/бж 1/бвг

XII 2/бвгж 2/абвг 2/абвге 1/бвж 2/абвге

ХП1 1/бж 1/бг 1/бв 0 1/г

Примечания:

0 - рекомендуется к возделыванию (ограничений нет)

1 - рекомендуется к возделыванию с учетом ограничений

2 - не рекомендуется к возделыванию Ограничения:

а - возможен недостаток почвенной влаги б - возможно вымокание

в - возможны неблагоприятные волно-физические свойства Апах. г - разновременная готовность почв к обработке е - возможно усиление эрозии

ж - возможны неблагоприятные явления при перезимовке посевов.

окружающей среды и деградации почвенного покрова в зависимости от геоморфологических условий и технологической нагрузки (В.М. Фридланд, 1965,1972,1977; Г.И. Григорьев, 1970; Л.П. Ильина, 1972, 1980,1983; И.Г. Шубина, 1975; Г.И. Григорьев с соавторами, 1975, 1983; В.М. Фридланд, В.К. Кальван, 1980; Н.П. Сорокина, 1980, 1983; Н.П.Сорокина, А.Е. Осетров, 1984; Н.П.Сорокина, И.Г.Шубина, 1984; Л.Л. Шишов, Н.П. Сорокина, Е.И. Панкова, 1989 и др.).

С учетом существующего опыта классификации почвенных комбинаций покровно-суглинистых моренных равнин (И.Г. Шубина, 1975, 1987; Л.П. Ильина, 1972, 1983; Н.П. Сорокина, 1983,1986,1989 и др.) и при-, нятых допущений относительно возможности однотипной интерпретации

Таблица 16. Нормативная база оценки агроэкологических ограничений возделывания озимой пшеницы. Фрагмент.

Почво- образуюшая порода Покровный суглинок до 2-3 м Песок с глубины Моренный суглинок с глубины

<1 м 11-2 м | 2 м <1 м 11-2 м | 2 м

Пдакорные участки, пологие склоны, уклон менее 2°

Микрорельеф не выражен 1/бж 1/а 0 0 2/аб 2/бж 1/бжв

Микрорельеф выражен

Замкнутые микрозапалины 2/бж 1/а 1/бж 1/жб 2/бвж 2/бвж 2/бвж

Проточные ложбины 0 1/а 0 0 2/абв 2/бвж 1/вж

Склоны прямые выпуклые, уклон 2-3°

Микрорельеф не выражен 0 1/а ' 0 0 2/абвж 2/6 зв ж 1/бж

Замкнутые микрозападины 1/бж 1/а 1/бж 1/жб 2/бавж 2/бав ж 1/бвж

Склоны прямые выпуклые, уклон 3-5°

Микрорельеф не выражен 0 1/а 0 0 2/ав 2/ав 1/ва

Микрорельеф выражен 2/в 1/ав 1/ав 2/в 2/абв 2/бва 2/ва

См. примечания к табл. 15.

Таблица составлена на основе опубликованных материалов Н.П.Сорокиной (1983); Н.П.Сорокиной, А.Е. Осетрова (1984) и консультаций экспертов.

эдафической роли СПП с различным компонентным составом, мы рассматриваем следующие интерпретационные группы СПП:

I. Дерново-подзолистые почвы, дифференцированные по мощности опод-золенной толши;

II. Дерново-подзолистые с участием эродированных пет-, Ш.Дерново-подзолистые со значительным участием эродированных почв;

IV.Дерново-подзолистые с участием переувлажненных почв;

V. Дерново-подзолистые с участием эродированных и переувлажненных почв;

VI. Дерново-подзолистые с участием переувлажненных и со значительным участием эродированных почв;

VII. Дерново-подзолистые с участием сильно переувлажненных почв;

VIH. Дерново-подзолистые с участием эродированных и сильно переувлажненных почв;

IX. Дерново-подзолистые со значительным участием эродированных и с участием сильно переувлажненных почв;

X. Дерново-подзолистые со значительным участием переувлажненных почв;

XI. Дерново-подзолистые с участием эродированных и со значительным участием переувлажненных почв;

XII. Дерново-подзолистые со значительным участием эродированных и переувлажненных почв;

XIII. Аллювиальные почвы.

Суть агроэкологической интерпретации групп СПП составляет совокупность агротехнических мероприятий, определяемых вероятностью неблагоприятных факторов, с одной стороны, - для развития озимой пшеницы, с другой, - для воспроизводства плодородия почв.

Нормативная база агроэкологической оценки территории заполнялась на основании анализа литературных источников и результатов опроса экспертов при обязательном учете особенностей СПП хозяйственных полей и требрований растений к условиям выращивания (табл.15).

В базе знаний ЭС предусмотрен вариант, когда в хозяйстве отсутствуют почвенно-картографические материалы, отражающие СПП. В таких случаях для агроэкологической оценки могут быть использованы литолого-геоморфологичесга. j показатели (табл. 16).

Формализация задачи известкования дерново-подзолистых почв в севообороте с озимой пшеницей.

Степень изученности генезиса почвенной кислот ости и ее взаимосвязи с другими свойствами и режимами почв, причин и механизмов токсичного действия на растения избыточной кислотности, способов ?е снижения (А.А. Роде, 1937, 1941; К.К. Гедройц, 1955; Д.Л. Аскинази, I960; O.K. Кедров-Зихман, 1961; И.П. Сердобольский, 1965; W.H. Patrick, F.T. Turner, 1968; Д. Кук, 1970; I. Iamane, К. Sato, 1970; Н. Resulovic, 1970; И.С. Востров, 1970; A. Chemers, 1972; А.Н. Небольсин, 1977, 1985, 1987-, Л.М. Томпсон, ф.Р. Троу, 1990 и др.) позволили в значительной мере формализовать задачу известкования. В базе знаний ЭС для определения целесообразности, доз и эффективности известкования в соответствии с принципами агроэкологического подхода к управлению плодородием учитываются следующие показатели и факторы: кислотность почвенного раствора, содержание органического Еешества в почве; гранулометрический состав; физические свойства почвы; биологические особенности культур; их чувствительность к кислотности и высокому содержанию подвиж-. ных форм алюминия и марганца; применяемая система удобрений; сроки проведения и место известкования в свооборотах разных видов и структур; качество мелиоранта /85/.

Известно, что действие почвенной кислотности на растения усугубляется при высокой концентрации подвижных форм железа, алюминия и марганца в почвенном растворе и снижается с увеличением содержания оснований кальция и магния (Д.Л. Аскинази, 1926, 1960; O.K. Кедров-Зихман, С.С. Ярусов и др., 1934; A.B. Соколов, 1939; Н.П. Ремезов, 1957; Н.В. Заславская, 1985; A.C. Фрид, З.А. Прохорова, 1986, 1993 и др.). Поэтому известкование кислых почв тесно с вязано с системой удобрений и, в первую очередь, с внесением фосфорных и органических удобрений.

Фосфорные удобрения способствуют заметному снижению отрицательного действия железа, марганца и алюминия на растения за счет связывания фосфором подвижных форм этих соединений и перевода их в нерастворимые формы. Положительное влияние навоза на снижение токсичности кислотности обусловлено, с одной стороны, нейтрализующим Действием катионов кальция и магния, а с другой, - образованием комплексных металло-органических соединений, малотоксичных или нетоксичных для сельскохозяйственных культур. При высокой обеспеченности подвижными фосфатами и высоком содержании органического вешестъа в почве оптимальный интервал pH сдвигается в кислую сторону. В ЭС предусмотрен альтернативный вариант снижения негативного влияия почвенной кислотности на растения внесением навоза и фосфорных удобрений /85/.

Управление минеральным питанием озимой пшеницы.

Формализация задачи управления минеральным питанием озимой пшеницы включает три основных этапа: 1) внесение органических удобрений в севооборотах с озимой пшеницей, 2) основное внесение минеральных удобрений, 3) регулирование уровня питания пшеницы макро- и микроэлементами в течение вегетации по результатам комплексной оперативной почвенной и растительной диагностики.

Задача внесения органических удобрений решается в целом для ротации севооборота. Структура нормативов по внесению органических удобрений в разработанной ЭС представляет собой классификацию следующих показателей и их градаций: структура почвенного покрова; содержание подвижных форм фосфора в почве (как интегральный показатель окультуренности почвы); степень агрегированности почвы; вид севооборота, число полей в ротации, в том числе количество полей с пропашными культурами; сведения о внесении органических удобрений в предыдущую ротацию; санитарные нормы внесения удобрений; состояние предшественника и т.д.

Для каждого из полученных классов (более 400) по данным литературных источников (В.М. Клечковский, A.B. Петербургский, 1964; Д.А. Кореньков, 1976; М.К. Каюмов, 1981; И.Д. Рудай, .1985; Б.А. Ягодин с соавторами, 1989; З.А. Прохорова, 1989 и др.) и знаний экспертов со-

1 63

:тавлены рекомендации по срокам и дозам внесения органических удобрений /85/.

Практическая реализация задачи основного внесения минеральных удобрений в ЭС заключается в сборе, систематизации и формализации фактов и правил, касаюшихся определения доз и способов внесения минеральных удобрений, обеспечивающих потребности озимой пшеницы в элементах питания с учетом СПП, уровня содержания подвижных форм титательных веществ в почве, концентрации элементов питания в растениях, требований воспроизводства плодородия почв и охраны окружэюшей :реды от загрязнения (в частности, ограничение максимальных доз). Рекомендации по основному внесению минеральных удобрений в ЭС даются на хнове почвенной и растительной диагностики обеспеченности планируемого урожая элементами минерального питания с учетом необходимости-юддержания значений агрохимических показателей плодородия почв на заииональном уровне. Для основных компонентов СПП рассматриваемого эегиона количественные значения агрохимических показателей, аттестиро-

Таблица 17. Рекомендуемые дозы (кг/га) фосфорных удобрений в зависимости от содержания Р2О5 (кг/га) в почвах различных структур с учетом элементов мезорельефа.

"руппа СПП, I (плакоры и поло- I (Склоны 3-5°) II, V (склоны 3-5°)

>елъеф гие склоны менее 11, V (плакоры, по-

2°, склоны 2-3°) логие склоны ме-

IV нее 2°, склоны 2-

3°)

Система Содержа- Доза Содержа- Доза Содержа- Доза

добрения ние Р2О5 ние Р2О5 ние Р2О5

в почве в почве в почве

1инеральная <80 70(20) <80 80(20) <80 80(20)

80-120 60(20) 80-140 70(20) 80-140 70(20)

120-160 50(20) 140-180 60(20) 140-180 60(20)

160-200 40(20) 180-220 40(20) 180-220 40(20)

>200 0(20) >220 0(20) >220 0(20)

)ргано- <120 60(20) <120 60(20) <120 60(20)

инералъная

120-160 50(20) 120-160 50(20) 120-180 50(20)

160-200 30(20) 170-200 40(20) 180-240 40(20)

>200 0(20) 200-230 30(20) >240 0(20)

>230 0(20)

[римечание: В скобках указано внесение нитроаммофоса в рядки, в ос-. овное внесение применяют суперфосфат.

ванные в качестве рационального уровня, установлены методом экспертной оценки взаимосвязей в системе "почва - удобрение - растение".

В таблице 17 в качестве примера приведены рекомендуемые дозы фосфорных удобрений в зависимости от рационального уровня и содержания подвижных форм фосфора в почвах различных структур с учетом мезорельефа и системы удобрений (З.А. Прохорова, 1980, 1982, 1983, 1989; И.И. Ельников, М.А. Горшкова, 1989; З.А. Прохорова, А.С.Фрид, 1994 и др.).

Оперативная почвенно-растительная диагностика обеспеченности растений макро- и микроэлементами по фазам развития является завершающим звеном системы управления условиями минерального питания и продуктивностью озимой пшеницы. На базе разработок, представленных в разделах: "Научные основы, разработка и совершенствование методологии почвенной и растительной диагностики минерального питания зерновых культур" и "Оценка эффективного плодородия почв и оптимизация минерального питания зерновых культур", - осуществляется управление минеральным питанием озимой .шеницы в течение вегетаими по периодам формирования урожая.

В базу знаний ЭС включена совокупность взаимосвязанных показателей, определяющих блок минерального питания в системе параметров плодородия почв, градации этих показателей и их соотношение, рекомендации по проведению подкормок азотом и микроудобрениями по результатам комплексной диагностики с учетом погодных условий вегетационного периода.

При невозможности проведения диагностики в хозяйстве в экспертную систему включены нормативные материалы и рекомендации для проведения подкормок по состоянию посевов озимой пшеницы и визуальным признакам недостатка питательных элементов /85/.

Дробное внесение удобрений по периодам формирования урожая в строго регламентируемых дозах в зависимости от потребностей растений и свойств почв обеспечивает максимальную эффективность макро- и микроудобрений при соблюдении природоохранных мероприятий, снижает экономические затраты.

Таким образом, в процессе формализации всех задач управления условиями минерального питания и продуктивностью озимой пшеницы определена система показателей и их градации по каждому блоку модели управления, а также взаимосвязи блоков через комплекс показателей, непосредственно оцениваемых в поле или при помоши аналитической и математической обработки результатов почвенной и растительной диагностики.

Апробация экспертной системы в производственных условиях (совхоз "Истринский" Истринского района Московской области) подтвердила полезность методов и средств искусственного интеллекта в практической области, требующей немалого опыта и знаний.

- Общие выводы

1. Разработаны методологические основы комплексной почвенно-растительной диагностики минерального питания зерновых культур. Предмет разработок - совокупность принципов, методов, нормативов, форм и способов диагностики.

Для оценки и регулирования уровня минерального питания для различных зерновых культур (озимых пшеницы и ржи, яровых пшеницы, овса и ячменя) на почвах разных типов (дерново-подзолистых,серых лесных, черноземных и каштановых) установлены нормативные параметры питания N. Р, К, Са, Мд, 2п, Си, Мп, Мо, В и Со по результатам анализов почв и растений. Показано, что при низких уровнях питания на химический состав растений оказывают влияние свойства почв разных типов, на которых эти растения возделываются. Оптимальное содержание питательных веществ, являясь физиологической характеристикой растений данного вида, не зависит от места произрастания или возделывания и служит основным критерием оптимизации минерального питания, при котором обеспечивается наибольшая мобилизация потенциальных возможностей растений для нормального развития и создания заданного урожая высокого качества.

2. Изучены закономерности содержания, распределения и соотношения макро- и микроэлементов в корнеобитаемом слое почвы и растениях, выявлена взаимообусловленность их уровней. На разных типах почв установлены тесные корреляционные и регрессионные взаимосвязи между продуктивностью растений и содержанием питательных элементов в псве и растениях. Результаты математической обработки согласуются с нашим выводом о том, что продуктивность растений в большей мере определяется содержанием в почве и растениях основных элементов питания - азота и фосфора (г = 0,8 - 0,9 при уровне значимости 0,95).

На фоне оптимальной обеспеченности растений азотом, фосфором и калием на дерново-подзолистых и темно-серых лесных почвах установлена устойчивая корреляция продуктивности с поступлением в растения бора, молибдена, цинка и меди при их низком или среднем содержании в почве (г=0,5 - 0,8).

3. Разработан блок минерального питания в системе параметров плодородия почв, включающий совокупность показателей почв и растений, их взаимосвязи, градации и соотношения для комплексной оценки и оптимизации минерального питания зерновых культур макро- и микроэлементами на генетически разнородных почвах. Цель разработки - получение стабильных урожаев заданных величины и качества, воспроизводство плодородия почв и охрана окружающей среды от загрязнения.

Для изучения проблемы минерального питания растений применен агроэкологический подход, в основе которого многолетние (1964-1995 г.г.) экспериментальные сопряженные исследования почв и зерновых культур в

разных почвенно-климатических зонах с учетом структуры почвенного покрова (СПП) территории, свойств почв, агроэкологической ситуации, уровня минерального питания растений, требований культур к условиям произрастания, лимитируюших факторов, величины и качества урожая, погодных условий вегетационного периода, экономических и других факторов.

4. Для количественного выражения сбалансированности питательных элементов в почве и растениях при участии автора разработана интегрированная система оперативной диагностики (ИСОД). Индексы ИСОД отражают порядок дефицитности или избыточности одного элемента по отношению к содержанию других, что значительно облегчает диагноз при большом числе анализируемых элементов.

Разработана нормативная база для оценки условий минерального питания озимой пшеницы макро- и микроэлементами при помоши индексов. Установлена связь степени сбалансированности питательных веществ со свойствами почв. Наибольший дисбаланс макро- и микроэлементов в растениях выявлен на почвах подзолистого типа, малобуферкых, слабо насыщенных основаниями, с невысокими запасами гумуса и питательных веществ. В наименьшей степени дисбаланс проявлялся в растениях, выращенных на плодородных черноземах, обладающих высокой буферной способностью.

5. На базе производственных опытов проведено сравнив и оценка двух способов интерпретации результатов диагностики - традиционного и метода индексов ИСОД. Показано, что для достижения оптимального уровня минерального питания растений необходимо учитывать не только количественное выражение сбалансированности питательных элементов по системе ИСОД, но также их фактические и оптимальные концентрации в почве и растениях (традиционный способ). При совместном применении оба способа интерпретации результатов исследований и разработанные нормативы адекватно отражают обеспеченность зерновых культур макро- и микроэлементами.

6. Разработана методика и нормативная база оценки эффективного плодородия почв и уровня минерального питания зерновых культур на основе почвенных карт, отражающих СПП, и агрохимических картограмм содержания макро- и микроэлементов в почвах и растениях, а также картограмм урожайности. Наглядно показано, что картограммы, составленные по результатам растительных анализов, уточняют данные, полученные на основе почвенной диагностики, так как при растительном анализе точнее определяется действительно доступное растениям количество питательных веществ, уже поступивших в ткани растений и участвующих в формировании урожая.

7. На базе экспериментальных исследований разработана модель динамики содержания азота в почве и растениях, согласованная по сложности с погрешностью опытных данных. Модель позволяет рассчитать на лю-

Зой период вегетации расте.шй содержание нитратов в различных слоях точвы, количество общего и минерального азота в растениях, определить юлю потребления растеь.тми азота почвы и удобрений, степень вымываем нитратов из корнеобитаемого слоя почвы и другие статьи баланса азо-а. Прогнозирование динамики питательных веществ в почве и растениях 1а основе математических моделей является одним из простых и быстрых :пособов количественной оценки и прогноза изменений эффективного шодородия почв, в том числе условий минерального питания растений.

8. Проведена экспериментальная проверка адекватности разработан-[ых нормативов минерального питания и сравнительная опенка разных пособов расчета доз удобрений на запланированный урожай зерновых :ультур. В условиях полевых и производственных опытов самые высокие юзы удобрений получены при балансовом способе расчета на планируе-1ый урожай зерна любого уровня (25, 35 или 50 ц/га), что не всегда очу-|ается соответствующей прибавкой урожая. Наилучшие результаты при !инимальных затратах на удобрения обеспечила корректировка применяя-гой в хозяйстве дозы удобрений на основе разработанных норма швов.

9.Создана действующая компьютерная экспертная система (ЭС) по правлению условиями минерального питания и продуктивностью озимой шеницы на дерново-подзолистых почвах. В системе реализованы новые пособы обработай и интерпретации результатов комплексной почвенно-астительной диагностики, выработки и принятия управленческих реше-ий. В базу знаний ЭС включены согласованные на основе агроэкологиче-кой концепции управления опьгг.и знания ведущих специалистов в области гропочвоведения, а также результаты собственных исследований и обоб-[йний автора. Структура представления декларативных и процедурных ыаний в системе уже при построении базы знаний увязана со структурой азы данных, что позволяет эффективно организовать хранение и извлече-ие информации.

В экспертной системе содержатся нормативы и правила агроэкологи-еской оценки территории, регулирования показателей плодородия почв, прративного управления минеральным питанием озимой пшеницы макромикроэлементами в целях получения планируемого гилротермически беспеченного урожая зерна порядка 50 ц/га и воспроизводства плодоро-ия почв.

Опытная эксплуатация ЭС в производственных условиях показала, го ее применение повышает качество управленческих решений, выраба-эгаасмых с учетом современного уровня изученности проблемы^

Практические рекомендации

Разработана серия методических рекомендаций по диагностике и оптимизации минерального питания зерновых культур, утвержденных МСХ СССР для использования а практике сельскохозяйственного производст-

ва. В рекомендациях указаны оптимальные сроки проведения диагностического контроля, позволяющие повлиять на величину и качество урожая текущего года; определены индикаторные органы, более четко отражающие изменение уровня минерального питания растений; установлено число растений (или индикаторных органов) в репрезентативной пробе для достоверной характеристики посева; разработаны нормативы опенки уровня минерального питания по анализам почв и растений в разных почвенно-климатических зонах. Использование в производственных условиях методических разработок позволяет контролировать и регулировать минеральное питание зерновых культур по периодам формирования урожая, вносить удобрения в строго регламентируемых дозах в зависимости от потребностей растений и плодородия почв. Дифференцированный подход обеспечивает максимальную эффективность при меньших дозах удобрений, снижает экономические затраты и возможность агро-генного загрязнения окружающей среды.

- Для обеспечения большей точности диагноза и выявления лимитирующих факторов рекомендуется: а) проводить сопряженные исследования почв и растений;б) наряду с фактическими и оптимальными концентрациями питательных элементов в почвах и растениях учитывать их соотношение в индексах ИСОД, что особенно актуально при большом числе диагностируемых элементов, когда определение первого минимума и/или максимума усложняется.

- Для повышения информативности агрохимических картограмм, составленных на основе анализов почв, рекомендуется дополнять их картограммами содержания макро- и микроэлементов в растениях, которые более точно отражают доступное растениям количество питательных веществ с учетом антагонизма и синергизма ионов, возникающего при их поступлении в корневую систему растений. Разработана методика и нормативная база для составления, картограмм содержания в растениях И, Р, К, Са, Мд, Си, 2п, В,Мо, Со и Мп на основе почвенных карт, отражающих структуру почвенного покрова.

- При оценке пригодности сельскохозяйственных угодий для возделывания различных культур и их рационального размещения необходимо расширить число учитываемых параметров. На фоне достаточной обеспеченности растений основными элементами питания большую агрономическую значимость приобретает содержание в почве и растениях остальных биогенных макро- и микроэлементов и их соотношение. Для агроэколо-гической оценки территории рекомендуется использовать литолого-геоморфологические показатели, особенно при отсутствии в хозяйствах почвенных карт с показом СПП.

- При разработке системы мероприятий по оптимизации минерального питания зерновых культур следует учитывать результаты экспериментальной проверки разных способов расчета доз удобрений на запланированный урожай зерновых культур. В полевых и производственных опыта*

выявлено преимущество способа корректировки доз удобрений, применяемых в хозяйстве, по. растительному анализу с учетом разработанных нормативов и уровня обеспеченности другими элементами.

- Как показали опыты с проведение летней азотной подкормки для повышения качества зерна озимой пшеницы в Нечерноземной зоне целесообразно лишь при определенных погодных условиях вегетационного периода. При проведении летней азсгтой подкормки необходимо учитывать, что ее эффективность определяется влажностью почвы и количеством выпавших осадков в период между фазами колошения и цветения.

- Применение микроудобрений на фоне оптимальной обеспеченности зерновых культур макроэлементами является эффективным средством повышения урожайности зерновых культур и качества зерна. Прибавка урожая от внесения микроудобрений достигает 18% и, как правило, сопровождается увеличением содержания белка в зерне при снижении расхода минеральных элементов на формирование единицы урожая зерна.

- Для применения в сельскохозяйственной практике знаний и многолетнего опыта ведущих специалистов в области агропочвоведения разработана компьютерная система по управлению условиями минерального питания и продуктивностью озимей пшеницы на дерново-подзолистых суглинистых почвах Нечерноземья. Система работает в диалоговом режиме с пользователем и позволяет принимать конкретные решения, опираясь на знания, накопленные в многолетних исследованиях и введенные в базу знаний экспертной системы. Рекомендации, вырабатываемые ЭС, учитывают пснвенно-экологические условия, значения различных показателей почвенной и растительной диагностики для конкретного поля, биологические особенности культур и отвечают природоохранным критериям, в том числе обязательному условию воспроизводства плодородия почв.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Природные условия, почвенный покров и использование земель колхоза "Россия" Вологодского района Вологодской области// Природа, сельское хозяйство и культура Вологодской области. Уч. зап. Вологод. ГПИ. 1966. Т.29. С.9-68 (в соавторстве).

2. Природные условия, почвенный покров и использование земель колхоза "Аврора" Грязовецкого района Вологодской области// Там же. С.69-120 (в соавторстве).

3. Agrochemical description of soils and plant diagnostics// Soil chemistry and Fertility meeting of com. Ila.IV: Fransactions - Aberdin, 1966. P.137-143 (в соавторстве).

4. Растительная диагностика как один из приемов агрохимической характеристики типичных черноземов// Тр. Курской гос.с.-х. оп. ст. 1967. Т.1. С.276-281.

5. Современные задачи диагностики потребности растений в удобрениях// Л.Н.Прянишников и вопросы химизации земледелия: Науч. труды. М.: Колос, 1967. С. 103-115 (в соавторстве).

6. Различия в плодородии почв по показателям растений// Биохимия и плодородие почв: Тез. докл. 1-й Межвузовск. конф. М.: Иад-во МГУ, 1967. С.105-109 (в соавторстве).

7. Агрохимическая характеристика почв по данным почвенных и растительных анализов// Тез. докл. III съезда ВОП. М.: Наука, 1968. С.159-162.

8. Диагностика азотного питания хлебных злаков по их химическому анализу//Агрохимия. 1970. №5. С.121-127.

9. Влияние уровня плодородия дерново-подзолистых и черноземных почв на диагностические показатели растений// Диагностика потребности растений в удобрениях. М.: Колос, 1970. С.261-266 (в соавторстве) .

Ю.Анализ растений как критерий их потребности в удобрениях// Тез. докл. IV съезда ВОП. Алма-Ата, 1970. Кн.2. 4.4. С.384.

11.Диагностика минерального питания растений// Вестн. АН СССР. 1971. №6. С.111-113.

12.Использование анализов растений для характеристики доступности азота, фосфора и к^лия почв// Почвоведение. 1971. №5. С.58-66 (в соавторстве).

13.Применение метода меченых атомов в растительной диагностике// Тез. докл. IV Всесоюз. научногметод. совеш. по диагностике потребности растений в удобрениях. Мм 1971. С.71-72.

14. К методике быстрого определения нитратов, фосфатов и калия в растениях хлебных злаков// Там же. С. 35-36 (в соавторстве).

15. Методические указания по диагностике минерального питания полевых, овощных и кормовых культур. М.: Колос, 1972. 40 с. (в соавторстве).

16. Обработка результатов исследований по схеме полного факторного эксперимента с ортогональным планом// Применение математических методов и ЭВМ в почвоведении: Науч. тр. Почв, ин-та им.

B.В.Докучаева. М., 1973. С.68.

17.Быстрый метод определения потребности растений в удобрениях// "Черноморская заря" от 26.07.1973. С.2.

18.Employement of soil and plant analysis for characterizing the conditions of minerai nutrition of plants// Proc. of 3d Intern. Colloq. of the control of plant nutrition: Proc. Budapest, 1975. P.77-84 (в соавторстве).

19.Методы диагностики условий минерального питания зерновых культур// Анализ растений как метод диагностики пита.1ия и эффективности макро- и микроудобрений. Тбилиси. 1976. С.231-244.

20.Использование данных анализа листьев озимой пшеницы для уточнения агрохимических картограмм// Химия в сельск. хоз-ве. 1976. №2. С.26-29. •

21. К методике отбора образцов хлебных злаков для анализа на обшее содержание питательных веществ в диагностических целях// Тез. докл. Всесоюз. координ. совеш. по проблеме 03.01 "Разработать научные основы повышения' плодородия почв и их рационального использования". М., 1976. С.79-80. (в соавторстве).

22.Растительная диагностика как метод определения потребности растений в элементах питания// Тез. докл. Всесоюз. научно-методич. совещ. участников Географической сети опытов с удобрениями. М., 1976. Ч.И.

C.34-35.

23.Диагностика питания озимой пшеницы на почвах разных типов// IV Междунар. коллоквиум по контролю питания растений: Науч. тр. Гент., 1976. Т.П. С.489-499.

24.Растительный анализ и эффективность использования макро- и микроудобрений// Вестн. с.-х. науки. 1976. №l. С.27-32 (в соавторстве).

25.Координационное совещание по проблеме повышения плодородия почв//Агрохимия. 1977. №2. С.155-157 (в соавторстве).

26.Установление градаций обеспеченности озимой пшеницы основными элементами питания в различных почвенных условиях// Тез. докл. V съезда ВОП. Агрохимия и плодородие почвы. Минск, 1977. Вып.Ш. С.110-111.

27.Принципы установления количества листьев озимой пшеницы в репрезентативной пробе для анализа на общее содержание питательных веществ//Агрохимия. 1977. №3. С.111-118 (в соавторстве)'.

28.Обеспечение репрезентативности проб для учета биометрических показателей хлебных злаке» и определения в них нитратов, фосфатов и калия// Мат. Всесоюз. каучно-методич. совеш. по теме 0.3: "Разработать рекомендации по совершенствованию и внедрению методов диагностики питания растений на почвах разных регионов

СССР". М„ 1977. С.40-43.

29. Диагностика потребности зерновых культур в макро- и микроэлементах//Там же. С.34-35 (в соавторстве).

30.Химические' параметры и оптимизация питательного режима хлебных злаков в разных зонах страны//Тез. докл. Всесоюз. совеш. по проблеме 0.52.01 "Управление комплексом факторов жизни растений на мелиорируемых землях". Фруюе, 1977. С.117-118 (в соавторстве).

31. Nitrogen, phosphorus and potassium content of small grain crops as indicators of mineral adequacy when grown on various types of soil// Proc, of the 8th Intern. Colloq. on Plant Analysis and Fertilizer Problem. 1978. Ser.№l34. P. 157-164. (Auckland, New Zealand).

32.Влияние известкования дерново-подзолистых почв на химический состав и урожай хлебных злаков// Тез. докл. Всесоюз. V1D координаи научно-методич. совещ. по теме ОЗ.: "Разработать рекомендации пс совершенствованию и внедрению методов диагностики питания растений на почвах разных регионов СССР". М., 1979. С.45.

ЗЗ.Эксперименгальная проверка расчетных доз удобрений под зерновые культуры//Там же. С.44 (в соавторстве).

34.Оценка продуктивности почв и пути ее повышения с применение!« растительного анализа// Тез. докл. Всесоюз. совеш. "Биологическая

продуктивность почв и ее увеличение в интересах народного хозяйства". М.: Изд-во МГУ, 1979. С.44-45.

35.Методические указания по растительной диагностике зерновых культур. М.: Колос, 1980. 29 с. (в соавторстве) -

36. Dependence between soil fertility the nutrient uptake by crops, yeild and its ouality// Proc. of the 5th intern. Colloq. on the control of Plant Nutrition. Veneto, 1980. P. 139-148.

37.Влияние минеральных удобрений на поступление элементов питания в растения зерновых культур, урожай и его качество// Минеральные удобрения и качество пишевых продуктов: Науч. тр. Таллин, 1980. С.93-99.

38.0птимизация минерального питания хлебных злаков на почвах разных типов// Комплексные мелиорации. М.: Колос, 1980. С.173-184 (в соавторстве).

39.Уровни-градации обеспеченности различных зерновых культур азотом, фосфором и калием на почвах различных типов// Агрохимия. 1981. №1. С. 65-71.

40. Сравнительная оценка методов почвенной и растительной диагностики для установления оптимальных доз удобрений на запланированный урожай сельскохозяйственных культур// Оптимизация питания растений в условиях интенсивных технологий: Тез. докл. Кишинев, 1981. С.209 (в соавторстве).

41.Химический анализ растений как метод диагностики почвенного питания сельскохозяйственных культур в разных почвенно-климатических зонах страны// Тез. докл. VI съезда ВОП. Тбилиси, 1981. Кн. 3. С.193.

42.Adequacy of cereal crops with nitrogen, phosphorus and potassium when grown on various types of soils// Proc. of the IXth Intern. Plant Nutrition Colloq. Warwick, 1982. V.2. P.372-383. •

43.Применение листового анализа озимой пшеницы для составления агрохимических картограмм// Агрохимия. ЧССР. 1982. №7. С.18-19 (на чешском языке).

44.Применение методов растительной диагностики для определения потребности зерновых культур в подкормке азотом// Химия в сельском хозяйстве. 1982. №5. С.5-10 (в соавторстве).

45.Временная инструкция по диагностике азотного питания озимых, зерновых культур для установления доз азотных удобрений при

подкормках в хозяйствах Нечерноземной зоны. М., 1982. 8 с (в соавторстве).

46.Методические указания по оптимизации минеральною питани зерновых культур с помощью методов растительной диагностики. M Колос, 1983. 54с. (в соавторстве).

47.У ровни содержания основных питательных веществ в почвах : растениях зерновых культур при разных условиях питания// Тез. док/ Всесоюз. координац. научно-метод. семинара "Совершенствовани системы диагностики питания сельскохозяйственных растений". Почт ин-т им. В.В.Докучаева. М„ 1983. С.65-66.

48.Применение почвенной и растительной диагностики для установлени оптимальных доз удобрений под зерновые культуры// Там же. С.59-60

49.Present state and prospects of the plant nutrition optimization in th USSR// Proc. on the Vlth Intern. Colloq. for the optimization of piar nutrition. Montpellier, 1984. V-2. P.651-659 (в соавторстве).

50.Применение методов растительной диагностики на посевах зерновы культур// Оперативная диагностика минерального питания с.-э культур. М., 1984. С.41-55.

51. Диагностика минерального питания растений на дерново-подзолистых аллювиальных почвах при орошении// Тез. докл. VII съезда ВОГ Ташкент, 1985. Ч.З. Т.З. С.54 (в соавторстве).

5 2. Почвенно-растительная диагностика питания зерновых культур макромикроэлементами// Тез. докл. XII Всесоюз. координац. научно-мета совещ. "Совершенствование системы диагностики питания c.-¡ растений". Почв, ин-т им. В.В.Докучаева. М., 1985. С.54-55.

53.Система диагностики и рекомендации по оптимизации минеральног питания растений аридной и семиаридной зон// Лекция да специалистов сельского хоз-ва развивающихся стран.-М., 1986. 24 i (на французском, английском и испанском языках).

54.Complex diagnosis-criterion of the effective soil fertility// Trans, on the X Congr. of the Intern. Soc. of soil sei. Hamburg, 1986. V.I1I.P.994-99 (в соавторстве).

55.Арсенал агронома// "Сельская жизнь" от 13.04.1986. С. (в соавторстве).

56.Эффективность расчетных доз удобрений под зерновые культуры/ Факторы и критерии опенки плодородия почв: Науч. тр. Почв, ин--им. В.В.Докучаева. М„ 1986. С.29-36.

>7. Производственная проверка расчетных доз удобрений на

запланированный урожай зерновых культур// Бюл. Почв, ин-та им. В.В.Докучаева. 1987. Вып.40. С.27-30.

¡8. Влияние макро- и микроудобрений на качество зерна озимой пшеницы и пшенично-пырейного гибрида на дерново-подзолистых почвах// Бюл. Почв. ин-та им. В:В. Докучаева. 1987. Вып.43. С.4-6 (в соавторстве).

¡9.Диагностика питания озимой пшеницы макро- и микроэлементами// Бюл. Почв, ин-та им. В.В.Докучаева. 1987. Вып.44. С. 13-15 (в соавторстве).

|0.Функции оперативной диагностики минерального питания в интенсивном земледелии// Расширенное воспроизводство плодородия почв в интенсивном земледелии: Науч.' тр. Почв, ин-та им.

B.В.Докучаева. М., 1988. С.64-71 (в соавторстве).

11. Агрохимические основы оптимизации минерального питания озимой пшеницы и управления качеством зерна// Мат. Всесоюз. конф. "Почвенно-агрохимические и экологические проблемы формирования высокопродуктивных агроценозов". Пушино, 1988. С.19-20 (в соавторстве).

>2. Параметры минерального питания зерновых культур на разных типах почв и их оптимизация// Тр. междунар. симпозиума "Моделирование продуктивного потенциала почв в агроэкосистемах". София, 1989.

C.216-224.

>З.Как диагностировать зерновые культуры// Земледелие. 1989. №12. С.71-73 (в соавторстве).

4. Диагностика минерального питания: диалектика развития на современном этапе// Мат. XIV Всесоюз. научно-метод. совеш. "Система диагностики минерального питания с.-х. культур для моделирования и управления плодородием почв". Почв, ин-т им. В.ВЛокучаева. М., 1989. С.3-5 (в соавторстве).

5. База почвенно-агроэкологических знаний в управлении минеральным питанием озимой пшеницы//Там же. С.68 (в соавторстве).

^-Interpretation of plant nutrient relationships by means of the 1SOD system// XI Intern. Plant Nutrition Colloq. Wageningen, 1989. V.4. P.4 (в соавторстве).

>7. Диагностика потребности зерновых культур в макро- и микроэлементах • в условиях интенсивных технологий// Комплексная диагностика

потребности с.-х. культур в удобрениях. Омск, 1989. С.28-3( (в соавторстве).

68.Ингегрированная система оперативной диагностики потребносп сельскохозяйственных культур в макро- и микроудобрениях// Тез. докл XIII съездаВОП. Новосибирск, 1989. С.94 (в соавторстве).

69. Методические рекомендации по определению нормативов соотношени макро- и микроэлементов в растениях по системе ИСОД// ВАСХНИ/ Почв, ин-тим.В.В.Докучаева. М., 1989. 80 с. (в соавторстве).

70."Агрохимический блок" в системе параметров плодородия почв// Бю/-Почв. ин-та им.В.ВЛокучаева. 1989. Вып.53. С.35-3' (в соавторстве).

71.Диагностика сбалансированности питания пшеницы// Химизани сельского хоз-ва. 1989. №9. С.58-61.

72.Correlation between the cherr'cal composition of plants and yeilds and th soil fertility level// Congr. of European Soc. of Agronomy. Paris, 199C P.157-159.

73.Разные методы диагностики азотного питания зерновых культур интенсивном земледелии// Проблема азота в интенсивном эемлеаелш Новосибирск, 1990. С. 153-156 (в соавторстве).

74.Особенности питания озимой пшеницы макро- и микроэлементами н дерново-подзолистых почвах в зависимости от сорта// Плодородн почв при интенсивном земледелии. М., 1990. С. 19-2 (в соавторстве).

75.Комплексная диагностика условий питания, величины и качеств урожая озимой пшеницы на темно-серых лесных почвах Ровенскс области//Там же. С.13-19 (в соавторстве).

76. Сбалансированность минерального питания зерновых культур// Те докл. XV Всесоюз. координац. научно-методич. совещ. "Принципы методы экологического контроля за элементным составом растений состоянием почвенного покрова". М., 1991. С.29.

77. Оперативная диагностика минерального питания в контексте переход страны к рыночной экономике// Там же. С.4-5 ( в соавторстве ).

78.Математическое моделирование динамики содержания азота в почве растениях// Почвоведение. 1991, №3. C.127-1Î (в соавторстве).

79.Блок минерального питания в системе моделей плодородия почв, Материалы международ, сотрудничества специалистов стран - член*

СЭВ по линии НТС по проблеме 1.1 "Разработка моделей и оптимизация параметров плодородия почв". Бухарест, 1991. С.3-18.

).Диагностика минерального питания зерновых культур на основных типах почв в интенсивном земледелии// Современное развитие научных идей Д.Н.Прянишникова. М.: Наука, 1991. С.267-280.

[.Паспорт модели высокого плодородия темно-серой лесной почвы// Региональные эталоны почвенного плодородия. М., 1991. С.155-161 (в соавторстве).

^Принципы и методы экологического контроля за элементным составом растений и состоянием почвенного покрова (Коорд. совеш. по почвенно-растит. диагностике минерального питания растений)// Информ. бюл. ВОП. 1992. Вып.6. С.54-56.

î.Mathematical modeling of variations in nitrogen content of soil and plants// Eurasian Soil Sri. 1992. V.24. №2. P.89-94 (в соавторстве).

1. Оптимизация минерального питания озимой пшеницы макро- и микроэлементами на дерново-подзскистых почвах// М.: Почвенный ин-т им. В.В.Докучаева. 1993. »85. ВС-93. деп. во ВНИИТЭИ агропром. 144с. (в соавторстве).

5. Экспертная система по управлению плодородием дерново-подзолистых почв при возделывании озимой пшеницы// М.: Почвенный ин-т им.В.ВЛокучаева. 1994. îê41. ВС-94. деп. во ВНИИТЭИ агропром. 103с. (в соавторстве).

^.Воспроизводство плодородия почв в условиях адаптивно-ландшафтного земледелия// Тез. докл. П съезда почвоведов России. СПб., 1996. С.358 (в соавторстве).

'.Нормативы для оценки уровня минерального питания зерновых культур методами почвенной и растительной диагностики// Там же. С.230.

J.The management of mineral nutrient of the wheat, regarding soil ecological factors// Trans. of the XIth Intem. Colloq. for the Optimization of plant nutrition. Praha, 1996. P. 137.

^.Рекомендации по организации фермерских агроэкосистем в Нечерноземной зоне// В печати.

Подлинно ■ печать 8. Ю. S& Форш* Заказ ¿fó

Усл. пек. я. V Тираж

Тиксгрдфаа Ромеяыииаодемвя