Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Минеральное питание растений и продуктивность сортов риса на засоленной и незасоленной почве

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Минеральное питание растений и продуктивность сортов риса на засоленной и незасоленной почве"

на правах рукописи

Ткаченко Юлия Алексеевна

МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ И ПРОДУКТИВНОСТЬ СОРТОВ РИСА НА ЗАСОЛЕННОЙ И НЕ ЗАСОЛЕННОЙ ПОЧВЕ

Специальность 06.01.04 - агрохим ия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Краснодар - 2006

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте риса в 2001-2003 гг.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных

наук, професор Терпелец Виктор Иванович;

Защита состоится 25 мая в 9 часов на заседании диссертационного Совета Д 220.038.03 при Кубанском государственном аграрном университете по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Кубанского государственного аграрного университета.

Научны й руководитель: кандидат

сельскохозяйственных наук, с.н.с. Досеева Ольга Алексаццровна

кандидат

сельскохозяйственных наук К рас иль ников Александр Андреевич

Ведущее предприятие: Краснодарский научно-

исследовательский институт сельского хозяйства им. ПЛ. Лукьяненко

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Ефремов А.Е.

a.ooßfc

2 575"

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Засоленные почвы на территории России занимают около 15 млн. га. Как правило, они являются малоплодородными и непригодными для возделывания богарных культур без предварительной подготовки. В Краснодарском крае площадь таких почв составляет 196 тыс. га, из них 65 тыс. га расположены на рисовых оросительных системах (Загубин H.H., 2002).

Возделывание риса при тщательном соблюдении всех агромелиоративных мероприятий позволяет снизить исходную степень засоления почв и использовать их в дальнейшем для выращивания других сельскохозяйственных культур. Однако часто наблюдается слабая промывка почв от легкорастворимых солей при культуре риса и ежегодная реставрация засоления. Особенно это характерно для почв с тяжелым механическим составом, сильным уплотнением, слабой дренированностью, близким залеганием сильноминерализованных грунтовых вод.

Рис относится к среднесолеустойчивым культурам и выдерживает при орошении концентрацию солей до 1 %. В условиях засоления значительно тормозятся ростовые процессы от начала прорастания семян риса до конца вегетации и снижается урожайность растений. Выраженность негативного воздействия засоления в значительной мере определяется генотипом сорта и может регулироваться минеральным питанием. Однако механизм реагирования растений риса на засоление почвы и уровень минерального питания в условиях действия стрессового фактора различен и до конца не изучен. Поэтому физиологическое обоснование способа повышения продуктивности разных по солеустойчивости сортов риса на засоленных почвах путем регулирования уровня минерального питания представляет научный интерес и имеет важное практическое значение.

Цель и задачи работы. Цель настоящей работы -определить влияние засоления почвы на жизнедеятельность растений риса при различных уровнях минерального питания

ЯОС НАЦИОИл^' БИБЛИОТЕКА

и разработать приемы повышения продуктивности разных по солеустойчивости сортов на засоленных почвах.

Для достижения поставленной цели было предусмотрено решение следующих задач:

- исследовать динамику содержания доступных растениям форм основных элементов минерального питания (азота, фосфора и калия), натрия и хлора в засоленной и незасоленной почвах;

- изучить солевой режим почв;

- выявить особенности роста растений разных по солеустойчивости сортов риса при засолении почвы в зависимости от уровня минерального питания;

- определить продуктивность разных по солеустойчивости сортов риса при различных уровнях минерального питания на засоленной и незасоленной почвах;

- установить оптимальные дозы минеральных удобрений для разных по солеустойчивости сортов риса на засоленной почве.

Научная новизна работы. Исследован пищевой и солевой режим почв при разных уровнях минерального питания в условиях засоления.

Изучено изменение морфометрических и физиологических показателей у разных по солеустойчивости сортов риса при выращивании на различных уровнях минерального питания в условиях хлоридного засоления.

Выявлено влияние разных уровней минерального питания на урожай и элементы его структуры при выращивании риса на засоленной почве.

Установлены оптимальные дозы минеральных удобрений для разных по солеустойчивости сортов риса на засоленной почве.

Практическая значимость работы. Выявлен механизм реакции разных по солеустойчивости сортов риса на уровень минерального питания в условиях солевого стресса. Установлено преимущество выращивания на засоленных почвах солеустойчивых и среднеустойчивых сортов риса на повышенных дозах полного минерального удобрения, сбалансированного по №К. Показано современное состояние

засоленных почв, используемых более 30 лет под культуру риса.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Солевой и пищевой режим рисовых почв;

2. Особенности роста разных по солеустойчивости сортов риса в зависимости от уровня минерального питания и засоления почвы;

3 Повышение эффективности использования засоленных почв путем совершенствования системы удобрения и подбора солеустойчивых сортов риса.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на заседаниях методической комиссии ученого совета ВНИИ риса (г. Краснодар, 2001-2003гг.); 4-й и 5-й региональных научно-практических конференциях молодых ученых "Научное обеспечение агропромышленного комплекса" (Краснодар, 2002, 2003); международной научной конференции "Обеспечение высокой экономической эффективности и экологической безопасности приемов использования удобрений и других средств химизации в агротехнологиях" (Москва, 2003); научно-практической конференции "Совершенствование систем земледелия в различных агроландшафтах Краснодарского края" (Краснодар, 2004); Всероссийской научно-практической конференции "Развитие инновационных процессов в рисоводстве - базовый принцип стабилизации отрасли" (Краснодар, 2005); школе молодых ученых "Экологическая генетика культурных растений" (Краснодар, 2005). Основные положения работы изложены в 11 печатных статьях.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 136 страницах машинописного текста. Состоит из введения, трех глав, выводов, предложений производству; содержит 32 таблицы, 11 рисунков, 39 приложений. Список литературы включает 284 источника, из них 46 иностранных авторов.

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА

На основе анализа и обобщения результатов отечественных и зарубежных исследователей в главе рассматриваются почвенные процессы при культуре риса в условиях засоления, влияние повышенного содержания солей в почве на метаболизм культурных растений, агромелиоративные мероприятия, а также приемы направленного повышения солеустойчивости риса.

2. УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

В соответствии с задачами исследования в период 20012003 гг. были проведены вегетационные и полевые опыты.

Вегетационный опыт проводили на вегетационной площадке ВНИИ риса. Полевой опыт закладывали в ГСП "Правобережный" Темрюкского района Краснодарского края

Погодные условия в годы проведения исследований были различными, но не сильно отличались от среднемноголетних, то есть были типичными для зоны, благоприятными для выращивания риса и позволили получить достоверные и объективные данные.

Вегетационные опыты закладывали в сосудах, вмещающих 8 кг рисовой лугово-черноземной почвы, отобранной на орошаемом участке ВНИИ риса. Почву засоляли искусственно из расчета 0,25 % на сухую ее массу. При этом верхний слой 0-5 см оставляли незаселенным для получения всходов. Посев проводили во второй декаде мая сухими семенами по 24 шт./сосуд. В фазе полных всходов (3 листа) проводили их прореживание, оставляя 8 растений на сосуд. После этого сосуды опускали в бетонные резервуары, заполненные водой, общая минерализация которой поддерживалась на уровне 0,35 %. В фазу цветения риса минерализацию воды понижали до 0,25 %. В контрольных вариантах почва в сосудах и надпочвенная вода оставачись незаселенными. Питательной средой служила полная смесь Прянишникова (ПСП), которую вносили в сосуды при набивке согласно схеме опыта:

1.0 ПСП;

2. 1 ПСП;

3. 2 ПСП;

4. 3 ПСП;

5. 4 ПСП.

В качестве объектов исследования использовались районированные сорта риса Курчанка, Хазар и сортообразец ВНИИР 10099. Повторность опыта шестикратная (1 сосуд -повторение).

Полевой опыт. Объекты исследования - сорта риса Курчанка и Хазар. Предшественник - рис 2 года. Почва -рисовая аллювиальная лугово-болотная перегнойно-глеевая среднесолончаковая и слабосолончаковатая

тяжелосуглинистая. Удобрения вносились вручную, с последующей заделкой в почву до посева риса согласно схеме опыта:

1.NoPo Ко;

2. Ыбо Р50 К30;

3. N90 Р70 К45;

4. N120 Р95 К«о;

г120

Общая посевная площадь делянок -4м, учетная -2м. Посев проводили вручную, разбросным способом. Норма высева - 7 млн. всхожих семян на гектар. Делянки размещали в один ряд систематически вдоль оросительного канала. Повторность опыта четырехкратная. Уборку производили вручную, поделяночно по всем вариантам опыта. Обмолот снопов с делянки проводили на молотилке МПС-500.

В почве определяли: аммиачный азот - колориметрически феноловым методом (Радов A.C., Пустовой И.В., Корольков A.B., 1971); подвижный фосфор - по Чирикову (Аринушкина Е.В., 1970), обменный калий и натрий - в вытяжке по Чирикову (Аринушкина Е.В., 1970); хлор -аргентометрическим методом (Аринушкина Е.В., 1970), содержание солей - методом сухого остатка (Радов A.C., Пустовой И.В., Корольков A.B., 1971); качественный состав водной вытяжки почв опытных участков (Радов A.C., Пустовой И.В., Корольков A.B., 1971).

В воде оросительного и сбросного каналов, на поверхности чека, в бетонных резервуарах определяли общую минерализацию методом сухого остатка (Радов A.C., Пустовой И.В., Корольков A.B., 1971).

В растениях определяли общую адсорбирующую, активно-поглощающую и недеятельную поверхности корней по методике Колосова и Сабинина (Куркаев В.Т., Шеуджен А.Х., 2000); сырую и сухую массу надземных органов и корней, общую площадь листьев - весовым методом (Радов A.C., Пустовой И.В., Корольков A.B., 1971); площадь листьев главного побега по методике Доброхотова, урожай зерна и элементы его структуры - количество продуктивных побегов, количество колосков главных и боковых метелок, массу 1000 зерен, густоту стояния растений (Сметанин А.П., Дзюба В.А., Апрод А.И., 1972).

Результаты исследований были обработаны методами биометрической статистики (Рокицкий П.Ф., 1973; Дзюба В.А., Шемелев Б.Н., 2004).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Динамика содержания питательных и засоляющих элементов в засоленной и незасоленной почвах

Динамика содержания в почвах основных элементов минерального питания определялась особенностями окислительно-восстановительного режима рисовых почв, химическими и биологическими процессами и качественно не отличалась в условиях полевого и вегетационного опытов.

В вегетационном опыте до внесения удобрений содержание обменного аммония составляло - 1,14мг/100г, подвижного фосфора - 10,17 мг/100 г, обменного калия -34,93 мг/100 г почвы. Увеличение уровня минерального питания повышало содержание в почве аммонийного азота, подвижного фосфора, обменного калия, улучшая обеспеченность растений доступными формами основных элементов минерального питания как на пресном контроле, так и в условиях засоления.

По содержанию обменного натрия и ионов хлора (1,9 % от емкости поглощения почвы и 0,015 мг-экв/100 г почвы соответственно) исходная почва являлась незасоленной. Повышение уровня минерального питания несколько увеличивало содержание в почве данных элементов, но градация степени засоления при этом не изменялась.

Солевой режим почв

Рисовая аллювиальная лугово-болотная перегнойно-глеевая тяжелосуглинистая солончаковая почва характеризовалась средним засолением (табл. 1) с поверхности хлоридного типа при соотношении С1:8042" равном 2,71. Несмотря на некоторое снижение концентрации солей по профилю почвы при выращивании риса, корнеобитаемый слой в течение вегетации растений оставался засоленным.

Снижение засоления почвы повлекло за собой увеличение минерализации поливной воды. Концентрация солей в воде на засоленном чеке уже в фазу кущения риса была выше, чем в оросительном канале примерно в 3 раза и достигала критической для этой фазы - 2 г/л.

Таблица 1 - Содержание солей в почвах опытных участков, % (полевой опыт, среднее за 2 года)

Глубина, см Сроки отбора образцов

до посева кущение цветение после уборки

рисовая перегнойно-глеевая слг хлоридно-сульфатны 1босолончаковатая почва, Я тип засоления

0-20 0,07 0,09 0,08 0,06

20-40 0,20 0,10 0,08 0,18

40-60 0,28* 0,27* 0,24* 0,27*

60-80 0,48*** 0,39** 0,37** 0,44**

рисовая перегнойно-глеевая среднесолончаковая почва, хлоридный тип засоления

0-20 0,24** 0,15* 0,13* 0,17*

20-40 0,54*** 0,17* 0,15* 0,28**

40-60 0,56*** 0,40** 0,39** 0,48***

60-80 0,75*** 0,41*** 0,41*** 0,56***

* - слабое засоление ** - среднее засоление *** - сильное засоление

Таким образом, на засоленном чеке в течение всего периода наблюдений складывались неблагоприятные условия для роста растений риса. Растения находились под действием стрессового фактора от прорастания семян до уборки, что не могло не отразиться на их общем состоянии.

Выживаемость растений риса в условиях засоления

Изреживание посевов в условиях засоления наблюдалось уже в фазу всходов, главным образом из-за гибели семян и проростков. Если на незасоленной почве густота стояния растений при норме высева 7 млн. всхожих семян на 1 га в этот период варьировала по вариантам опыта у сортов: Курчанка - от 205 до 242 и Хазар - от 202 до 242 шт./м2, то на засоленной почве - от 127 до 171 и от 126 до 148 шт./м2 соответственно.

К уборке риса количество растений на единице площади перегнойно-глеевой среднесолончаковой почвы у солеустойчивого сорта Курчанка сократилось на 32,2-47,4 %, у среднесолеустойчивого сорта Хазар - на 37,6-52,6 %. Наибольшая изреживаемость посевов наблюдалась на вариантах без удобрений. Применение минеральных удобрений на засоленной почве способствовало увеличению выживаемости растений риса.

Рост корневой системы риса в условиях засоления почвы в зависимости от уровня минерального питания

Высокая концентрация солей в почвенном растворе угнетает рост корневой системы риса (рис. 1). В фазу цветения уменьшение длины корней на засоленной почве по сравнению с пресным фоном составило у сортов: Курчанка -

26.6-37,4, Хазар - 31,0-42,7 и ВНИИР 10099 - 29,1-44,9% соответственно.

По накоплению сухого вещества корни растений риса в условиях засоления в фазу кущения отставали от выращенных на пресном фоне, независимо от степени солеустойчивости сорта, на 12,5-27,3 %. В фазу цветения сухая масса корней на засоленной почве была меньше, чем на незасоленной у сортов: Курчанка - на 26,4-34,1, Хазар - на

31.7-44,4, сортообразца ВНИИР 10099 - на 39,2-42,3 % (рис. 1).

Кущение

Трубкование

Цветение

□ опспо) ■ о псп (2) а1псп(1) а 1 псп (2) рглспсп

(И 2 ПСГТ (2) ОЗПСП(1) НЗПСЩ2) 04ПСП(!) Н4ПСП(2)

1 - незасоленная, 2 - засоленная почвы

Рисунок 1 - Сухая масса корней риса, г/раст. (вегетационный опыт, среднее за 3 года))

Величина активно-поглощающей поверхности корней на засоленной почве у сорта Курчанка на 19,5-39,9 %, у несолеустойчивого сортообразца ВНИИР 10099- на 32,047,4 % меньше по сравнению с контролем.

Повышение уровня минерального питания способствовало уменьшению длины корней, но увеличило сухую их массу и поглощающую поверхность. Наилучшими показателями корневая система сортов риса обладала на незасоленной почве при внесении двойной дозы ПСП, а на засоленной -тройной дозы ПСП.

Рост надземной части риса в условиях засоления почвы в зависимости от уровня минерального питания.

В условиях почвенного засоления прослеживалась генотипическая устойчивость растений к действию повышенных концентраций солей в почвенном растворе, выражающаяся в разной реализации ростовых процессов под действием солевого стресса. В фазу цветения риса растения солеустойчивого сорта Курчанка имели высоту на 12,225,0 % ниже, чем на незасоленном фоне, в зависимости от уровня минерального питания. Растения сорта Хазар и сортообразца ВНИИР 10099 снижали высоту на 15,1-34,8 и 17,0-36,0 % соответственно.

Снижение высоты растений в условиях засоления приводит к уменьшению накопления сухой массы надземной части. В фазу цветения эти различия достигали величины 18,0-31,4 - у солеустойчивого сорта, 23,8-39,9 - у среднеустойчивого (Хазар) и 31,0-62,3 % - у несолеустойчивого сортообразца (ВНИИР 10099).

Повышение уровня минерального питания способствовало увеличению высоты растений как на незасоленной почве, так и в условиях засоления. В фазу кущения различия по этому признаку на всех уровнях питания слабо выражены. В фазу трубкования они усиливались, достигая максимума в фазу цветения риса. Наибольшую высоту имели растения при внесении в почву четырех доз ПСП у сортов: Курчанка -106,4 и 79,9, Хазар - 99,9 и 65,2 и ВНИИР 10099 - 103,8 и 70,7 см соответственно на незасоленной и засоленной почвах.

Сухая масса надземной части максимальной величины достигала на незасоленной почве на вариантах с внесением трех доз ПСП у сортов: Курчанка - 13,40, Хазар - 14,94 и ВНИИР 10099 - 13,78 г/растение. На засоленной почве сухая масса растений увеличивалась у сорта Курчанка и сортообразца ВНИИР 10099 до варианта с внесением тройной дозы ПСП и составила 10,22 и 5,53 г/растение соответственно. У сорта Хазар наибольшая величина массы сухого вещества наблюдалась на вариантах с внесением четырех доз ПСП - 9,53 г/растение.

Избыток солей в почве снижает площадь их листовой поверхности. Уже в кущение риса (табл. 2) растения с засоленного фона по общей площади листьев отставали от растений с пресного фона на 8-40 % в зависимости от уровня минерального питания. В фазу цветения различия составляли у сортов: Курчанка 15,1-53,1, Хазар - 37,0-60,9 и ВНИИР 10099-48,3-83,8%.

Наибольшая площадь листьев на незасоленной почве наблюдалась в фазу цветения на вариантах с внесением тройной дозы ПСП и составляла у сортов: Курчанка - 1161, Хазар - 1752 и ВНИИР 10099 - 747 см2. На засоленной почве на неудобренных вариантах все изучаемые сорта риса формировали наибольшую площадь листьев в фазу трубкования, которая составляла 61 у Курчанки, 38 у Хазара и 56 см2 у сортообразца ВНИИР 10099. Увеличение уровня минерального питания повышало этот показатель, но у сортов Курчанка и Хазар нарастание листовой поверхности происходило до фазы цветения: 544 и 686 см2, а у сортообразца ВНИИР 10099 - до фазы трубкования (235 см2).

У всех изучаемых сортов риса наблюдалась высокая положительная корреляционная связь между площадью листьев главного побега и озерненностью его метелки. Коэффициент корреляции колебался в пределах 0,82-0,87. Максимальное значение показателей наблюдалось на незасоленной почве при внесении двойной дозы ПСП, на засоленной - тройной дозы ПСП.

Таблица 2 - Общая площадь листьев растений риса на незасоленной (1) и засоленной (2) почвах в зависимости от уровня минерального питания, см2 (вегетационный опыт, среднее за 3 года)

Фазы вегетации

кущение трубкование цветение

О. св СО 1 2 к В" -чэ ¡С« о4 О ъи 1 2 чо ЕЕ о" о X 1 2 .в о4- о а

Курчанка

0 ПСП 40 37 92,4 79 61 77,3 70 59 84,9

] ПСП 113 83 73,4 242 132 54,4 296 140 47,3

2 ПСП 219 132 60,4 477 267 55,9 520 239 46,0

3 ПСП 238 153 64,4 775 457 58,9 1161 544 46,9

4 ПСП 206 148 71,9 772 399 51,8 831 450 54,1

НСР05 52,1 27,4 231,8 178,2 278,2 118,5

Хазар

011СП 34 28 81,1 45 38 84,9 53 33 63,0

1 ПСП 145 108 74,7 202 140 69,2 199 124 62,2

2 ПСП 182 134 73,8 731 367 50,2 629 346 55,0

3 ПСП 238 160 67,0 1359 578 42,5 1752 686 39,1

4 ПСП 232 167 71,8 1146 457 39,8 983 401 40,8

НСР05 57,5 33,1 204,5 84,9 248,4 149,9

ВНИИР 10099

ОПСП 53 40 75,9 97 56 57,7 74 38 51,7

1 ПСП 100 81 81,0 165 79 48,2 204 48 23,5

2 ПСП 116 103 88,6 419 169 40,3 466 102 21,3

3 ПСП 191 116 60,7 602 235 39,0 747 121 16,2

4 ПСП 160 115 71,8 503 224 44,5 493 206 41,5

НСР05 62,6 44,8 113,9 55,2 173,2 28,7

контроль* - незасоленная почва

Урожайность и элементы ее структуры на засоленных и незаселенных почвах в зависимости от уровня минерального питания Вегетационный опыт. На незаселенной почве наибольшей величины урожай риса достигал на вариантах с внесением двойной дозы ПСП у сортов: Курчанка - 97,6, Хазар - 115,9 и ВНИИР 10099 - 82,8 г/сосуд. На засоленной почве увеличение продуктивности риса наблюдалось до вариантов с внесением тройной дозы ПСП: 60,9 г/сосуд (Курчанка), 64,8 (Хазар) и 39,4 (ВНИИР 10099), что на 38,44, и 52 % соответственно меньше, чем на оптимальном незаселенном фоне (табл. 3).

Важнейшим количественным признаком, слагающим урожай риса, является коэффициент продуктивной кустистости растений (КПК). На незаселенной почве этот показатель у растений сорта Курчанка изменялся от 1,7 до 4,4 в зависимости от уровня питания, у сорта Хазар - от 1,0 до 4,9, у сортообразца ВНИИР 10099 от 1,8 до 4,7. В условиях засоления у сорта Курчанка КПК составлял 1,3 - 4,4. Среднеустойчивый сорт Хазар в фазу полной спелости на засоленной почве имел КПК от 1,0 до 4,4, а неустойчивый сортообразец ВНИИР 10099 - 1,3 - 3,3.

Засоление способствовало значительному уменьшению количества колосков в метелках. Озерненность главных метелок риса на засоленной почве была ниже, чем на вариантах пресного контроля у сортов: Курчанка - на 22,444,8, Хазар - на 19,3-58,6 и ВНИИР 10099 - на 41,8-60,0% (табл. 4). Количество зерен на боковых метелках в условиях действия стрессового фактора сократилось на 25,4-65,1, 19,559,2 и 33,2-82,0 % соответственно, в зависимости от уровня питания растений.

Стерильность колосков у растений, выращенных на засоленной почве была выше, чем на незасоленной в 1,7-2,4 раза у сорта Курчанка и сортообразца ВНИИР 10099, и в 2,33,7 раза - у сорта Хазар.

Избыточное количество солей в почве отрицательно влияло на массу 1000 зерен, снижая ее у сорта Курчанка на 8,2-11,8, у сорта Хазар - на 11,1-16,5, у сортообразца ВНИИР 10099 - на 12,2-14,8 %.

Таблица 3 - Влияние засоления почвы и уровня минерального питания на продуктивность риса, г/сосуд (вегетационный опыт, среднее за 3 года)

Градация фактора С1 зедние по:

А(сорт) В(уровень питания) С (засоление) А В С АВ АС ВС Вариантам

Курчанка ОПСП 1 54,75 13,47 15,75 68,28 18,29 21,17

2 43,22 8,66 10,33

1 ПСП 1 36,63 37,67 44,53 48,30

2 22,72 27,03

2ПСП ) 71,15 79,08 98,76 97,57

2 50,21 50,60

ЗПСП 1 73,74 74,90 92,44 88,90

2 55,03 60,90

4 ПСП 1 66,06 71,35 82,20 85,47

2 49,91 57,23

Хазар 1 ОПСП 1 59,66 16,72 57,53 9,00

2 23,20 6,90

1 ПСП 1 23,62 49,50

2 29,70

2 ПСП 1 55,42 115,9

2 52,00

ЗПСП 1 60,52 106,8

2 64,80

4 ПСП 1 45,82 98,40

2 63,60

ВНИИР10099 I ОПСП 1 40,42 7,95 75,92 24,70

2 45,40 8,63

I ПСП 1 39,60 35,80

2 11,83

2 ПСП 1 88,95 82,80

2 28,03

ЗПСП 1 85,80 81,63

2 39,40

4 ПСП 1 67,00 35,99 67,24 62,73

2 28,90

НСРм 3,79 5,37 2,68 9,05 6,00 8,05 9,43

1 - незасоленная; 2 - засоленная почвы

Таблица 4 - Количество зерен в метелках риса на незасоленной (1) и засоленной (2) почвах в зависимости от уровня минерального питания (вегетационный опыт, среднее

Вариант Количество зерен, шт./раст.

главная метелка боковые метелки

1 2 %к контр.* 1 2 %к контр.*

(урчанка

ОПСП 59,6 45,2 75,8 24,9 8,7 34,9

1 ПСП 83,7 57,1 68,6 116,1 71,4 61,5

2 ПСП 152,2 84,1 55,2 222,1 152,2 68,5

3 ПСП 135,1 92,3 68,3 254,5 189,9 74,6

4 ПСП 131,2 89,1 67,9 296,0 171,8 58,0

НСР05 12,71 8,13 18,72 10,83

Хазар

ОПСП 44,8 36,6 81,7 - - -

1 ПСП 113,6 64,4 56,7 96,2 78,4 81,5

2 ПСП 170,2 70,4 41,4 226,2 134,4 59,4

3 ПСП 148,4 90,0 60,6 347,2 185,7 53,5

4 ПСП 137,0 84,6 61,8 417,0 170,0 40,8

НСР05 18,10 10,94 34,88 14,87

ВЬ [ИИР 10099

ОПСП 68,7 40,0 58,2 34,6 7,9 22,8

1 ПСП 81,0 43,0 40,5 77,2 13,9 18,0

2 ПСП 111,0 52,0 46,8 251,8 78,8 31,3

ЗПСП 117,0 58,8 50,2 201,7 70,4 34,9

4 ПСП 110,8 51,8 46,7 145,0 96,8 66,8

НСР05 9,09 6,1 30,2 14,4

контроль* - незаселенная почва

Увеличение уровня минерального питания в стрессовых условиях повышало количество продуктивных побегов на растении, общее число колосков в метелках, но приводило также к увеличению стерильности и снижению массы 1000 зерен при повышенном минеральном питании.

Вклад факторов в продуктивность риса составил: у сорта Курчанка - минеральное питание - 56 %, засоление - 22 %, у сорта Хазар - 64 и 23 %, у сортообразца ВНИИР 10099 - 33 и 54 % соответственно. Величина случайных отклонений по сортам Курчанка, Хазар и ВНИИР 10099 равнялась 21, 10 и 9 % соответственно.

Полевой опыт. Наибольшая урожайность риса на незаселенной почве была получена на вариантах с дозой удобрений ^оР7оК45 У сортов: Курчанка - 65,9 и Хазар -68,5 ц/га (табл. 5, 6). На засоленной почве при этой дозе удобрений урожайность риса составила 50,3 и 45,4 ц/га соответственно, что на 23,7 и 33,8 % меньше, чем на незасоленной почве. Повышение дозы удобрений до М.^К«, на перегнойно-глеевой среднесолончаковой почве позволило увеличить урожайность риса у сортов: Курчанка -еще на 5,7, и Хазар - на 4,2 ц/га.

Отмечено положительное влияние увеличения дозы мине ральных удобрений на незасоленной и засоленной почвах на общую и продуктивную кустистость риса. Максимальная величина КПК наблюдалась на вариантах с внесением ^2<>Р95Кбо У сортов: Курчанка - 4,8, независимо от засоления почвы, Хазар - 5,7 на незасоленной почве и 5,5 - на засоленной.

Влияние засоления почвы на другие элементы структуры урожайности было более заметным. Озерненность главных метелок снизилась на засоленной почве у сортов: Курчанка -на 19,0-36,5 и Хазар - на 14,1-49,3 % в зависимости от дозы внесенных удобрений (табл. 5). Боковые метелки в условиях действия стрессового фактора имели на 30,8-70,5 и 59,686,5 % соответственно меньше зерен, чем на вариантах без засоления. Максимальное количество зерен в метелках наблюдалось на незасоленной почве при внесении И^Р?!)^, а на засоленной -МпоРэзКбо

Таблица 5. Урожайность риса на незасоленной (1) и засоленной (2) почвах в зависимости от уровня минерального питания (полевой опыт, среднее за 2 года)

Вариант Урожайность, ц/га Прибавка, ц/га

1* 2* %к контр. (1*) 1* 2*

Курчанка

ЛоРоКо 39,2 35,6 90,2 - -

1Ч1боР5оКзо 48,4 44,7 85,2 9,3 7,2

^90^70^45 65,9 50,3 16,Ъ 26,8 16,7

^12(^95^60 64,8 56,0 86,5 25,6 20,4

1^|5оРпоК.75 60,4 52,9 87,5 21,2 17,2

Хазар

ИоРоКо 31,5 30,1 85,8 - -

Ч0Р5оКзо 46,5 36,3 74,5 и,з 6,2

^90^70^45 68,5 45,4 66,2 33,4 15,3

N,2(^60 65,6 49,6 75,6 30,5 19,5

N150Р120К75 63,9 46,2 72,2 28,8 16,0

1 -рисовая перегнойно-глеевая слабосолончаковатая почва

2 - рисовая перегнойно-глеевая среднесолончаковая почва

Пустозерность метелок риса на засоленной почве была выше, чем на незасоленой в 1,9-2,2 раза (20-34 %) у сорта Курчанка и в 2,2-2,8 раза (25-42 %) у Хазара.

В условиях засоления также наблюдалось снижение массы 1000 зерен на 1-4 % (Курчанка) и на 4-5 % (Хазар).

Вклад факторов в урожайность риса составил: у сорта Курчанка: засоление - 25,9 %, удобрение - 55,9 %, у сорта Хазар - 38,7 и 51,6% соответственно. Величина случайных отклонений равнялась 18,2 и 12,6 % соответственно по сортам.

Таблица 6. Результаты трехфакторного дисперсионного анализа урожайности риса, ц/га (полевой опыт, среднее за 2 года)

Градация фактора Средние по:

А (сорт) В(удобрение) С (засоление) А В С АВ АС ВС Вариантам

^РоКо Г 34,12 37,40 56,47 37,16 39,17

2* 48,11 32,89 35,64

НбоР^оКзо I 43,90 46,60 47,46 48,45

<9 2 40,54 44,75

^90^70^45 1 51,59 57,75 58,59 65,93 65,93

а >> 2 48,33 51,25

^120^95^60 1 59,00 62,21 68,40 64,80

2 52,81 56,02

^150^120^75 1 55,85 56,65 60,42 60,42

2 49,53 52,91

МоРоКо I 32,64 55,27 31,51

2 41,53 30,14

НбоР5оКзо 1 41,39 46,46

2 36,32

1" 1 48,40 55,67 68,53

X 2 45,40

М|20Р95Кб0 1 59,00 65,60

2 49,60

М|5оР| 20^74 1 55,47 53,30 63,92

2 44,82 46,17

НСР05 0,59 1,18 0,59 1,77 1,02 1,77 2,60

1 - рисовая перегнойно-глеевая слабосолончаковатая почва

2*- рисовая перегнойно-глеевая среднесолончаковая почва

Экономическая и энергетическая эффективность применения минеральных удобрений на засоленной и незасоленной почвах

На незасоленной почве наиболее экономически выгодным и энергетически эффективным для изучаемых сортов риса показал себя вариант с внесением дозы ЫдоРуоК^, а на засоленной почве - вариант с внесением дозы Ы120Р95Кб0

ВЫВОДЫ

1. Разные по солеустойчивости сорта риса испытывали резкое угнетение при выращивании их на засоленной почве. Оно выражалось в снижении полевой всхожести семян, изреживаемости посевов, подавлении ростовых и продукционных процессов в растениях. Увеличение уровня минерального питания сглаживало воздействие негативного фактора, как для устойчивых, так и для неустойчивых сортов риса.

2. С увеличением уровня минерального питания повышалось содержание в почве аммиачного азота, подвижного фосфора, обменных калия и натрия, а также ионов хлора. Степень засоления при этом не изменялась.

3. Растения испытывали действие стрессового фактора на протяжении всего периода развития, так как снижение концентрации солей в верхнем слое почвы до слабой степени засоления повлекло за собой увеличение минерализации поливной воды, превышающей в фазу кущения риса критическую отметку -2 г/л.

4. Воздействие засоления снижало количество растений на единице площади к уборке риса у солеустойчивого сорта Курчанка на 32,2-47,4 и на 37,6-52,6 % - у среднесолеустойчивого сорта Хазар. Применение минеральных удобрений способствовало увеличению выживаемости растений на засоленной почве.

5. Засоление почвы снижало морфофизиологические параметры растений риса - высоту, сухую массу надземной части и корней, площадь листьев и их фотосинтетическую деятельность, общую и активно-поглощающую поверхность корневой системы. Увеличение уровня минерального питания положительно влияло на количественное выражение

значений данных показателей, повышая их в зависимости от степени солеустойчивости сорта.

6. На незасоленной почве максимальную продуктивность изучаемые сорта риса показали при внесении двух доз ПСП у сортов: Курчанка - 97,6, Хазар - 115,9 и ВНИИР 10099 -82,8 г/сосуд. На засоленной почве увеличение продуктивности растений риса происходило до тройной дозы ПСП: 60,9 - у солеустойчивого сорта, 64,8 - у среднеустойчивого и 39,4 г/сосуд у неустойчивого сортообразца, что на 37,6, 44,0 и 52,4 % соответственно меньше, чем на оптимальном незасоленной фоне.

7. Продуктивность растений в значительной степени определялась размерами ассимилирующих органов и их физиологической активностью. Между площадью листьев главного побега и озерненностью его метелки существовала высокая положительная корреляционная связь. Коэффициент корреляции колебался в пределах 0,82-0,87. Наибольшие значения эти показатели у изучаемых сортов риса имели при внесении двух доз ПСП на незасоленной и трех доз на засоленной почвах.

8. Засоление почвы отрицательно влияло на все элементы структуры урожайности растений риса. Повышение уровня минерального питания в стрессовых условиях увеличивало количество продуктивных побегов на растении, общее количество зерен в зависимости от степени солеустойчивости сорта, но приводило также к росту числа стерильных колосков и снижению массы 1000 зерен.

9. Наибольшая урожайность риса на перегнойно-глеевой слабосолончаковатой почве была получена при внесении НюРто^: 65,9 у сорта Курчанка и 68,5 ц/га у сорта Хазар. На перегнойно-глеевой среднесолончаковой почве при этой дозе удобрений урожайность риса составляла 50,3 у сорта Курчанка и 45,4 ц/га у сорта Хазар, что на 23,7 и 33,8 % меньше, чем на незасоленной почве. Повышение дозы удобрений до ЫпоРэзКбо на засоленной почве увеличивало урожайность риса еще на 5,7 - у сорта Курчанка и на 4,2 ц/га у сорта Хазар.

10. Наиболее экономически выгодным и энергетически эффективным для изучаемых сортов риса на незасоленной

' почве явилось внесение ЫэдРтоК^, а на засоленной почве -

I Т^поРчбКбо

I

Т ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

| 1. С целью повышения продуктивности риса на

' засоленных почвах рекомендуется вносить полное

* минеральное удобрение, сбалансированное по элементам

^ питания. При этом доза азота должна быть увеличена на 30 %

| относительно оптимальной для незаселенных почв.

2. Для получения урожайности риса на засоленных почвах ( свыше 50 ц/га рекомендуется выращивать солеустойчивые

сорта.

3. Для повышения выживаемости риса на засоленных почвах рекомендуется осуществлять контроль минерализации поливной воды и при достижении критической отметки производить полную ее замену.

' Список опубликованных работ

I

) 1. Гусева H.A., Досеева O.A., Воробьев Н.В., Ткаченко Ю.А.

I Морфофизиологический способ определения

' солеустойчивости растений риса // Материалы 4-й

I региональной науч.-пркт. конф. молодых ученых

' "Научное обеспечение агропромышленного комплекса". -

I Краснодар: КГАУ, 2002. - С. 21 -22.

I 2. Суетов В.П., Черниченко И.Д., Досеева O.A.,

' Ткаченко Ю.А., Гусева H.A. Засоление рисовых почв

] Кубани // Материалы 4-й региональной науч.-пркт. конф.

1 молодых ученых "Научное обеспечение

' агропромышленного комплекса". - Краснодар: КГАУ,

i 2002.-С. 165-166.

' 3. Ткаченко Ю.А., Досеева O.A. Влияние засоления и уровня

♦ минерального питания на развитие корневой системы риса

// Удобрения и регуляторы роста на посевах риса / Под ред. А.Х. Шеуджена. - Краснодар, 2002. - С. 58-60.

4. Ткаченко Ю.А. Влияние хлоридного засоления на урожай риса и некоторые элементы его структуры на разных уровнях минерального питания // Материалы междунар. конф. "Обеспечение высокой экономической

эффективности и экологической безопасности приемов использования удобрений и других средств". - М.: Агроконсалт, 2003. - С. 89-92.

5. Ткаченко Ю.А., Досеева O.A. Минеральное питание риса на засоленных почвах // Материалы 5-й региональной науч.-пркт. конф. молодых ученых "Научное обеспечение агропромышленного комплекса". - Краснодар: КГАУ, 2003.- С. 65-66.

6. Ткаченко Ю.А., Досеева O.A. Влияние засоления почвы и минеральных удобрений на урожай риса науч.-практ. конф. "Совершенствование систем земледелия в различных агроландшафтах Краснодарского края". -Краснодар, 2004.// Тез. докл. - С. 220-221.

7. Ткаченко Ю.А., Досеева O.A. Пищевой режим почв и продуктивность сортов риса в условиях засоления в зависимости от уровня минерального питания // Энтузиасты аграрной науки. - Краснодар: КГАУ, 2004. -Вып.З.-С. 159-163.

8. Ткаченко Ю.А., Досеева O.A. Повышение продуктивности сортов риса в условиях засоления почвы путем внесения минеральных удобрений // Энтузиасты аграрной науки. -Краснодар: КГАУ, 2004. - Вып. 3. - С. 163-168.

9. Ткаченко Ю.А., Досеева O.A., Шеуджен А.Х. Рост и развитие риса при разных уровнях минерального питания растений на засоленных почвах // Материалы Всероссийской науч.-пркт. конф. "Развитие инновационных процессов в рисоводстве - базовый принцип стабилизации отрасли". - Краснодар, 2005. -С. 39-45.

10. Ткаченко Ю.А., Досеева O.A. Влияние минеральных удобрений и засоления почвы на урожай риса // Материалы школы молодых ученых "Экологическая генетика культурных растений". - Краснодар, 2005. — С. 319-320.

11. Досеева O.A., Ткаченко Ю.А. Распространение засоленных почв и почвенные процессы в условиях рисовых оросительных систем // Рисоводство. - 2005. -№7.-С. 79-85.

Подписано в печать 7.042006 Форма! 60*80 V,

1 /16

Бу мяга офсетная Офсета и печать

П еч. л. - 1,0 Заказ 182

Тираж 100 эк$.

Отпечатано В ТИПОГРАФИИ КубГЛУ,350044, Краснодар, Калинина 13

¿OOS ft 8S7S"

HS - 85 75

о

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Ткаченко, Юлия Алексеевна

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА

1.1. Распространение засоленных почв, почвенные процессы в условиях засоления и влияние культуры риса на засоленность земель

1.2. Влияние почвенного засоления на метаболизм культурных растений

1.3. Приемы направленного повышения солеустойчивости растений риса I

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Место проведения исследований

2.2. Почвенно-климатические условия проведения опытов

2.3. Характеристика объектов исследования

2.4. Методика проведения исследований

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Динамика содержания питательных и засоляющих элементов в почвах

3.1.1. Аммонийный азот

3.1.2. Подвижный фосфор

3.1.3. Обменный калий

3.1.4. Обменный натрий

3.1.5. Хлор

3.2. Солевой режим почв

3.3. Выживаемость растений риса в условиях засоления

3.4. Рост корневой системы риса в условиях засоления почвы в зависимости от уровня минерального питания 63 3.4.1. Длина корней риса

3.4.2. Сухая масса корней растений риса

3.4.3. Поглощающая поверхность корней риса

3.5. Рост надземной части растений риса в условиях засоления почвы в зависимости от уровня минерального питания 76 3.5.1. Высота растений риса 76 3.5.1. Накопление биомассы растениями риса 78 3.5.3. Фотосинтетическая деятельность растений риса

3.6. Урожай и элементы его структуры на незаселенных и засоленных почвах в зависимости от уровня минерального питания

3.7. Экономическая и энергетическая эффективность применения минеральных удобрений на засоленной и незасоленной почвах

ВЫВОДЫ

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Минеральное питание растений и продуктивность сортов риса на засоленной и незасоленной почве"

Актуальность проблемы. Рис - важнейшая зерновая культура Земли. Его зерном питается практически половина человечества. По валовым сборам зерна во всем мире, рис стоит на одном месте с пшеницей, занимая по посевным площадям второе место после этой культуры - более 150 млн. га. Большое значение в мировом хозяйстве имеет не только основной продукт рисоводства - рисовая крупа, но также рисовые крахмал, масло, отруби, лузга, солома и другие сопутствующие продукты, используемые в пищевых, кормовых и технических целях.

Особая ценность культуры риса заключается в ее способности произрастать на малопродуктивных почвах, непригодных для возделывания других сельскохозяйственных культур, в том числе и засоленных. На территории России такие почвы занимают 15 млн. га, в Краснодарском крае -196,4 тыс. га, из них 76,4 тыс. га находятся на орошаемых участках, причем более 85 % - в рисовых оросительных системах (Загубин H.H. и др., 2002). Слабозасоленные почвы составляют 56,6 %, среднезасоленные - 14,8 %, сильнозасоленные - 26,1 % и солончаки - 2,5 % от общей площади засоленных почв. Распространены они преимущественно в восточной стороне дельты Кубани. Тип засоления на различных геоморфологических элементах различен - сульфатный, хлоридно-сульфатный, сульфатно-хлоридный и хлоридный. Доля хлоридов в сумме солей возрастает с востока на запад по мере падения отметок местности.

Рис является мелиорирующей культурой, возделывание его позволяет снизить исходную степень засоления почвы при тщательном соблюдении всех агротехнических мероприятий. Однако часто наблюдается слабая промывка почв от легкорастворимых солей при культуре риса и ежегодная реставрация засоления. Особенно это характерно для почв с тяжелым механическим составом, сильным уплотнением, слабой дренированностыо, близким залеганием сильноминерализованных грунтовых вод.

Рис выдерживает при орошении концентрацию солей до 1 %, но относится к среднесолеустойчивым культурам. Тем не менее, в условиях засоления значительно тормозятся ростовые процессы от начала прорастания семян риса до конца вегетации и снижается урожайность растений. Отрицательное действие этого фактора связано с повышением осмотического потенциала в клетке, нарушением водного режима, избыточным поглощением и накоплением ионов, оказывающих токсическое действие, дефицитом отдельных элементов корневого питания в результате дисбаланса ионов в почве, приводит к гормональному сбою в органах и тканях растений и изменениям разнообразных физиологических параметров растений. Выраженность негативного воздействия засоления в значительной мере определяется генотипом и может регулироваться минеральным питанием. Однако механизм реагирования растений риса на засоление почвы и уровень минерального питания в условиях действия стрессового фактора различен и до конца не изучен. Поэтому физиологическое обоснование способа повышения продуктивности разных по солеустойчивости сортов риса на засоленных почвах путем регулирования уровня минерального питания представляет научный интерес и имеет важное практическое значение.

Цели и задачи исследований. Цель настоящей работы - определить влияние засоления почвы на жизнедеятельность растений риса при различных уровнях минерального питания и разработать приемы повышения продуктивности разных по солеустойчивости сортов риса на засоленных почвах.

Для достижения поставленной цели было предусмотрено решение следующих задач:

- исследовать динамику содержания доступных растениям форм основных элементов минерального питания (азота, фосфора и калия), натрия и хлора в засоленной и незасоленной почвах;

- изучить солевой режим почв;

- выявить особенности роста растений разных по солеустойчивости сортов риса при засолении почвы в зависимости от уровня минерального питания;

- определить продуктивность разных по солеустойчивости сортов риса при различных уровнях минерального питания на засоленной и незасоленной почвах;

- установить оптимальные дозы минеральных удобрений для разных по солеустойчивости сортов риса на засоленной почве.

Научная новизна. Исследован пищевой и солевой режим почв при разных уровнях минерального питания в условиях засоления.

Изучено изменение морфометрических и физиологических показателей у разных по солеустойчивости сортов риса при выращивании на различных уровнях минерального питания в условиях хлоридного засоления.

Выявлено влияние разных уровней минерального питания на урожай и элементы его структуры при выращивании риса на засоленной почве.

Установлены оптимальные дозы минеральных удобрений для разных по солеустойчивости сортов риса на засоленной почве.

Теоретическая и практическая значимость. Выявлен механизм реакции разных по солеустойчивости сортов риса на уровень минерального питания в условиях солевого стресса. Установлено преимущество выращивания на засоленных почвах солеустойчивых и среднеустойчивых сортов риса на повышенных дозах полного минерального удобрения, сбалансированного по ЫРК. Показано современное состояние засоленных почв, используемых более 30 лет под культуру риса.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на заседаниях методической комиссии ученого совета ВНИИ риса (г. Краснодар, 2001-2003гг.); 4-й и 5-й региональных научно-практических конференциях молодых ученых "Научное обеспечение агропромышленного комплекса" (Краснодар, 2002, 2003); международной научной конференции "Обеспечение высокой экономической эффективности и экологической безопасности приемов использования удобрений и других средств химизации в агротехнологиях" (Москва, 2003); научно- практической конференции "Совершенствование систем земледелия в различных агроландшафтах Краснодарского края" (Краснодар, 2004); Всероссийской научно-практической конференции "Развитие инновационных процессов в рисоводстве - базовый принцип стабилизации отрасли" (Краснодар, 2005); школе молодых ученых "Экологическая генетика культурных растений" (Краснодар, 2005). Основные положения работы изложены в 11 печатных статьях.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 136 страницах машинописного текста. Состоит из введения, трех глав, выводов, предложений производству, содержит 32 таблицы, 11 рисунков, 39 приложений. Список литературы включает 284 источника, из них 46 иностранных авторов.