Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ОПТИМИЗАЦИЯ КАЛИЙНОГО РЕЖИМА ЭРОДИРОВАННЫХ ТИПИЧНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ЦЧЗ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ОПТИМИЗАЦИЯ КАЛИЙНОГО РЕЖИМА ЭРОДИРОВАННЫХ ТИПИЧНЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ЦЧЗ"

В-20083

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ УДОБРЕНИЙ И АГРОПОЧВОВЕДЕНИЯ имени Д. Н. ПРЯНИШНИКОВА

На правах рукописи

КАРПИНЕЦ Татьяна Викторовна

УДК 631.41 : 631.452.3 : 631.83

ОПТИМИЗАЦИЯ КАЛИЙНОГО РЕЖИМА ЭРОДИРОВАННЫХ ТИПИЧНЫХ .ЧЕРНОЗЕМОВ ЦЧЗ

Специальность 06.01.04 — Агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1988

Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском институте земледелия и защиты почв от эрозии.

Научный руководитель — кандидат сельскохозяйственных наук Чуян Г. А.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Прокошев В. В., кандидат сельскохозяйственных наук Липкнна Г. С.

Ведущее предприятие — Почвенный институт им. В. В. Докучаева. * 1

Защита состоится .... 198^ г.

в «/^г» час. мин. на заседании специализированного совета Д 020.09.01 при Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте удобрений и аг-ропочвоведения им. Д, Н. Прянишникова.

Отзывы на автореферат просим присылать в двух экземплярах по адресу: 127550, Москва, ул. Прянишникова, 31, ВИУА. Ученому секретарю совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИУА.

Автореферат разослан . . . 198/г.

Ученый секретарь ;

специализированного совета — доктор сельскохозяйственных ' '

наук

ощая /характеристика работы

Актуальность темы. В целях реализации Продовольственной программы решениями ХХУП гьезда КПСС предусмотрено значительное повышение продуктивности земледелия и,осуществление ряда мер по увеличению плодородия почв. •

Решение поставленных задач особенно актуально для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур на менее плодородных эродированных типичных черноземах ЦЧЗ, на которых продуктивность культур снижается по сравнению с неэродированными на 5-15, 30-55 и 40-7С& соответственно степени эродированности (Научные основы эффективного применения удобрений,1983). Повышение плодородия этих почв путем оптимизации их агрохимических свойств является одним из перспективных направлений агрохимических исследований*

С ростом урожайности сельскохозяйственных культур и увеличен нал насыщенности севооборотов удобрениями роль калийного режима почв в общей сиртеме оптимизации минерального питания растений проявляется все более отчетливо (Микеев В*Г.,1986.Державин Л.М. ,1987). Дифференцированный подход к определению условий и факторов оптимизации калийного режима, более полно учитывающий зональные его особенности и исходный уровень показателей плодородия почв разных степеней эродированности позволит повысить эффективность калийных удобрений на этих почвах и их потенциальное плодородие.

Цель и задачи исследований - изучение условий и факторов оптимизации калийного режима типичных черноземов разной степени эродированности в целях более рационального их использования и более эффективного применения калийных удобрений.

.... 3-23от.

' V • •• >

; . - . ■■ .V-1 * ■- ■ \

... ■ ; <

Дня достижения намеченной цели решались следующие основные вопросы:

- подучить адекватные уравнения связи урожайности зерновых культур и агрохимических показателей плодородия типичных черноземов, позволяющие дифференцировать оптимальные уровни содержания обменного калия в этих почвах в соответствии с уровнем заданной урожайности и агрохимических показателей свойств почв;

- изучить влияние агрохимических к физических факторов на равновесные уровни обменных и подвижных форм калия в типичном черноземе после внесения калийных удобрений;

- определить удельные затраты калийных удобрений для увеличения содержания подвижного К<>0 на I ыг/ЮОг на черноземе типичном разной степени эродированности с раэны* исходны* содержанием подвижного калия.

Научная новизна исследований. Впервые для типичных черноземов разных степеней эродированности на основе значительного статистического материала получены регрессионные уравнения связи урожайности зерновых культур с агрохимическими показателями свойств почв, на основе которых разработаны нормативные таблицы . возможной урожайности зерновых культур при соответствующих значениях содержания обменного калия и других агрохимических показателей свойств почв.

Получена теоретическая зависимость содержания обменного катя в почве от ^изико-химических и агрохимических свойств почв, в результате идентификации которой определены удельные затраты калийных удобрений с учетом содержания в почве гумуса и- исходного содержания обменных фор« калия.

На основе математического моделирования закономерностей

превращения калийных удобрений в почве обоснован способ создания заданного уровня обменного или подвижного калия в почве с учетам её к&лийфиксирущей способности. На этот способ получено положительное решение на изобретение.

Практическая ценность работы.

1. По результатам исследования разработан нормативный материал по определению оптимальных уровней обменного кадия в почве, & также по удельным -затратам калийных удобрений, который использовался в методических рекомендациях по оптимизации агарсхиыи-ческих свойств черноземов Курской области.

2. Обоснован экономически эффективный способ создания заданного уровня подвижных форм калия в почве, который повышает точность расчета hojm калийных удобрений для достижения этого уровня в 1,6 раза.

Апробация. Результаты исследований были доложены на Всесоюзной школе молодых ученых и специалистов (Курск, 1982), на конкурсе "Сельскохозяйственная наука - производству" (Курск, 1987), на конференции "Проблемы повышения плодородия почз в условиях интенсивного земледелия" (Москва, 1983), на координационноы совещании "Модели состояния и управления плодородней почв" (Москва, 1988).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей и подучено положительное решение на изобретение.

Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, предложений производству, списка литература и приложения. Содержит /^страниц машинописного текста, £ рисунков, таблиц и ¿У приложений. Список литературы включает наименований [из них на иностранных языках -33 ).

ОБЪЕКТ И .МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились на производственных участках хозяйств Медвенского и Рыльского районов Курской области, а также в опт ном хозяйстве ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии в 1980-1987гг. Территория района исследований по климатическим, растительным, почвенным и геоморфологическим характеристикам является типичной для территории Центрально-Черноземных областей. Преобладающими почвами являются типичные черноземы разной степе- -ни эродированностк.

С целью получения устойчивых адекватных связей урожайности зерновых культур с агрохимическими показателями свойств типичных . черноземов использовали выборки сопряженных значений исследушых показателей, полученные по данным микрополевого опыта, методом учетных площадок и результатам многолетних полевых опьггоэ с удобрениями по ЦЧЗ.

Микропояевой опыт проводился по известной методике (Липкина Г,С 1978,1900) с целью выбора агрохимических показателей, позволяющих: сделать наиболее комплексную оценку агрохимического состояния пахотного слоя типичных черноземов. Для исследования использовали 26 образцов с разными уровнями агрохимических показателей свойств почв, Повторность опыта четырехкратная. Севооборот культур следующий: овес (сорт Мирный), озимая пшеница (сорт Мироновская 608).Сахарная свекла (сорт Льговская односемянная 52), ячмень (сорт Карина). . Удобрения в форла 40% калийной соли вносили в расчете на площадь сосуда,

В образцах почв перед закладкой опьгга определяли (Агрохимические методы исследования почв, 19*75): гидролитическую кислотность, по Каппену, гранулометрический с о стал, по Кащ: неколу, со- у.

держание обменных катионов Са и Mtj. , в I м растворе НС& , содержание гумуса, ло Тюрину, емкость поглощения, по Бобко и Аскина-зи, рН солевой выт.такй, щелочногидролиэуемый азот, по Корн$млду, фосфор подвижный, по Чирикову,степень подвижности фосфатов, в СаСЬg, емкость поглощения фосфатов, по Аекинази и Гинзбург, кали?, влдор-а^гооримый, по Александрову, калий обменный, по Масло-вой, калий подвижный, по Чирикову, калия необменный, по Пчелки-ну, степень, подвижности калия, в СаС&2» сушу поглощенные оснований, по К&ппену-Гильковицу, аэог нитратный, по Граадоаль-Ляжу, нитрификационнуа способность, по Кравкову, В ходе проведения опыта ежегодно в почвенных образцах, отобранных после посева на глубину пахотного слоя определяли: рНсол , щелочногидролизуемый азот, по Корнфилду, фосфор и калий подвижные, по Чирикову, калий обменный, по Масловой.

Методика проведения исследований методом площадок на хозяйственных посевах описана Кулаковской Т.Н. (1965,1960) и Лишенной Г.С. {I960). Всего исследовано 25 производственных участков с-зерновыми культурами по 25-35 вариантов в каждом.

Дефицит экспериментальной информации по типичным черноземам восполнялся использованием результатов семи многолетних полевых опытов на черноземах (Гриб Н.И.»Горобец Н.Ф. и др., 1978, Алексеева Е.Н., 1978, Шагаев В.Я., Михайлина В.Н., 1978, Леонтьев АХ , 1978, Макаров Р.Ф., Архипова В.В., 1981,1986, Бердпиков А,М.t Хиленко А,Г. и др., 1983, Тибирькова Г.Л., 1983).

С целью выявления закономерного действия исследуемых показателей плодородия на величину урожайности при обобщении данных, получэгэик методом учетных площадок, а также результатов многолетних опытов, проводили совместную статистическую обработку

участков (опытов) с принятой в статистике предварительной нормировкой показателей. Полученные таким образом выборки с большим количествам вариантов обрабатывали методом регрессионного анализа с последовательные исключением незначимых факторов.

С целью изучения влияния агрохимических и-физических факторов на равновесные уровни содержания обменных и подвижных фо(м калия после внесения калийных удобрений проводили лабораторные и ыикрополевой опыты.

Микрополевсй опыт закладывался по плану Бокса-Бонкина (Вознесенской В.А., 1974) размерности 3x3x3 в двухкратной повторное-ти. Б схему опыта были включены основные факторы, которые изменяются в пределах одного склона и влияют на степень обогащения почвы подвижными формами калия: исходное содержание подвижного К20, содержание гумуса, доза калийных удобренил (в форме 40% калийной соли). В исходной почве перед закладкой опыта определяли: рНС0Л_, содержание гумуса, по Тюрину .подвижные фосфор и калий» по Чкрккову, степень подвижности калия, в СаС^. Анализы последними двумя методами проводили ежегодно.

Лабораторные опоты проводили по общей методике определения, фиксирующей способности почв методе« компостирования почвы с калийными удобрениями (Медведева О.П., 1963), Для решения каждой конкретной задачикпольэовали схемы опытов, включающие факторы: доза калийных удобрений, исходное содержание подвижного калия, содержание гумуса, температура, влажность и другие, - с соответствующими схемам опытов уровнями факторов и условиями компостирования.

Результаты всех лабораторных и микрополевых опытов обрабатывались методом дисперсионного и регрессионного анализов.:

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ

Е соответствии с общей схемой моделирования и управления почвеннш плодородием оптимизация калийного режима почв требовала решения следующих основных вопросов:

I/ выбор агрохимических показателей свойств почв, характеризующих состояние основных почвенных режимов и определение оптимальных значений показателей калийного режима для достижения заданной урожайности сельскохозяйственных культур с учетом уровней отобранных показателей;

2/ достижение установленных оптимальных значений показателей калийного режима путем рационального внесения калийных удобрений.

I Этап. Определение оптимальных уровней содержания подвижного калия в типичных черноземах.

С учетом парных и частных коэффициентов корреляции мезду агрохимическими показателями, характеризующими основные почвенные режимы в типичных черноземах и распределения доли вкладов их в варьирование урожайности сельскохозяйственных культур, а также возможности контроля со стороны агрохимслужбы, по влиянию на урожайность вьщелены следующие показатели; рНС0Л>, содержание гумуса, по Тюрину, гидролиэуемый азот, по Корнфилду, подвижные фосфор и калий, по Чирикову.

Наиболее устойчивое влияние на величину урожайности зерновых культур из числа отобранных оказали факторы: содержание гумуса, подвижные форды фосфора и калия. Наибольшую значимость в описании варьирования урожайности имели: факторы содержания гумуса (Г), подвижных форм фосфора СР) и калия (К), их квадраты,

соответственно Р'* и К*", а также взаимодействия факторов содер-

.

Значимые коэффициенты уравнения связи урожайности зерновых культур с агрохимическими показателями свойств почв (по дакни* микрополевого опыта, метода учетных площадок и многолетним полевьм опытам с удобрениями),

Члекы 1 г Коэффициенты уравнений связи !

уравне- 1--------------- -- —■■ ———-I— -..........I

ний Шикрополе- ! Метод учетных I Многолетние опита ! связи !вой опыт, ! площадок ! с удобрениями I

¡озимая пае-!-1-!—-- !

!ница - (озимая 1 ячмень 1озимая !озимая пше4-( 1пшешца ! !пшеница !ница и яч-1

! -11 ! 1мень I

Г - 1,5 1.5

р 1,87 ' ■ 3,57 3,12 -

к » - . ' - ' 3,37 -

I* -0,0076 -0,016 -0,022 -0,08 -0,007

к2 -0,0071 . -0,040 -0.014 ■ -0,08 -0,03

ГР -0,14 -0,38 -0,046 -

гк 0,11 0,33 0,184

■ .ж . - - -0,046; 0,065

Се. член ! ' 0,96 . 24,91 22,76 -26,5 18,4

Коэф.мн. кор. 0,96 0,34 0,32 0,45. 0,47

Уровень значимости 0,001 0,01 0,01 0,01 о,оо:

жания гумуса и подвижного фосфора, содержания гумуса и подвиж-'' кого калия, содержания подвижных фосфора и калия. При этом направленность коэффициентов, а тахже их соотношение не изменялись, что позволяет сделать вывод о закономерно« характере связи исследуемых показателей с урожайностью !ТаблЛ).\

д очных учетов (слабоэродированный типичный чернозем, содержание гумуса 5,5-д).

Отрицательные значения коэффициентов при квадратах факторов содержания подвижных фосфора и калия указывали на существование зоны оптимума по этим показателям, соответствующей максимальной урожайности, а также на существование оптимальных значений каждого из факторов при фиксированных значениях остальных. Это наглядно демонстрируется на изоквантах урожайности зерна ячменя в зависимости от содержания подвижных форм фосфора и калия (Рис. I). При изменении содержания подвижник Р^О^ и К^О от 5 до 30 ыг/100г максимально возможная урожайность зерна ячменя возрастала от 341 до 629 г/м2.

Совместное влияние факторов содержания гумуса и подвижного калия удобно проследить поизоквантам урожайности зеленой массы

Рис, 2. Изокванты урожайности зеленой массы овса (г/сосуд) в зависимости от содержаний iywycâ и подвижного калия /по дан-ньи ыикрополевого onitfà; 1983г./ (содержание подвижного PgÛg 22,2 мг/ХООг, щел o*Jîh от ид ролиэувмог о азота 12,8 мг/1кг),

овса от этих показателей (Рис.2). Зона оптимума в этом случае достигается при одновременном увеличении содержания гумуса и подвижного калия, то есть с возрастанием значений этих факторов урожайность зеленой массы овса увеличивается. Таким образом. характер взаимного влияния фахторов содержания подвижных $oï»f фосфора и калия, а также содержания гумуса и подвижного 4 «алия на величину урожайности, полностью соответствуя закону иинимума факторов, показывает, что при заданных значениях содержания гумуса и подвижного фосфора увеличение содержания подвижного калия вызывает возрастание урожайности сельскохозяйственных культур до определенного предела, который зависит от

-/О-

Урожайность зерна ячменя

{г/м) в зависимости от содержания в почве подвижных форм калия при заданных значениях подвижного фосфора и гумуса /метод площадочных учетов/

Степень эро- ! Содер- ! Содер-

дированности I жание ! жание

типичного I гумуса ! РрОс

чернозема I /по Тю- ! /по^и-

( ршу/,% ( рикову/.

! ! мг/ЫОг !

Содержание К^О/по Чири-кову/, мг/10сг

5 10 15 20 25 30

Среднеэиоди- 4 5 320 350 370 380 380 380

рованный 10 370 400 420 430 430 430

' 15 410 440 450 470 470 470

20 440 460 480 490 500 500

25 450 480 500 510 520 510

30 460 480 500 520 520 520

Неэрадирован- 6 5 340 380 420 450 470 490

ный 10 380 420 460 490 520 530

15 410 460 500 530 550 570

20 440 480 520 550 570 590

25 450 490 530 560 590 600

30 450 500 530 560 590 600

уровней факторов содержания гумуса и подвижного фосфора, а затем уменьшается.

С увеличением степени эродированности почвы от неэродиро-ванной к сильноэродированной оптимальные значения подвижного К^О, позволяйте подучить максимально возможную урожайность зерновых культур, снижались на 1955. Уменьшение оптимальных значений подвижного калия и урожайности связано с лимитирующим влиянием пониженного уровня почвенного плодородия на эродированных почвах, преяще всего, снижением в них содержания гумуса.

Урожайность зерна озимой пшеницы (ц/га) в зависимости от содержания в почве обменного калия при заданных значениях подвижного фосфора /по результатам исследований в длительных опытах с удобрениями на черноземах/.

[одиижный РоОс ! Обменный К20 /по Масло в ой/, мг/100г

'по Чирикову/т '---

игЛООг ! 5 10 15 20 25

5 27,9 28,8 28,3 26,5 23,5

10' 27,4 30,6 32,7 33,5 33,1

15 24,0 30,2 34,9 38,3 40,4

20 19,7 - 27,7 35,1 40,9 45,6

В соответствии с полученными уравнениями регрессии (Табл.I) рассчитывались таблицы урожайности зерновых культур в зависимости от степени эродированности почвы, содержания гумуса и подвижных форд фосфора и калия (аналогичные таблицам 2 и 3), которые служили материалом для определения ориентировочных нормативов оптимальных уровней подвижного и обменного калия для получения заданной урожайности эерновьк культур на типичных черноземах разной степени эродированности, с различным содержанием гумуса и подвижного фосфора.

По данным таблицы 3 максимально возможная урожайность зерна озимой пшениц (по данньм многолетних полевых опытов с удобрени* яли на черноземах) при заданном уровне подвижного фосфора достигается при оптимальном соотношении его с уровнем обменного калия. В данном случае величина этого соотношения равна 0,8. Поэтому оптимальное значение обменного К^С, обеспечивающее усредненный

максимальный урожай озимой пшеницы в оптах'45,6 ц/га СТшЗл.З) составляет 25 мг/100г при содержании подвижного Р2О5 20 мг/1С0г.

Таким образом, на основе анализа статистических снязей урожайности зерновых культур с агрохимическими показателями свойств .почв установлено, что для получения максимальной урожайности на конкретном рабочем участке необходимо создание оптимального уровня подвижного калия, который определяется степень» эродиро-ванности почвы, содержанием гумуса и необходима оптимальнш соотношением мевду содержанием подвижного калия и фосфора в этой почве.

- 2 Этап. Создшше оптимальных уровней калия в типичных черноземах разной степени эродированности.

При рассмотрении механизма трансформации форл калия в почве ввделены два основных звена, которые в наибольшей степени определяют изменение доступности этого элемента питания для растений после внесения калийных удобрений:

(I) Кд к ■

* *

где Кв - калий почвенного раствора; К - калий почвенного поглощающего комплекса СПОК); Кф - калий,фиксированный в ыежпакетнык промежутках глинистых минералов, и - константы скоростей процессов фиксации и высвобождения соответственно,

В соответствии с результатами лабораторных опытов по изучению влияния агрохимических и физических факторов на динамику содержания обменных форл калия после внесения калийных удобрений подтверждено значительно более медленное протекание реакции фиксации (£} в типичных черноземах по сравнению с реакцией обмена

С.

о о

40

30

а: зз 8

20

10

10 20 30 40 Время, сутки Рис.3. Изменение обменных форм калия с течением времени для трех уровней удобренности; * - без удобрений, & - первый уровень удобренности (9,5 мг/100г), о - второй уровень удобренности (18,0 мг/100г) /исходное содержание обменного 20 иг/100г/.

калия в ППК (I), а также существенное влияние на установление равновесия в реак1$-ш (2) фактора высушивания почвы до воздушно-сухого состояния.

Исследование в лабораторных условиях характера связи содержания обменных форм калия (К) и времени (£ ) после внесения калийных удобрений показывает, что она, как правило, имеет вид-зату-

хающей экспоненты: СЗ)

где Л К - исходное содержание обменных форы калия в мо-

мент времени £ =0; оС - константа, характеризующая буферную спо-

ЧЧ-.

собносгь данной почвы и скорость установления в ней равновесного состояния; - равновесный уровень обменного калия в почве.

Типичные зависимости содержания обменных форм калия от времени приведены на рис, 4. Такое (экспоненциальное) изменение содержания вещества от времени характерно для обратимых реакций первого порядка, аналогичных (2).

Рассмотрение закономерностей обмена реакции (I) и кинетики реакции фиксации-высвобождения (2) позволило установить, что внесенный в почву калий удобрений ( будет перераспределен

в результате процесса фиксации между обменными и фиксировавши фобами в соответствии с величиной показателя ({иксации-высвобож-дения А : (4)

где и Хр _ исходное содержание обменных и фиксированных форы

о

калия в почве; Д - показатель, характеризующий реакцию фиксации-высвобождения (2) и определяемый через отношение константы скорости фиксации ( ) к сумме констант скорости фиксации я скорости высвобождения ( )

С учетом особенностей калийного режима черноземов получена теоретическая зависимость накопления обменных форы калия от физико-химических и агрохимических показателей свойств почв:

(6) г~/г0 «

где Г - содержание гумуса; ^ - коэффициент пропорциональности, характеризующий реакцию обмена катионов (X).

Подученная теоретическая зависимость хорошо согласуется с результатами проведенных лабораторных опытов, в которых изучали влияние факторов начального содержания обменного и подвижного калия в почве, содержания гумуса,,дозы калийных удобрений, органи-

ческих остатков, температуры и влажности на равновесное содержание обменных и подвижных форм калия в черноземах типичных-разной степени зродировашости.

Наибольший вклад в дисперсию накопления калия удобрений оказали факторы: доза калийных удобрений - частные коэффициенты корреляции 0,45-0,67; содержание гумуса - частные коэффициенты кор-релящи -0,15 —0,08; начальное содержание калия в почве -частные коэффициенты корреляции 0,72-0,79, Уровень значимости связей - 0,001.

Значительно меньшее влияние на накопление подвижного калия в почве оказали факторы температуры С 1 и влажности

С % =-0,13). По результатам дисперсионного анализа лабораторных опытов изменение этих факторов определяло соответственно 1,8 и 1.7% варьирования накопления подвижных форм калия. При этом на факторы степень эродированности и уровень удобренности приходилось соответственно 16,4 и 63,2^ варьирования.

Идентификация теоретической зависимости (б) по данным проведенных опытов позволила дифференцирован; уровень накопления подвижных и обменных форм калия в почве после внесения калийных удобрений в зависимости от степени эродированности почвы, содержания в ней гумуса и подвижных (обменных) форт калия. Установлено, что с увеличением степени эродировашости типичного чернозема от неэродированнсго до сильноородированного, увеличением со*

держания подвижного К^О от 5 до 18 мг/Ю0г удельные затраты калийных удобрений увеличивался аг24'до III кг/ra д. б, (Табл.4). Это свидетельствует об усилении процесса фиксаций калия при соответствующих изменениях исследуемых факторов, которые в этом случае являйте.-: "оспенными показателями кшшйфиксирующей способности

Удельные затраты калийных удобрений (кг/га д.в.) для увеличения подвижного калия на I мг/1С0г в черноземе типичном разной степени эродированности.

! ! Начальное содержание подвиге-

Степень эродирован- ! Содержание I ного К20(по чирикову),мг/100г

ности чернозема ! гумуса,% !---

типичного 5 ! 5 10 15 18

Си ль ноэродиро в анный ■ 3 29 40 71 III

Средне- и слабо- 4 27 39 63 91

эродированный ■ 5 26 36 59 77

Незродированный 6 25 : 33 53 ' 67

7 ' ■ 24 32 49 59

почвы.

Непосредственной характеристикой этой способности почвы является выявленный показатель (фиксации-высвобождения £ , оценивающий перераспределение внесенных калийных удобрений между обмен-нши и фиксированными формами калия.

Анализ уравнения (4) позволяет получить доступный в практически исполнении способ определения показателя уЗ в двух последовательных вытяжках;

(?) : = . где ; ^о - исходное содсряаниз подвижных (обменных) форм К^О.» определенное в навеске почвы известньм методам, мг/100г; содержанке подвижных (обменных) форл К^О, определенное тем же методом в той же навеске почвы после ее высушивания, мг/ЮОг.

Теоретически значение показателя р может изменяться от О при до I при Л!^ . Чем меньше значение £ , те»

большей буферной способностью в отношении калия обладает данная почва.••• ;

Следовательно показатель отражает буферные свойства почвы в отношении калия, что подтверждалось данными лабораторного опита, в котором проводилось сопряженное определение буферной способности почвы в отношения калия по отсму показателю и методом Бекетт (РВС^) на двадцати образцах почв с разным исходным уровнем плодородия, между исследуемыми показателями установлена значимая корреляционная свлзь ( Z = - 0,63).

Таким образом, предложенный показатель фиксации-выевобобщения fi может характеризовать фиксирующую и буферную способности . почвы в отношении калия. Используя его можно определить норму ка-калийных удобрений СН), необходимую для создания заданного уровня калия в почве СКзад ) с учетом её калнй^ксирутацей способности (8), а также прогнозировать уровень обмегшьрг (подвижных) форм калия в почве (Кпр ) при внесении калийных удобрений {Д) по соответствующим формулам:

( 8 ) Н = С {- Го)/А

С 9) ~ Л'о + /с ,

где К0-исходное содержание KgO в почве, мг/ЮОг; С - коэффициент перевода мг/ЮОг в кг/га д. в.

Апробация и экономическая оценка оптимизации калийного режима типичных черноземов разной степени эродированности.

Апробация полученной по данным полевых опытов модели связи урожайности зерновых культур с агрохимическими показателями плодородия проводилась на независимых статистических данных, предс-тавлящих собой средневзвешенные значения показателей 101 колхоза двенадцати районов Курской области и соответствующие средние значения урожайности зерновых культур за 1985 и 1986 годы. В це-

лях анализа адекватности уравнения связи использовали несколько статистических тестов С ЛгёОЮУ ,1985) из системы критериев адекватности моделей.

Установлена высокая степень качественного соответствия предложенной модели с н&туральнши значениями средней урожайности зерновых культур в колхозах и возможность прогнозирования урожайности на основе имеющихся уровней агрохимических показателей свойств почв.

В соответствии с проведенной проверкой работоспособности предложенного способа определения затрат удобрений в лабораторных условиях учет калийс[иксирущей способности почвы при расчете норм калийных удобрений позволил увеличить точность создания заданного уровня калия в почве в 1,6 раза.

Оценка экономической эффективности способа создания заданного уровня калия в почве проводилась по даннш полевого опыта. В качестве варианта сравнения был взят расчет норм внесения удобрений при комплексном агрохимическом окультуривании полей (Иетодическиа указания по комплексному агрохимическому окультуриванию полей, 1962). Уменьшение ошибки в создании заданных уровней калия позволило получить ожидаемый годовой экономический; эффект от 4,41 до 8,41 рублей в расчете на один гектар пашни, Условно чистый доход на один рубль дополнительных затрат на проведение анализа составил от 33,9 до 64,7 рублей..

ВЫВОДЫ

I, Установлена положительная корреляционная связь урожайности сельскохозяйственных культур с содержанием обменных форм калия в эродированием типичном черноземе с коэффициентом парной

корреляции 0,64-0,79.

2. Оптимальные дал зерновых культур уровни обменного (подвижного) калия б почве зависят от степени её эродироЕанности,содержания гумуса и подвижен форгл фосфора. С укеньсением степе! и эродированности почвы от сильноэродированном доя неэродироиашой, увеличением содержания гумуса от 3 до 6% и подвижного Р20§ от 5 до 20 нг/ЮОг оптимальные уровни обменного К20 увеличиваются от

5 до 25 мг/100г с соответствующим возрастанием возможной урсяаЯ-ности зерновых культур от 60 до 100£ от максимальной,

3, Разработана модель связи урожайности эернозых культур

с содержанием в почве гумуса, подвижного фосфора и обменного калия, в соответствии с которой оптимальнее уровни обменного калия дифференцируют с я в зависимости от уровней исследуем£ге факторов. : Адекватность модели установлена с использованием критериев адекватности нз независимых статистических данных 101 колхоза Курской области,

4♦ Равновесные уровни содержания обменных (подвижных) форм калия после внесения калийных удобрений а почву зависят от степени её эродированности, исходного содержания этих фор* калия и дозы калийных удобрений. Изменение этих показателей определяет соответственно 7-28, 40-85 и П-65% варьирования приростов содержания обменных форы калия от удобрений,

5. Зависимость содер(!сания обменных .форы калия от времени после внесения калийных удобрений имеет вид-затухающей экспоненты, Поэтому в качестве физико-химической модели процесса фиксации калийных удобрений в первом приближении рассматривается обратимая реакция первого порядка.

6. Получена теоретическая зависимость приростов содержания

-го-

обменных форм калия в почве (1^) от дозы внесенных калийных удобрений ( Д К), исходного содержания обменного (К0) и фиксированного (Kj0) калия, содержания гумуса (Г) и констант, характеризующих реакцию фиксаа^и-высвобовдения С ß 1 и реажцш обмена калия в почвенном поглощающем комплексе ( У1 ): (10) ^

7. Затраты калийных удобрений для повышения содержания подвижного калия 8 эродироважьв: типичных черноземах увеличиваются от 24 до III кг/га д. в. с увеличением сгепени эродированности почвы (уменьшением содержания гумуса) и увеличением исходного содержания подвижного калия. Для определения затрат удобрений разработана соответствующая нормативная таблица. .

8. Обоснован доступный в практическом использовании способ оценки буферной и фиксирующей Спочобности почвы в отношении калия . по содержанию обменного- (подвижного) калия в двух последовательных аналогичных вытяжках с промежуточным высушиванием навески

.; ПОЧВЫ. . '

9. Получены расчетные формулы для прогнозирования равновесного содержания обменного (подвижного) калия в почве^Кдр ) после внесения калийных удобрений (Д), а также для определения затрат удобрений (ГО при достижении заданного уровня обменного (подвижного) калия С^зад ) с учетом калийфиксирущей способности почвы:

(in- XV- e ^ " 1 :

■ (12) // =

где К0 - исходное содержание KgO в почве.мг/ХООг; С;- коэффициент перевода мг К^О в кг/га д.в. .

10. Оаябка прогнозирования равновесного содержания подвижного. калил после внесения калийных удобрений с учетсм показателя

фиксации-высвобождения составляет 4,8Î, что в Г,5 рада меньше по сравнению с расчетом содержания подвижного калия по нормативам.

И, Создание заданного уровня содержания подвижного калия в почве о'учетом показателя фиксации-васвобоадедая J} обеспечивает экономический эффект от 4,41 до 8,41 рубля в расчете на I гектар пашни,

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Оптимальный -значения обменного калия в типичных черноземах для получения разного уровня урожайности зерновых культур рекомендуется определять для конкретного рабочего участка в соответствии с ориентиревочндаи нормативными значениями агрохимических показателей (Табл.5) или по уравнение связи урожайности эерновых культур СУ) ; с содержаниш гумуса (Г), подвижного фосфора (Р) и обменного, калия С К);

: (13) У—26,5+3,12P+3,37К-С,08Р2-0,СШг-0 ,C45FKtI,5Г, с учетом оптимального соотношеш(я меаду подвижными формами фосфора и обменного калия СРД) равного 0,8.

2. Нормы калийных удобрений для достижения заданного уровня' содержания подвижного калия в почве предлагается диф^йренци-

» • • "

ровать в зависимости от степени эродированности почвы, содержания гумуса и исходного содержания подвижного калия в соответствии с разработанными нормативами удельных затрат калийных удобрений (Табл.4).

♦

Ориентировочные оптимальные уровни содержания обменного калия в типичном черноземе для возможной урожайности зерна озимой пшеницы (по данным многолетних полевых опытов, 1952-1983гг.)

Шодвйжный Р20д{по Чирикову),мг/10Сг

. : _ 1 5 ^ 10 15 20

Оптимальное содержание обмен-! б 13 19 25

кого К20Спо Масловой),мг/1ССг!

Возможная урожай- Е I I 24 ■ 29 36 42

ность зерна ози- !-------—----------------------

мой пшени:у,ц/га ! 2 | 28 33 40 46

■ Примечание, I - содержание гумуса 3,555; 2 - содержание гумуса 6,0(6

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

I- Болдырева Т.Е. Элементы моделирования процесса накопления подвижного калия в эродированных почвах // Тез. докл. Всес. школы молодых ученых, 8-14 июля 1982г. - М., 1982. - С.70-71.

: 2. Чуян Г.А., КаршнецТ.В. Некоторые закономерности накопления калия в черноземных почвах // Научно-технический бюллетень ВНИИЗ и ЗПЭ. -Курск, 1986. - Вып.2/49. - С.48-52.

3, Чуян Г.А., Бойченко З.А., Карпинец Т.В. Методические подходы х управлению агрохимическими показателями плодородия почв // Научно-технический бюллетень ВШИЗ и ЗПЭ. - Курск, 1987. - Вып.2/53,-С.40-441 .

4. Карпинец Т.В. Создание заданных уровней калия в почве с учетом ее калияфиксирущей способности // Тез докл. конф.

"Ра» молодых ученых и специалистов 9 развитии агропромышленного

комплекса" 24-25 марта 1988г. - Свердловск, 1988.-.С.21.

-м-

5. Оптимальные уровни подвижного фосфора и калил в типичных

Всес. научно-технич. конф. "Проблемы повышения плодородия почв в условиях интенсивного земледелия" 23-25 мая 1988г. - -И., 1988. - С.55-56.

б. Изобретение "Способ создания заданного уровня калия в , почве". Заявка ]? 4050956/30-15 от 07.04.86 (в соавторстве). ;

черноземах разного исходного уровня плодородия // Тез докл,

Л-77706 28.10.88 г. Объем С/г п. л.

Заказ 2653.

Тираж 100

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

Бесплатно