Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Оптимизация минерального питания сои на черноземных почвах южной лесостепи Западной Сибири

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Воронкова, Наталья Артемовна, Омск

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

СИБИРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах рукописи

ВОРОНКОВА НАТАЛЬЯ АРТЁМОВНА

ОПТИМИЗАЦИЯ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ СОИ НА ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВАХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

06.01.04 - "Агрохимия"

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук,

старший научный сотрудник И.Ф.Храмцов

Омск 1998

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ...................................................................................................3

1. Обзор литературы ..............................................................................8

2. Условия и методика проведения исследований ..........................24

2.1. Условия проведения опытов ............................................................24

2.2. Методика проведения исследований ..............................................33

3. Особенности формирования урожая сои под влиянием удобрений............................................................................................37

3.1. Формирование надземной массы ......................................................37

3.2. Структура урожая ..............................................................................43

4. Влияние минеральных удобрений на урожайность сои ..............57

4.1. Действие и последствие минеральных удобрений

на урожайность сои..........................................................................57

4.2. Влияние минеральных удобрений на качество семян сои..........60

4.3. Влияние бактериальных и микроудобрений на продуктивность сои..........................................................................65

5. Особенности потребления соей элементов минерального питания..................................................................................................69

5.1. Содержание элементов питания в растениях сои ......................69

5.2. Вынос элементов питания растениями сои ..................................76

5.3. Использование растениями сои элементов питания из

почвы и удобрений ............................................................................89

5.4. Химический состав листьев растений в связи с применением удобрений ....................................................................94

5.5. Оптимальные уровни и соотношения элементов

питания в растениях и их связь с урожаем ..............................103

6. Отзывчивость сортов сои на минеральные удобрения ..............115

7. Биологическая активность почвы ..................................................126

7.1. Влияние минеральных удобрений на численность

и активность почвенных микроорганизмов ..................................126

7.2. Симбиотическая азотофиксация клубеньковых бактерий культуры сои в зависимости от удобрений ................................133

8. Экономическая и биоэнергетическая оценка применения

минеральных удобрений под сою....................................................139

8.1. Экономическая оценка ......................................................................139

8.2. Биоэнергетическая оценка..............................................................141

Выводы............................................................................................................144

Предложения производству ........................................................................146

Список использованной литературы ........................................................148

Приложения ....................................................................................................169

Введение

Соя является важнейшей белково-масличной культурой^ имеющей широкое распространение далеко за пределами региона своего происхождения.

Мировое производство этой культуры постоянно увеличивается, что объясняется возрастающим спросом на растительные масла и белка. Наиболее быстрыми темпами растет возделывание сои в странах Северной и Южной Америки, особенно в США, Бразилии и Аргентине. В России основными районами соесеянья являются Дальний восток, Кавказ и частично Поволжье. О перспективах возделывания сои в Западной Сибири показывают данные В.П.Черноголовина (1954), Н.И.Вася-кина, В.Н.Решетникова (1982), В.М.Зерфуса и др.(1997). Гидротермические ресурсы региона достаточны для возделывания скороспелых сортов, о чем свидетельствует положительный опыт СибНИИСХоза и Сибирской опытной станции масличных культур. Средняя урожайность сортов сои селекции СибНИИСХоза за 1963-1984 годы составила 1.2-2.0 т/га, что эквивалентно по белку, 1.9 т/га гороха и 3.63.8 т/га ячменя.

Роль и значение этой культуры в сельскохозяйственном производстве трудно переоценить. Интерес к сое обусловлен высококачественным составом ее семян^содержащим в зависимости от сорта и условий произрастания 35-55% белка, аминокислоты которого усваиваются на 90%, 17-27% жира, 25-27% углеводов, витамины и фосфати-ды.

Белок сои хорошо сбалансирован по аминокислотному составу, потому относится к числу высокоценных. Он с успехом может заменить рыбную и мясо-костную муку, а также белок, полученный путем микробиологического синтеза (В.И.Заверюхин, 1980). При этом нель-

зя не учитывать преимущества сои, как источника кормового белка. Резервом повышения сбора кормового белка является как расширение посевных площадей, так и увеличение урожайности зернобобовых культур. Рост продуктивности сои возможен при внедрении новых урожайных сортов, совершенной технологии и рациональных приемов применения удобрений.

Среди агротехнических мероприятий,направленных на повышение урожайности сельскохозяйственных культур в Западной Сибири, минеральные удобрения имеют решающее значение (А.Е.Кочергин, О.В. Сдобникова 1973; Г.П.Гамзиков, 1971, 1981; Ю.И. Ермохин, 1995; В.П.Кормин, 1989; И.Ф.Храмцов, 1984, 1997). Важным приемом эффективного использования минеральных удобрений является выбор оптимальных доз и сочетаний элементов питания.

Недостаточный уровень поставок удобрений в земледелие региона служит предпосылкой к поискам таких доз, которые бы позволили при минимальных затратах питательного вещества получить максимальную отдачу дополнительной продукцией.

Немногочисленные исследования по удобрению сои, проведенные в Сибири, свидетельствуют, что эта культура хорошо реагирует на улучшение условий минерального питания ( Н.И.Васякин, В.Н.Решетников. 1982, 1989). Под влиянием минеральных удобрений не только повышается урожайность, но значительно улучшается качество семян (И.Ф.Беликов, 1971; В.Г.Куркаев, 1972; В.П.Толстоусов, 1987).

Однако, этих материалов явно не достаточно для характеристики особенностей минерального питания сои, в частности, слабо изучено влияние минеральных удобрений на урожай и качество семян сои на черноземах Западной Сибири.

Отзывчивость культуры на удобрение во многом определяется возможностями возделываемого сорта. Сорта с невысокой отзывчи-

востью на туки склонны к поражению болезнями, не окупают расходы на удобрения и не могут удовлетворять производство при интенсивном ведении хозяйства.

Перспективы внедрения новых сортов в земледелии черноземной зоны Западной Сибири обуславливают необходимость изучения специфики сортовой отзывчивости зернобобовых культур на удобрения. Соя в этом плане не является исключением.

Решению этих проблем посвящена данная диссертационная работа.

Цель исследований. Целью настоящей работы является разработка приемов оптимизации минерального питания сои за счет минеральных и бактериальных удобрений для повышения урожайности и качества семян на черноземных почвах лесостепи Западной Сибири.

В задачи исследований входило:

- определить действие и последействие возрастающих доз минеральных удобрений на продуктивность и качество семян сои ;

- изучить влияние микро- и бактериальных удобрений на продуктивность сои;

- выявить особенности потребления, использования и расхода элементов питания растениями сои;

- дать сравнительную оценку сортовой отзывчивости сои на минеральные удобрения;

- определить экономическую и биоэнергетическую эффективность применения удобрений под сою.

Научная новизна. Исследованиями на основе полевого многофакторного эксперимента с возрастающими дозами минеральных удобрений установлены основные закономерности действия и взаимодействия азота и фосфора на формирование урожая сои и качество семян. Выявлено, что при возделывании сои на черноземных почвах лесостепи

Западной Сибири второй культурой после пара внесение азотных удобрений под нее неэффективно. Фосфорные удобрения, внесенные в дозах 60-120 кг/га д.в., обеспечивали повышение продуктивности сои на 0.13-0.25 т/га.

Установлено, что, на формирование одной тонны семян сои с соответствующим количеством соломы расходуется от 68 до 84 кг азота, от 12 до 18 кг фосфора и от 41-45 кг калия.

Выявлена сортовая специфика сои по уровню продуктивности и по реакции на применение удобрений.

Сорта СибНИЙК 315 и Омская 4 при общем высоком уровне продуктивности обеспечивали максимальные прибавки семян при внесении удобрений.

Экспериментальный материал, его анализ, обсуждение литературы позволяют вынести на защиту следующие положения:

- особенности действия и последействия минеральных удобрений на продуктивность сои;

- параметры потребления, использования и расхода элементов питания растениями сои;

- приемы эффективного применения микро- и бактериальных удобрений под сою на черноземах Западной Сибири;

- сортоспецифические реакции сои на минеральные удобрения.

Практическая ценность работы. Внедрение разработанных агро-

приемов обеспечит получение в условиях южной лесостепи Западной Сибири, при соблюдении рекомендуемой системы удобрений, стабильных урожаев высококачественных семян сои на уровне 1.5-1.7 т/га, что является надежным источником ценного кормового белка и растительного масла.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований прошли производственную проверку на полях опытно-производственно-

го хозяйства "Омское" СибНИИСХ, (приложение 1).

Разработанные элементы агротехники сои включены в рекомендации по технологии ее возделывания в Западной Сибири.

Апробация работы. „Материалы диссертации были доложены и обсуждены на научно-практической конференции ОмГАУ в 1996 г., на конференции научной молодежи "Молодые ученые в решении проблем Сибирской аграрной науки" (Краснообск, 1997), на научной конференции молодых ученых и аспирантов СибНИИСХ, ОмГАУ и ВНИИБТЖ (Омск, 1998 г.) и на заседаниях научно-технического совета отдела земледелия СибНИИСХ в 1996-1998 гг. и опубликованы в трех работах.

Автор выражает глубокую благодарность за огромную помощь, оказанную при выполнении настоящей работы, научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук И.Ф.Храмцову. Автор искренне благодарит кандидата сельскохозяйственных наук Г.Я.Козлову, О.Ф. Хамову, а также коллективы лабораторий агрохимии, селекции зернобобовых культур, технологии возделывания высокобелковых культур отдела земледелия за ценные советы и практическую помощь в проведении исследований по данной теме.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В связи с возрастающей потребностью в растительном белке и масле для питания человека и белковых компонентов кормовых рационов для животных и птицы очень важное значение имеет использование культуры сои.

Соя - важнейшая белково-масличная культура мирового значения. Ее семена содержат до 55% белка, до 27% масла (Ю.П.Мякушко, 1984; В. С. Ала и др., 1986). По аминокислотному составу протеин сои близок к белку куриных яиц, а масло относится к легкоусвояемым и содержит жирные кислоты, невырабатываемые организмом человека и животных (Д. Аллисон, 1952; В.А. Гордиенко, И.И. Либерштейн, 1969, А.Г.Ефремов, 1994). Благодаря богатому и разнообразному химическому составу, соя широко используется как продовольственная, кормовая и техническая культура. Соевое растение используется не только многосторонне,но и без отходов, т.е. практически на 100%. Она не имеет равных себе в этом отношении. Из семян сои получают продукты для приготовления нескольких сот разнообразных изделий.

В мировой практике соя в основном используется для переработки на масло, а шрот и жмых - для кормовых целей, как ценные высокобелковые добавки к комбикормам. В пищевой промышленности широко применяется обезжиренная соевая мука для приготовления хлебобулочных, крупяных и кондитерских изделий.

Соевое масло находит также применение в мыловаренной и лакокрасочной промышленности. Белковые соевые изоляты потребляются в текстильной, парфюмерной, фармацевтической, бумажной промышленности и для других технических целей (Д. Аллисон, 1952; В.С.Ала, А.Я.Ала и др. 1986).

Потенциальной зоной расширения посевов сои в Западной Сибири

является южная лесостепь, о чем свидетельствует положительный опыт СибНИИСХоза и сибирской опытной станции масличных культур (Н.И.Васякин, В.Н.Решетников, 1982, 1989; В.А.Барсуков, Н.И.Вася-кин и др., 1986).

Первые из известных опытных посевов сои в Сибири проводились в начале 30-х годов в Омской области и на Алтае (М. 3. Журавлев, 1935; 0.П.Картузова, 1935). Позднее на трех сортоучастках Алтайского края было начато изучение небольшого набора сортов. Однако эта попытка была неудачной: изучавшиеся сорта не были достаточно скороспелыми, попадали под осенние заморозки и не давали урожая семян (Н.И.Васякин, 1982).

В дальнейшем изучение сортов сои на отдельных сортоучастках Омской и Новосибирской областей носило эпизодический характер. В итоге В.П.Черноголовин (1954) и В.Б.Енкен (1959) пришли к выводу о возможности и перспективности посевов сои в южных районах Западной Сибири. В опытах, сорта Хабаровская 4, Амурская 42 и скороспелые номера местной селекции обеспечивали получение 1.0-1.8 т/га семян. Известны примеры, когда даже на производственных посевах в районах южной лесостепи Западной Сибири урожайность семян сои составляла 0.8-1.5 т/га (В.В.Рубцова, В.П.Черноголовин, 1954).

В.М.Степанова и Н.И.Корсаков (1977), рассматривая перспективы расширения ареала возделывания сои на европейской части страны отметили, что благоприятные сочетания тепла и влаги для скороспелых сортов по периодам посев-всходы, всходы-цветение, цветение-созревание складываются при среднедекадных температурах воздуха 13, 22, 15°С и сумме осадков соответственно 16, 27, 18 мм.

В условиях Омска сочетание этих факторов по периодам развития сортов сои Омская 3 и Северная 4 складывалось следующим образом: среднедекадные температуры составили 16,22,15°С, сумма осад-

ков - 12, 24, 17 мм (Агроклиматические ресурсы Омской области, 1971).

Тепловые ресурсы лесостепных районов, где сумма температур (свыше 10°С) составляет 1800-2000°С, вполне достаточны для возделывания скороспелых сортов. Соя сравнительно хорошо переносит и обычные для Сибири засушливые условия раннелетнего периода, а критическая фаза плодообразования и формирования семян у скороспелых сортов совпадает с условиями достаточного увлажнения. По средним многолетним данным, сумма осадков за июль-август в лесостепных районах Западной Сибири составляет 120-130 мм, гидротермический коэффициент равен 0.9-1.2, что вполне достаточно для формирования 1.2-1.5 т/га семян сои (В.Б.Енкен, 1959). Эти выводы полностью подтверждаются опытом возделывания скороспелых сортов сои Северная 4 и Омская 3 (Н.И.Васякин, 1982).

Соя не очень требовательна к почве. Для ее роста и развития благоприятны почвы с рН от 5 до 8, а оптимальный - рН - 6.5. Соя вызревает на почвах с неглубоким пахотным слоем, песчаных почвах, но лучше всего развивается на почвах с глубоким рыхлым пахотным слоем, богатым органическим веществом и хорошо обеспеченным кальцием.

Соя отличается специфичностью питания, потребляя на формирование урожая больше питательных веществ, чем многие другие культуры, неравномерно поглощая элементы пищи по фазам развития растения, обладая способностью как бобовая культура ассимилировать азот из воздуха посредством симбиоза (В.А.Гордиенко, И.И.Ли-берштейн, 1969; Н.А.Калинина, 1980; М.С.Кузьмин, 1984, С.А.Титов, 1989; И.С.Панков, 1990).

А.Демалон (1961) отмечает, что при урожайности семян 2.0 т/га соя выносит азота, фосфора, серы, кальция, магния значительно

больше, чем пшеница при урожайности 3.5 т/га и кукуруза - 5.0 т/га, уступая в то же время этим культурам по выносу калия. Среди зернобобовых соя больше, чем другие культуры (горох, вика, кормовые бобы), выносит азота, фосфора, калия и кальция.

В растениях сои обнаружено более 35 химических элементов, значение которых в жизнедеятельности растений еще малоизвестно (Ю.П. Мякушко, 1984).

На формирование одного центнера семян соя потребляет в среднем 8.4 кг азота, 2.3 кг фосфора, 3.7 кг калия (М. С. Арефьева, 1933; В.Т. Куркаев, 1965; А.К. Лещенко, 1978). Почвенных запасов питательных веществ часто недостаточно для удовлетворения этих потребностей, поэтому их недостаток необходимо компенсировать внесением удобрений.

Ведущее место в повышении урожайности зерновых и зернобобовых культур принадлежит минеральным удобрениям.

О высокой эффективности минеральных удобрений в условиях черноземной зоны Сибири свидетельствуют работы многих исследователей (А.Е. Кочергин, 1965; 1972; А.Я . Жежер, 1970; Н.К.Болдырев, 1970; О.В. Сдобникова, 1973; Г.П.Гамзиков, 1971; 1981; Н.Я.Кузнецов, 1976; Н.И. Синягин и др., 1979; И.Ф.Храмцов, 1984; 1997). Этот экспериментальный материал достаточно полно освещает основные особенности применения удобрений под сельскохозяйственные культуры на черноземных почвах Западной Сибири. Вместе с тем, изучению удобрения сои