Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УДОБРЕНИЯ В СЕВООБОРОТЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УДОБРЕНИЯ В СЕВООБОРОТЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ"

Нсязо

ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК имени В. И. ЛЕНИНА

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

На<яравах рукописи

ИВАНОВА Тамара Ильинична кандидат сельскохозяйственных наук

УДК 631.82:631.582:5]9.8

ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УДОБРЕНИЯ В СЕВООБОРОТЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

Специальность 06.01.04 — агрохимия

Г

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени д, тора сельскохозяйственных наук

.МОСКВА —

Работа выполнена во Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно- исследовательском институте удобрен и Л и агроиочвоведения имени Д, Н, Прянлшннкова в 1907—1986 гг.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук В. II, Микнтишеи, доктор сельскохозяйственных наук А. И. Гор бы лева, доктор сельскохозяйственных наук, профессор 8. А, Захаренко,

Ведущее предприятие: БелорусскмЛ научно-исследовательский институт почвоведения и агрохимии.

Защита состоится 1533 г- я № часов

на заседании Специализированного совета Л..020.09.01 Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научио-исслелокательсксго инсгнтута удобрений и а гро почвоведе и я имемн Д. Н. Прянпшннкога (12755Э .Москва, ул. Прянишникова, 51, Сп е ц I г а .™з к-р ов а.н н и .1 сове г ВИУЛ),

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИУЛ.

Автореферат разослан ч 30» ^Рсб&ЯЦ^ г.

Ученьп! секретарь Специализированного совета доктор ссльскохоляйствспних наук

Л. П. ВОЛЛСПДТ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. XXVII съездом КПСС н последующими Пленумами ЦК КПСС предусмотрено дальнейшее увеличение продуктивности и устойчивости земледелия, повышение качества производимой продукции на основе широкого внедрения интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур и расширенного воспроизводства плодородия почв.

Важную роль в выполнении поставленных задач играет химизация земледелия, в особенности эффективное применение минеральных удобрений. Повышение интенсивности применения минеральных удобрений в земледелии требует разработки научно обоснованных оптимальных систем их. применения в севооборотах различных регионов страны.

Оптимизация системы удобрения в севообороте предполагает одновременное получение наилучших в определенном смысле значений различных результативных показателей, характеризующих уровень урожайности, качество продукции возделываемых культур, плодородие почвы, состояние окружающей среды, рентабельность применения удобрений. Один из получивших наибольшее развитие методов решения таких задач основан на математическом описании зависимости результативных показателей от градаций изучаемых факторов. Исходной информацией для разработки математических моделей служат результаты полевых опытов. Однако получить надежные для практического использования математические модели, выражающие зависимость показателей продуктивности сельскохозяйственных культур и плодородия почвы от видов, доз и соотношений удобрений, представляет значительные трудности в связи с недостаточной информативностью большей части существующих длительных опытов. Поэтому разработка методов проведення специально спланированных полевых опытов по изучению эффективности удобрений и совершенствован не на их основе базы исходной информации для разработки оптимальных систем удобрения в севооборотах является важной и актуальной задачей.

Цель н задачи исследований;'Основной целью ■исследований являлась разработка методологии проведения длительных .многофакторных,опытов :с:удобрециями?.швыявление на

их основе возможности оптимизации системы применения удобрений в севообороте с использованием математических моделей.

Предусматривалось решение следующих задач: 1. Экспериментально проверить основные положения математической теории планирования многофакторных опытов, определяющих их точность н информативность в полевых условиях. 2. Исследовать форму математической связи между основными показателями продуктивности сельскохозяйственных культур, плодородия почвы и дозами удобрений. 3. Изучить закономерности Дейстбия возрастающих доз основных видов1 минеральных удобрений')! их различных сочетаний в условиях длительного применения на продуктивность севооборота, урожайность-и качество- продукции; разных 'сельскохозяйственных культур. 4,-Исследовать воздействие погодных условий на урожай" ность,'качество продукции полевых культур и эффективность удобрений. 5. Изучить влияние интенсивного применения, минеральных удобрений в севообороте на: баланс; питательных веществ и плодородие почвы. 6. Дать экономическую оценку эффективности -удобрений при длительном их применении в севообороте. 7. Разработать с помощью математических моделей оптимальную систему применения удобрений .в полевом зернотравопропашном севообороте, осваиваемом на дерпово-подзолистой почве на полях, удаленных, от животноводческих комплексов. : ; *

. Научная новизна. Впервые использована математическая ■теория.планирования многофакторных экспериментов для изучения, эффективности удобрений. Разработаны научные основы постановки полевых многофакторных опытов" с удобрения* ми. Изучена роль главных эффектов и взаимодействий факто-ровразного порядка в оценке действия удобрений. Показано существенное значение метода блоков в повышении точности .Полевого много фактор но го опыта. Определена^ математическая'форма связи между основными показателями продуктивности сельскохозяйственных культур, плодородия почвы; и де-замн удобрений,гчто способствует более полному описанию опытных данных. , . .. ■ •

- .Впервые.на .дерново-подзолистых.почвах изучены;« выражены в-системе математических моделей закономерности действия возрастающих доз'основных видов минеральных удоб-ренийпрн длительном их. применении на продуктивность севооборота, урожайность полевых культур, качество продукции, ■ баланс питательных веществ н плодородие почвы." :

Определен характер отзывчивости культур севооборота.на увеличение доз основных видов минеральных удобрений:!! изменение их соотношения. Установлены особенности действия ■удобрений при низком содержании пит ате л ьн ы хвеществ в почве, заключающиеся в проявлении, высокого положительного 2

взаимодействия между элементами питания удобрений и довольно быстром изменении их эффективности во времени. Это подчеркивает важное значение правильного соотношения доз основных видов удобрений для повышения урожайности.

Исследован характер действия возрастающих доз удобрений и погодных условий на качество зерна озимой пшеницы при возделывании ее после разных предшественников. Определены оптимальные агротехнические условия и дозы удобрений, обеспечивающие получение высокой урожайности зерна с качеством, соответствующим требованиям ГОСТа на сильную пшеницу. Выявлены корреляции между показателями химического состава зерна, его физическими свойствами н хлебопекарными качествами муки.

Установлена зависимость содержания сырого белка в зерне озимой ржи от количества общего азота в растениях в ранние фазы их развития. Определены оптимальные величины содержания общего азота в растениях в зависимости от планируемой белковости зерна.

Показана роль соотношения доз азота и калия для улучшения физических свойств зерна злаковых культур в районах с повышенным увлажнением в период его налива и созревания.

Установлена зависимость содержания крахмала в клубнях картофеля от доз удобрений, количества осадков и температуры воздуха в период интенсивного клубнеобразования, что позволяет прогнозировать качество клубней картофеля при различных сочетауиях факторов.

Изучены особенности баланса питательных веществ в зависимости от доз, соотношений основных видов минеральных удобрений и длительности их применения в севообороте. Определены оптимальные уровни баланса N. Р2О5, КгО, обеспечивающие значительное увеличение продуктивности севооборота, улучшение качества зерна и повышение плодородия почвы.

Дан прогноз изменения фосфатного и калийного состояния дерново-подзолнстых среднесуглинистых слабоокультуренных почв в зависимости от доз фосфорных и калийных удобрений, применяемых в севообороте. Изучена продолжительность последействия разных доз удобрений на урожайность культур севооборота как показателя изменения эффективного плодородия почвы и устойч¡тоста этих изменений во кремеюи.'Выявлена основная причина постепенного снижения эффекта последействия удобрений.

Практическая ценность работы. Разработаны и внедрены в опытную работу научных учреждений страны методика проведения полевых многофакторных опытов с удобрениями и методы анализа их результатов. Это позволит более чем в 10 раз повысить информативность полевого опыта, получить необхо-

димую исходную информацию для установления количественных зависимостей выходных показателей от доз изучаемых факторов. Методика может использоваться также для изучения эффективности совместного применения удобрений и других средств химизации.

Установленные зависимости урожайности, важнейших показателей качества продукции, баланса питательных веществ и плодородия почвы от видов, доз и соотношений удобрений являются теоретической основой для разработки оитнмал'ь-ных систем удобрения в севообороте. Используя полученные уравнения регрессии, для дараюво-отсцэожвстых слабоокульту-ренных почв разработана оптимальная система применения минеральных удобрений в зернотравопропашном севообороте, обеспечивающая увеличение продуктивности 1 га пашни в 1,9 раза, улучшение качества зерна озимой пшеницы до уровня ГОСТа на сильную пшеницу н существенное повышение плодородия почвы.

Выявленная зависимость содержания белка в зерне озимой ржи от количества общего азота в растениях в период вегетации позволяет прогнозировать и управлять процессом накопления белка в зерне.

Показано, что в районах с повышенным увлажнением в период созревания злаковых культур можно избежать значительных потерь урожая путем правильного подбора соотношения доз азота и калия.

Выявлена важная роль высоких доз фосфора н калия в ослаблении воздействия неблагоприятной погоды на урожайность озимой пшеницы.

Рассчитаны показатели интенсивности баланса питательных веществ в севоообороте, позволяющие регулировать темпы повышения плодородия почвы. Определены показатели оптимального содержания подвижного фосфора и калия в почве и затраты удобрений для их достижения. Это позволяет осуществлять контроль за изменением фосфатного и калийного режима почвы и более эффективно использовать фосфорные и калийные удобрения.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований, изложенные в диссертации, опубликованы в 14-и методических указаниях по проведению длительных и краткосрочных полевых опытов с удобрениями и другими средствами химизации в Географической .сети и в трех рекомендациях: «Научные основы и рекомендации по применению удобрений в Нечерноземной зоне европейской части РСФСР на X пятилетку» (1975 г.); «Эффенсгивное применение уаоброшй в Нечерноземной зоне РСФСР» (1983 г.); «Интенсивные технологии (возделывания палевы« культур на «культуротных ДЕфлго-вд-отоиэолггетых тяжелосуглирнистых почвах Центральных районов Нечерноземной зоны РСФСР» ('1987 г.).

Апробация работы. Материалы диссертации доложены н обсуждены на Всесоюзных и Региональных совещаниях участников Географической сети опытов с удобрениями (Москва, Каунас, Белгород, Пенза, Горький в 1971, 1975, 1976, 1980, 1982, 1985, 1986 гг.); Всесоюзной программно-методической комиссии по длительным опытам при МСХ СССР {Душанбе, 1971 г.); ученых советах ВИУА; на международном совещании «Минеральные удобрения» в НРБ (Варна, 1975 r.)¿ VIII Международной конгрессе по минеральным удобрениям (Москва, 1976 г.); Научно-координационных совещаниях специалистов стран—членов СЭВ по проблеме «Минеральное удобрение» в ГДР (Лейпциг. 1973, 1974, 1976, 1977, 1987 тт.); НРБ (София, 1975, 1985 гг.); ВНР (Дебрецешг, 1978 г.); СРР (Бухарест, 1983 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 80 работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, предложений производству. Работа изложена на 485 страницах машинописного текста, содержит 193 таблицы, 28 рисунков. Список литературы включает 559 работ отечественных и зарубежных авторов. Приложения изложены в отдельном томе на 284 страницах.

Условия, объекты и методика исследований. Исследования выполнены в лаборатории методики опытов с удобрениями во Всесоюзном НИИ удобрений н агропочвоведення имени Д. Н. Прянишникова в 1967—1986 гг. по тематическому плану института. Схемы опытов и программы исследований утверждались программ но-методической комиссией по длительным опытам с удобрениями МСХ СССР н методической комиссией ВИУА. В течение указанного периода автор разрабатывал тематику и программы исследований, непосредственно участвовал в проведении экспериментов, отрабатывал методы мате-матико-статистического анализа опытных данных на ЭВМ в зависимости от задач исследования. Работа содержит результаты собственных исследований автора, а также экспериментальный материал, полученный в совместных опытах его бывшими аспирантами Р. Н. Кожемяковой, С. В. ПлешаковоЙ, А, В. Бабаниной, А. А. Коваленко. Исследования проведены в длительном и краткосрочных полевых опытах на территории Центрального района Нечерноземной зоны РСФСР, а также в лабораторных условиях.

Погодно-клнматнческие условия. Климат рай от умеренно* континентальный. Среднегодовая температура воздуха равна 4,1—4,4° С. Сумма температур выше 10 составляет 1900—2200°. По количеству атмосферных осадков район относится к зоне достаточного увлажнения. За год выпадает 600—700 мм осадков, за вегетационный период — 320— .350 мм. Гидротермическнй коэффициент за май — июль равен 1,61, авгуют — 1,21.

Б

Объекты исследования — дер ново-подзолистые среднесугл инистые слабо- и средней кул ьтуренные почвы, развивающиеся на моренном и покровном суглинках, занимающие большую часть территории региона. Содержание гумуса в пахотном слое (0—20 см) почв, на которых проводились полевые опыты, составляло 1,5—2,2%, подвижного фосфора (по Кирсанову) 2,5—12, обменного калия (по Масловой) 7—15 мг на 100 г почвы. Объектами исследований были также полевые культуры: озимая пшеница, озимая рожь, ячмень, овес, картофель, клевер.

Программа и методы исследований. Основные исследования выполнены в 1967—1986 гг. в Смоленском филиале ВИУА в длительном опыте, заложенном на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве, развивающейся на морене. Содержание элементов питания в почве низкое. Схема опыта спланирована математиком-статистиком В, Н. Перегудовым, представляет собою 1/9 часть ПФЗ (9X9X9), содержит 81 вариант, Исследования проводили в шестипольном зериотравопропашном севообороте, включающем 66% зерновых культур и по 17% картофеля и клевера. Севоооборот в пространстве развернут на трех полях, которые вводили последовательно одной культурой.

В первых двух ротациях севооборота (1967—1980 гг.) изучали действие систематического применения возрастающих доз основных видов минеральных удобрений и их различных сочетаний на урожайность культур, качество продукции и плодородие почвы. Удобрения вносили под все культуры севооборота с учетом их биологических особенностей. Овес выращивали по последействию удобрений. Начиная с третьей ротации (1979—Л981 гг.) по 19Й6 г. изучали послсцейкггшс удобрений. В аналогичных почвенных и климатических условиях в 1975—1977 гг. в краткосрочном опыте изучали влияние возрастающих доз удобрений при разной густоте стояния растений на урожайность и качество зерна озимой пшеницы при посеве после ячменя. Схема опыта для изучения удобрений 1/4 (4X4X4) сочеталась с четырьмя л-о>рма»ш высева семян, В Новосельском опытном хозяйстве ВИУА (Калужская область) в 1972—1974 гг. в краткосрочном опыте на дерново-подзолистой среднесугл инистой среднеокультурепной почве, развивающейся на покровном суглинке, изучали действие возрастающих-доз удобрений на урожайность и качество зерна озимой пшеницы, озимой ржи, ячменя при посеве после озимых па зеленый корм. Схема опыта— 1/9 (6X6X6).

Фосфор и калий в полевых опытах вносили осенью под вспашку. Азот под озимую пшеницу и озимую рожь в краткосрочных опытах и озимую пшеницу в длительном опыте в первой ротации вносили по 1/2 дозы осенью до посева и рано весной в подкормку, во второй ротации — 30 кг/га до посева на в

всех вариантах, включающих азот, остальную часть дозы-рав-1шмп частями рано весной и в колошение, под ячмень н кар* тофель — весной под предпосевную культивацию зяби. Перед закладкой длительного опыта н через каждые три года вносили доломитовую муку из расчета 0,5 г. к., при закладке краткосрочных опытов доза извести соответствовала I г. к.

В опытах выращивали районированные сорта сельскохозяйственных культур. Агротехнические приемы возделывания культур соответствовали зональным рекомендациям. Урожай учитывали методом сплошной уборки. Учетная площадь делянок в полевых опытах — 50—80 м2, повторность— двукратная.

В растениях определяли после кислотного озоления пробы азот по Къельдалю, фосфор — колориметрически, калий— на пламенном фотометре, аминокислотный состав белка зерна — на автоматическом анализаторе Д-500 в ВИУА, физические свойства зерна — стандартными методами, технологические и хлебопекарные качества муки — в лабораториях оценки качества сельскохозяйственных культур ВИРа им. Н. И. Вавилова, крахмал в зерне— но Эверсу, в клубнях картофеля— весовым методом по плотности клубней. В почвенных образцах определяли: гумус — на автоматическом анализаторе углерода фирмы «Хереус» (ФРГ), общий азот, pH (KCl), гидролитическую кислотность, сумму обменных оснований, подвижный фосфор, степень подвижности фосфатов, обменный калий, степень подвижности обменного калия, необменный гидролизуемын и необменный поглощенный калий — общепринятыми методами.

При анализе экспериментальных данных в зависимости от задач исследования использовали дисперсионный, корреляционный и регрессионный методы.

основное содержание работы

1. Мпогофакторный опыт как метод получения данных для прогнозирования эффективности удобрений

Для повышения точности полевых многофакторных опытов применяют метод блокировки вариантов внутри повторений. В основе метода блоков лежит положение о неравном вкладе главных эффектов факторов и взаимодействий факторов разного порядка в общий объем информации об изучаемом явле» нип. Вопрос о роли названных категорий информации в оценке действия удобрений ие изучался. Наши исследования показали, что в 144 опытах, проведенных (в пределах стационара) по восьмерной схеме с разными дозами удобрений, различными культурами и в разные годы, на долю главных эффектов факторов приходилось 71,3% информации о действии

удобрений, на долю парных — 22,2%, тройного — 6,5%. Такое распределение информации позволяет, применяя метод блоков, проводить полевые опыты с большим числом вариантов. Наиболее эффективен метод блоков прн изучении урожайности и плодородия почвы; прн исследовании качества урожая этот прием менее эффективен в связи с ■иеаначнтеяышм влиянием на показатели качества продукции систематическое ■юомпонанта неоднородности плодородия лочеы.

Установлено, что многофакторные опыты позволяют получить точную и полную информацию о действии и взаимодействии изучаемых факторов. Уравнения регрессии, выражающие зависимость выходных показателей от доз и соотношений удобрений, имеют высокую надежность; коэффициенты корреляции между рассчитанной по уравнениям и фактической урожайностью по вариантам 60 полевых миогофактор* ных опытов, проведенных в различных природных условиях, находились и пределах 0,82—0,99. Аналогичная адекватность уравнений получена при изучении влияния удобрений на качество продукции сельскохозяйственных культур и плодородие почвы.

Изучение формы связи между результативными показателями и дозами удобрений показало, что при математическом описании зависимости урожайности от доз удобрений лучшие результаты дает применение «половинной» многофакторной модели по сравнению с квадратичной. Зависимость показателей качества урожая сельскохозяйственных культур от доз удобрений выражается в основном линейными уравнениями регрессии. Связь между содержанием питательных веществ в почве и дозами удобрений при длительном их применении описывается линейным уравнением регрессии или квадратичной функцией прогрессивного типа.

2. Влияние длительного применения минеральных удобрений на продуктивность севооборота и урожайность сельскохозяйственных культур

Продуктивность севооборота. Особенности действия минеральных удобрений на продуктивность севооборота характеризуют следующие уравнения регрессии:

общая у = 22,7+5,583 №'5 —1,332 Ы+ продукция -{-4,032 Рм—0,656 Р+1,62 К°'5+

+0,761 (N Р) 0 5-+ 0,339 (РК >0<Ь; ((=0,982

основная У—18,7+3,470 №'5—0,921 Ы+ продукция +3 934 рО.^зуу р+М09 К°'5 +

+0,498 (ЫР)0 5+0,218 (Ш)0'5; И = 0,986

первая ротация (1967—1974 гг.)

вторая ротация (1973—1980 гг.) общая продукция У = 23,7+4,188 №'5 —1,015 Ы+ +3,935 Р0'5—1,030 Р+4,688 К0,5 — —0,965 К+0,731 (ЫР)0>5+ +0,788 (РК)0-5; I?=0,974

основная У =20,2+3,058 Ы0,5—0,917 Ы+

продукция +3,400 Р°'ь —0,921 Р+3,648 К05 — —0,933 К+0.506 (ЫР)0'5 + +0,384 (Ж)0,6+0,708 (РК)0,5 ; К = 0,978

У— урожай, цУга зерн. ед., N. Р, К — дозы удобрений в условных единицах от 1 до 8. Единичная доза N— 17, РаОз — 25, КаО — 20 кг/га в год.

Опыты показали, что наиболее высокий прирост продуктивности севооборота обеспечивали фосфорные удобрения в связи с низким содержанием подвижного фосфора в почве. Эффективность фосфора зависела от обеспеченности культур азотом и калием. С повышением уровня азотно-калийного фона прибавки урожая возрастали в 1,5—2 раза (табл. 1). Во

Таблица 1

Влияние фосфорных удобрений на продуктивность севооборота по ротациям

о и а Й в « и о О [С П> ^ ^ ш £: в ¡ЖЛО^ и Я Я аз з С Прибавки (ц/га зерн, ед. ■ в год) от фосфора в дозах, кг/га Прибавки (%) от фосфора в дозах, кг/га

Дозы N-1 в год 50 100 150 200 50 100 150 200

Первая ротация (1967—1974 гг.)

14—0 22,7 4,4 5,5 6,0 6,2 19 24 26 27

47—40 * 30,3 6.6 8,5 9,7 10,5 22 28 32 35

80—80 31,8 7.5 9,9 11,3 12,4 23 36 39

113—120 32,4 8,2 10,8 12,5 13,8 25 33 39 42

147—160 32,4 8,8 И,7 13,6 15,0 27 36 42 46

Вторая ротация (1973—1980 гг.)

15—а 23,7 3.4 3,6 3.1 2,5 14 К 13 11

51—40 32,3 6,4 7,8 8,4 8,5 20 24 26 25

88—80 33,5 7,7 9,6 10,6 11,1 23 29 32 33

125—120 33,5 8.7 11,0 12,3 (3,0 26 33 37 39

161—160 32,9 9,5 12,2 13,7 14,7 29 37 42 45

второй ротации отмечено снижение прибавок урожая от фосфора при раздельном его применении и при внесении на фоне низких доз азота и калия. Обусловлено это, по-видимому, па-рушением соотношения элементов питания в почве; накоплением остаточных фосфатов при недостаточной обеспеченности растений азотом и калием.

Применение азотных удобрений также способствовало значительному повышению продуктивности севооборота (табл. 2). Влияние азотных удобрений на урожай зависело от уров-

Таблица2

Влияние азотных удобрения на продуктивность севооборота по ротациям

а « 3 Я ё в Я 3 о -ь- 2 е « » <и 12 й, о к о. с ъ&п Прибавки (ц/га зерн. ед. в год) от азота в дозах, кг/га Прибавки (%) от азота в дозах, кг/га

47 80 113 147 47 80 113 147

ЧЙ 51 83 125 161 51 88 125 161

Первая ротация (1967—1974 гг.)

0-0 22,7 5.3 5,9 5,7 5,2 23 26 25 23

Б0—40 30,1 6,8 8,0 8,3 8,2 22 27 28 27

по—а» 32,8 7,1 8,9 9,4 9.4 22 27 29 29

150—120 34,7 7,9 9,5 10,2 10,4 23 27 29 30

200—160 36,2 8,3 10,1 10.9 11,2 23 28 30 31

Вторая ротация (1973—1980 гг.)

0—0 23,7 3,9 4.3 4.1 3,7 16 18 17 16

50—40 33,3 5,4 6.4 6,7 6.7 16 19 20 20

100—80 35,9 5.9 7,2 7.7 7,8 16 20 21 22

150—120 37,2 6,5 7,9 8.6 8,8 17 21 23 24

200—160 38,0 6,8 8,4 9,2 9,6 18 22 24 25

Примечание. В числителе — дозы азота в первой ротации, в знаменателе— во второй. Дозы РК. «а фоне N>114 .в первой ротацшг к N15 —во второй.

ня фосфорно-калнйного фона. С повышением степени обеспеченности растений фосфором и калием прибавки урожая от азота увеличивались в 2—2,6 раза. Положительное влияние азотных удобрений на продуктивность севооборота во второй ротации было слабее, чем в первой. Это позволяет сделать вывод об улучшении азотного режима почвы под влиянием периодического известкования и возделывания клевера, ю

Влияние калийных удобрений на продуктивность севооборота определялось обеспеченностью культур азотом и фосфором (табл. 3). С повышением уровня азотно-фосфорного фона

Таблица 3

Влияние калийных удобрений на продуктивность севооборота ло ротациям

Дозы Ы-Р, кг/га в год Продуктивность севооборота до фону КР, кг/га в год Прибавки (ц/га зерн. ед. в год) от калия в дозах, кг/га Прибавки (%) от калия в дозах, кг/га

40 80 120 160 40 80 120 160

Первая ротация {1867—1974 гг.)

14—0 22.7 2,3 3,3 4,0 4,6 10 15 18 20

47—50 33,9 3,0 4.2 5,1 5,9 9 12 15 17

80—100 37,1 3,2 4,6 5,6 6,5 9 12 15 18

113—150 38,9 3,5 4,9 6,0 6,9 9 12 15 18

147—200 40,1 3,7 5,2 6,3 7,3 9 13 16 19

Вторая ротация (1973—1980 гг.)

15—0 23,7 4,7 5,5 6.7 5,5 20 23 24 23

51—50 32.4 6,3 7,8 8,5 8,7 19 24 26 27

88—100 34,5 6,9 8,6 9,5 10,0 20 25 28 29

125—150 35,4 7,4 9,3 10,4 11,0 21 26 29 31

161—200 35,7 7,9 10,0 11.2 11,9 22 28 31 33

прибавки урожая от калия повышались в 1,5—2 раза. Установлена закономерная динамика эффективности калия во времени. Прибавки урожайности от калия в зависимости от его доз и уровня азотно-фосфорного фона в первой ротации севооборота составляли 9—20%, во второй ротации они увеличились до 19—33%. При этом отмечено снижение продуктивности севооборота на фоне азота и фосфора. Это показывает, что при интенсивном применении удобрений на дерново-подзолистой ареднесуглинистой почве с низким исходным содержанием подвижного калия нарушение соотношения между внесенными элементами питания уже через шесть лет приводит к истощению запасов доступного калия почвы. Правильное соотношение между азотно-фосфорными и калийными удобрениями обеспечивало устойчивый среднегодовой урожай продукции севооборота по ротациям.

Наиболее высокий прирост продуктивности севооборота получен от полного минерального удобрения. С увеличением годовых доз удобрений до М^РгооКко продуктивность севооборота за первую ротацию повысилась с 22,7 до 47,4 ц/га, за вторую— с 23,7 до 47,6 ц/га зерн. ед. Опыты показали, что в определенном диапазоне доз практически одинаковую урожайность можно получить при внесении разных сочетаний доз элементов питания. Поэтому ответ на вопрос, какое сочетание доз N. Р и К следует считать оптимальным, не является однозначным. Оно зависит от планируемых параметров оптимизации. Ими могут быть уровень урожайности, заданное качество продукции, темпы расширенного воспроизводства плодородия почвы, уровень рентабельности и т. д.

Если исходить из планируемого урожая 42—43 ц/га зерн. ед., то оптимальные годовые дозы удобрений для первых двух ротаций севооборота составят ЫмРюоКво. Их применение увеличивало продуктивность севооборота в первой ротации на 82%, во второй — на 84%. Однако необходимость улучшения качества продукции, создания условий для повышения плодородия почвы, достижения высоких экономических показателей растениеводства может привести к изменению доз и соотношений основных видов минеральных удобрений, установленных только по одному выходному показателю — планируемой урожайности.

Урожайность сельскохозяйственных культур

Озимая пшеница. Особенности действия минеральных удобрений на урожайность озимой пшеницы по ротациям севооборота отражены в уравнениях регрессии:

У|вб*-1971 = 15,8 — 0,338 №5 +9,280 Р°>5 — 1,522 Р + + 1,457 К0-5 + 1,344 (КРр +0,514 (МК)0^ ; И = 0,980

У|975_ 1977 » 26,3 + 0,780 №•« —0,501 N + 6,165 Р0-5 — — 1,196 Р + 5,653 К0'5 — 1,002 К + 0,418 (ИР)0-5; ' Я=0,943

Озимая пшеница в первые годы освоения севооборота проявляла очень высокую отзывчивость на внесение повышенных и высоких доз удобрений. Самые высокие прибавки урожайности обеспечивало полпое минеральное удобрение. С увеличением доз до М8аР]аоКво урожайность повышалась на 21,5 ц/га, или на 136% к контролю. В дальнейшем при увеличении доз до 1Ч|воРг4оК1бо прирост урожайности резко уменьшался: три-бавка (составляла 8,8 'Ц/га к »дозе ЫввР^Кво-

Главную роль в повышении урожайности играли фосфорные удобрения. Действие фосфора усиливалось с улучшением обеспеченности растений азотом; проявлялось высокое положительное взаимодействие между этими элементами. Прнбав-

кк урожайности от фосфора в дозах от 60 до 240 кг/га на фоне Ni№ увеличивались с 12.8 до 19,4 ц/га, на фон« Nieo — с 15,5 до 24,8 ц/га. Урожайность по фону азота составляла 16,1 и 13,1 ц/га. Наиболее высокой эффективность фосфорных удобрений была в годы с повышенным увлажнением в период интенсивного роста растений. Так, прибавка урожайности от P[W на фоне NgfjKso при ГТК в нюне 0,87 составила 12,7 ц/га, при ГТК 2,09 — 16,9 ц/ra, при ГТК 2,52 — 21,5 ц/га.

Установлено также, что внесение высоких доз фосфора уменьшало колебания урожайности озимой пшеницы по годам под воздействием погодных условий. При внесении 60 кг/га Р305 прибавка урожайности в засушливом году была на 49% ниже, чем во влажном, а при применении 240 кг/га РйО$ — только на 24%. Очевидно, высокие дозы фосфорных удобрений, увеличивая концентрацию фосфора в почвенном растворе, способствовали большему поглощению его растениями при недостатке влаги.

Азотные удобрения повышали урожайность в меньшей степени, чем фосфорные в связи с посевом озимой пшеницы после клевера. Применение азота в дозе 80 кг/га на фоне РшКао повышало урожайность в среднем за 3 года на 6,1 ц/га; дальнейшее увеличение доз азота было нецелесообразным. Применение калийных удобрений в дозах от 40 до 160 кг/га на оптимальном фоне азога и фосфора (NboPjso) повышало урожайность на 3,5—7 ц/га.

Во второй ротации севооборота значительно (на 10,5 ц/га) увеличилась урожайность озимой пшеницы на контроле н снизилась эффективность повышенных и высоких доз удобрений. Оптимальные дозы составляли NeaPgoKea. При их внесении урожайность повышалась с 26,3 до 41,8 ц/га. Наиболее значительную роль в повышении урожайности как и в первой ротации играли фосфорные удобрения. Однако действие их было значительно ниже, чем в первой ротации севооборота; прибавки находились в пределах 7—И ц/га. Азотные удобрения в этот период оказывали слабое влияние на урожайность озимой пшеницы, в связи с повышением продуктивности клевера. Максимальная прибавка урожайности (6,1 ц/га) получена от 60 кгт/га азота на оптимальном фоне фосфора и калия. Действие калийных удобрений определялось в основном погодными условиями в весенне-летний период (табл. 4). При низкой теп-лообеспеченяости растений в мае—июле снижалась эффективность азотных и фосфорных удобрений и значительно возрастала роль калийных.

Влияние калийных удобрений на урожайность озимой пшеницы о зависимости от гегм «обеспеченности растений в весенне-летний период

Год Сумма Урожайность по фону КбОРбО. ц/га Прибавки (ц/гл) от калия кг/га в дозах,

температур выше Ю С 40 60 120 160

1975 1535 42,7 1.7 2.4 2.9 8,0

1976 1133 28.3 9,7 11,9 12,9 13.3

1977 1302 31,1 5.4 6.6 7.0 7.1

Ячмень. В кажаон ротации севооборота ячмвпь выращивали в двух полях (12 о пито-лет). Зависимость урожайности от доз удобрений выражается уравнениями регрессии:

Ущт-нкв = 15,7 + 2,26 — 0,63 N + 1,77 Р0'.5 — — 0,42 Р + 1,17 К05 — 0,16 К + 0,67 ^Р)0,5 + 0,11 (РК)0-5 ;

= 0,990

Ут^пп = 18,7 + 5,65 №-5 — 1,67 N + 1,94 Р»-5 — 0,43 Р + + 1,05 К0-5 — 0,29 К + 0,76 (ЫР)°-5 + 0,80 {МК)0-5. ; К=0,930

У1973-!975= 11,9+7,40 — 1,85 + 1,37 — 0,26 Р + +0,13 к + 0,57 {КРУ-* + 0,41 {МК)" + 0,20 (РК)0-5 ;

0,990

У19-6-1978 = 19,7 4- 4,92 №-5 — 0,94 N + 2,64 Р0-5 — 0,46 Р +' + 1,80 К0'5 — 0,6 К + 0,40 5 + 0,55 (МК)0-5 +

+ 0.28 (РК)0-5 ; И=0,990

Урожайность ячменя в обеих ротациях севооборота определялась дозами полного минерального удобрения. Эффективность удобрений зависела от степени окультуренности почвы. Ячмень, высеваемый первой культурой севооборота, слабо реагировал на удобрение, С увеличением длительности применения удобрений их эффективность возрастала. При увеличении доз полного минерального удобрения от МгоРззКм до ЫюоРшК^о прибавки урожайности по первому ячменю составляли 4,8—11,1 ц/га, по второму — 7,8—17,7, по третьему — 7,9—18,7, по четвертому — 8,6—20,2 ц/га. Урожайность без удобрений была соответственно 15,7; 18,7; 11,9; 19,7 ц/га. Очевидно, многократное внесение удобрений, увеличивая запасы питательных веществ в почве, повышает позиционную доступность их для растений, что очень важно для ячменя, имеющего слабо развитую корневую систему. М

Роль отдельных элементов питания в повышении урожайности ячменя была различной. Наиболее высокие прибавки урожайности обеспечивали азотные удобрения, что обусловлено размещением ячменя в севообороте по стерневым предшественникам. По мере накопления запасов подвижного фосфора и калия в почве эффективность азотных удобрений возрастала: прибавка урожайности от 80 кг/га азота на фоне РбоКйо в начале первой ротации составляла 3,9 ц/га, в конце второй — 9,4 ц/'га. Ячмень слабее отзывался па внесение фосфорных удобрений. Увеличение доз фосфора на фоне ЫвоКво от 60 до 240 кг/га повышало урожайность в среднем за 12 лет на 4—6,5 ц/га. Эффективность фосфора в обеих ротациях оставалась примерно на одном уровне. Действие калийных удобрений в начале первой ротации было слабым; прибавка урожайности от 80 кг/га калия на фоне МвоРео составляла 2 ц/га, в конце второй ротации она увеличилась до 4,2 ц/га. Урожайность ячменя на контроле и при внесении удобрений в обеих ротациях севооборота была выше при посеве его по обороту пласта клевера, чем при размещении после викоовсяной смеси и овса.

Серьезной причиной.недобора урожайности, ячменя в' изучаемых условиях в отдельные годы является избыточное увлажнение в июле (ГТК 2,5—2,7), неблагоприятно влияющее на налив зерна. Нашими исследованиями установлено, что при таких условиях важное значение имеет правильное соотношение доз азота н калия: доза калия должна быть равна дозе азота пли несколько превышать ее.

Картофель. Зависимость урожайности картофеля от доз удобрений в разные периоды опыта характеризуют уравнения:

Уит-1М» —95 + 39,41 — 4,88'Ы + 23,45 +21,01 К0'5;

1? = 0,970

У(977-1979 = 138 + 13,57 N«'5 —4,41 Ы +6,75 Р°.5 — 5,65 Р + + 34,60К0,5 — 10,49 К + 7,67 (ЫР)*-* + 5,15 (ЖС)0'5 +

+ 11,29 (РК)0'5; Я=0,990

Картофель сильно отзывался на увеличение доз минеральных, удобрений. Роль отдельных элементов питания в повышении урожайности значительно различалась по ротациям севооборота. В первой ротации по мере увеличения доз полного удобрения до К32оР24оКз2о урожайность повышалась с 95 до 293 ц/га. Азотные удобрения в дозах от 80 до 320 кг/га повышали урожайность относительно контроля на 46—72 ц/га, фосфорные в дозах от 60 до 240 кг/га — на 33—66 ц/га, калийные в дозах от 80 до 320 кг/га — па 30—59 ц/га. Взаимодействия между внесенными элементами не проявлялось. Во второй ротации отмечено повышение урожайности на контроле и снижение эффективности удобрений. Общий уровень урожайности

был выше, чем в первый период опыта/ С увеличением доз удобрений до Кз2оР2<оКз2о урожайность повышалась с 138 до 322 ц/га, В этот период опыта картофель незначительно реагировал на азотные и фосфорные удобрения. Главную роль в повышении урожайности играли калийные удобрения на фоне азота и фосфора. С повышением уровня азотно-фосфорного фона действие калия усиливалось; проявлялось положительное взаимодействие калийных удобрений с азотными и фосфорными. При внесении калия в дозах от 40 до 320 кг/га на фоне NeoPeo прибавки урожайности составляли 61—80 ц/га, на фоне N320P240 — 94—145 ц/га. Урожайность по фону NgoP«o была равна 162 ц/га, по N320P2«— 177 ц/га. В обеих ротациях севооборота наиболее значительное повышение урожайности отмечено в диапазоне от 0 до NíooPisoKíoo: в первой ротации прибавка составляла 163 ц/га, во второй— 141 ц/ra, или 172 и 102%. Проведенные исследования показывают, что одним из условий, способствующих получению высокой и устойчивой по ротациям урожайности картофеля, является правильное соотношение доз азотно-фосфорных и калийных удобрений в севообороте.

Клевер. Зависимость урожайности сена клевера от доз удобрений выражается уравнениями регрессии:

Ут*> 1970- 33,6 •+ 10,57 Р°-5 — 1,53 Р — 1,75 (NP)°-S; R=0,900 У1974—1676 = 36,9 + 0,55 №'5 — 1,63 N + 5,66 Р0-5 — 0,77 Р ,+ + 9,33 К0-5 — 1,84 К; R= 0,990

Клевер так же, как и картофель сильно реагировал на изменение питательного режима почвы в результате длительного применения несбалансированных доз удобрений. В первые годы освоения севооборота существенное влияние на урожай сена клевера оказывали фосфорные удобрения. В последующий период {через 6 лет) значительно снизились прибавки урожая от фосфора и проявилось положительное действие калия. Азот, внесенный под покровный ячмень, снижал урожай сена. Применение фосфорно-калийных удобрений в дозах РЛ на фоне Neo под покровный ячмень, обеспечило в обеих ротациях получение урожая сена клевера на уровне 50 ц/га (за од ил (укос), предотвращало истощение запасов обменного калия и повышало содержание подвижного фосфора в почве.

3. Влияние минеральных удобрений и погодных условий на качество урожая сельскохозяйственных культур

Озимая пшеница. Содержание белка и клейковины в зерне.

Особенности действия удобрений на содержание сырого белка (У1) и клейковины (Уа) в зерне озимой пшеницы по рота-

■ifiiiOM севооборота характеризуют уравнемия ¡релреооии: первая ротация У1 = 12,08 + 0,359 N — 0,360 P°-s; R=0,871 У2= 19,9 + 1,233 N — 0,337 Р; R=0,882

вторая ротация У,« 11,53 + 0,299 №•».+' 0,355 N; К=0,960 Уа=21,7 + 1,298 N; R=0,971

Содержание сырого белка и клейковины в зерне озимой 'пшеницы в первые годы освоении севооборота зависело от доз азотных и фосфорных удобрений. Калийные удобрения не влияли на белковость зерна.

По мере увеличения доз азота до 160 кг/га при раздельном внесении содержание сырого белка в зерне озимой пшеницы повышалось с 12,08 до 14,94%, клейковины — с 19,9 до 29,9%. Фосфорные удобрения при раздельном применении, а также на фоне азота н калия, значительно повышал урожайность, снижали содержание белка п клейковины в зерне. При увеличении доз фосфора от 60 до 240 кг/га содержание белка в зерне озимой пшеницы снижалось на 0,51—1,09%, клейковины— на 0,6—2,6%. Это свидетельствует о недостаточной обеспеченности растений азотом для формирования высокой урожайности и повышения белковости зерна.

При внесении 160 кг/га азота содержание белка и клейковины в зерне озимой пшеницы даже на фоне очень высоких доз фосфора (180 кг/га) достигало требований ГОСТа на сильную пшеницу.

Во второй ротации севооборота содержание белка и клейковины в зерне озимой пшеницы зависело только от доз азотных удобрений, что объясняется улучшением азотного режима почвы в результате известкования, повторного выращивания клевера и применения более высоких доз азотных удобрений. При последовательном повышении доз азотных удобрений до 240 кг/га содержание сырого белка в зерне озимой пшеницы увеличилось с 11,53 до 15,21%, клейковины — с 21,7 до 32,1%. При этом значительно улучшались технологические и хлебопекарные качества муки. При внесении 150 кг/га азота содержание сырого белка, клейковины в зерне, технологические и хлебопекарные качества муки озимой пшеницы достигали требований ГОСТа на сильную пшеницу (табл. 5).

Благоприятные условия для получения высококачественного зерна складывались также при размещении озимой пшеницы после озимых на зеленый корм. С увеличением доз азотных удобрений до 225 кг/га содержание сырого белка в зерне повысилось с 9,0 до 16,33%, клейковины — с 20,3 до 35,0%, разжижение теста снизилось с 125 до 36 е. ф., сила муки увеличилась с 150 до 304 е. а., объемный выход хлеба — с 462 до 598 см3, пористость мякиша возросла с 2,7 до 4,2 балла.

2—723 17

Влияние азотных удобрений на качество зерна озимой пшеницы (предшественник клевер, вторая ротация севооборота, среднее за 3 года)

Дозы азота, кг/га

Показатели 0 60 120 150 180 240

Сырой белок, % 11,53 12,66 13,54 13,96 14,39 15,21

Клейковина, % 21,7 24.3 26,9 28,2 29.5 32,1

Набухаемость муки, мл 35 42 48 51 55 61

Разжижение теста, е, ф. 68 57 46 41 35 25

Валориметрическая оценка, с. ф. 50 57 64 68 72 79

Сила муки, е, а. ^ 215 241 268 231 294 321

Объемный выход хлеба, см. 591 656 683 694 703 721

Пористость хлеба, балл 3,3 3,6 3,7 3,7 3,8 3,8

При внесении оптимальной (в отношении урожайности) дозы N195 зерно пшеницы по содержанию сырого белка, клейковины, технологическим и хлебопекарным качествам соответствовало требованиям ГОСТа на сильную пшеницу.

Влияние азотных удобрений на содержание белка в зерне озимой пшеницы зависело от температурного режима в мае— июле: с повышением теплообеспеченностн растений действие азота усиливалось. Азотные удобрения в дозе 240 кг/га повышали содержание сырого белка в зерне озимой пшеницы при сумме активных температур в мае—июле 1535® на 6,08%, при 1302е —на 3,10%t при 1133°—на 2,13%. Аналогичным было изменение содержания клейковины в зерне и показателей хлебопекарных качеств муки.

Содержание аминокислот в белке зерна. С помощью регрессионного анализа дано математическое описание зависимости содержания аминокислот в белке зерна озимой пшеницы от количества сырого белка в зерне. При повышении белковости зерна на 1% (в пределах от 9 до 15%) под влиянием азотных удобрений процентное содержание в белковом комплексе зерна лизина, метионнна, валика, аспарагнновой кислоты, аргинина, глицина, аланина снижалось соответственно на 0,084; 0,105; 0,094; 0,114; 0,066; 0,087; 0,063, а содержание глю-таминовой кислоты, феиилаланина и пролина увеличивалось на 0,481; 0,142 и 0,096%. Таким образом, показана возможность прогнозировать вероятное изменение аминокислотного состава белка зерна озимой пшеницы (сорта Мироновская 808), зная только содержание сырого белка в зерне.

Связь между показателями качества зерна озимой пшеницы при изменении их под влиянием удобрений и погодных ус-

ловий. Установлены достоверные корреляции основных показателей химического состава зерна озимой пшеницы, его физических свойств, технологических и хлебопекарных качеств муки (табл. 6).

Таблица 6

Корреляции основных показателей качества зерна озимой пш<екнцы

Показатели Масса 1000 зерен Набухаемость муки Разжижение теста Вало-римет-рнче-ская оценка Сила муки Отношение Р/Ь Объемный выход хлеба Пористость хлеба

Сырой белок —0,619 0,790 —0,711 0,770 0,726 -0,514 0,691 0,538

Клейковина —0,628 0,920 -0,847 0,909 0,807 —0,575 0,771 0,528

Крахмал, 0,647 —0,778 0,736 —0,828 —0,684 0,610 —0,734 —0,51,8

При (1=81, Гд0ст. ^0,250, Р=0,99.

Масса 1000 зерен наиболее тесно связана с содержанием крахмала. В то же время проявляется тесная отрицательная корреляция массы 1000 зерен с содержанием белка и клейковины в зерне. Хлебопекарные качества муки озимой пшеницы имеют наиболее тесную корреляцию с содержанием клейковины, далее идет крахмал и сырой белок. С содержанием клейковины наиболее тесно связана набухаемость муки, разжижение теста, сила муки н объемный выход хлеба. У крахмала, наоборот, превалирует отрицательная корреляция с показателями хлебопекарных качеств муки.

Достоверные корреляции между показателями химического состава зерна, его физическими свойствами и хлебопекарными качествами муки могут служить основой для прогнозирования технологических и хлебопекарных качеств муки из озимой пшеницы по содержанию сырого белка н клейковины, в зерне.

Озимая рожь, В опытах с озимой рожью, проведанных в течение пяти лет на дерново-подзолистой почве со средним содержанием подвижного фосфора и калия (10 мг Р2О5 и 12 мг КгО на 100 г почвы), установлена достоверная зависимость урожайное™ только от доз -азотных удобрений: У—18,0+7,52 И=0,970. С увеличением доз азота до 135 -кг/га урожайность озимой рмш повышалась в среднем за пять лет на 13,0 ц/га, «ли на 72%. Внесение более высоких

доз аэота было нецелесообразным. Фосфорные л калийные удобрения не оказывали существенного влияния па урожайность ржн.

Азотные удобрения значительно повышали содержание сырого белка в зедле озимой ржи. Зависимость содержания белка от доз азота 'выражалась уравнением: У*=9,3+1,07 М; 1?*=» = 0,95]. По мере увеличения доз азота до 225 кг/га содержание сырого белка в зерне озимой ржи повышалось с 9,3 до 14,65%; при внесении оптимальной дозы N135 зерно содержало 12,5% сырого белка.

Установлено, что содержание сырого белка в зерне озимой ржн зависит от количества общего азота в растениях в ранние фазы их развития. Эту зависимость характеризуют уравнения: фаза кущения — У=3,70 N. г = 0,901; выхода в трубку— У=б,84 N. г=0,877; колошешгя—У=:12,05 N. г =0,865, •где У — содержание сырого белка в зерне, %; N — количество* общего азота в растениях, %.

Представляется возможность прогнозировать вероятный уровень содержания сырого белка в зерне в зависимости от количества общего азота в растениях в ранние фазы их развития. Наиболее высокое содержание сырого белка в зерне озимой ржн (15%) можно ожидать, если количество общего азота в растениях в фазе весеннего кущения составляет 4,05%, выхода в трубку — 2,57, в фазе колошения — 1,24%.

Установлено также, что увеличение доз азота приводит к повышению активности а-амилазы в зерне ржи. Степень воздействия азота на активность фермента ц хлебопекарные качества муки зависит от погодных условий в период налива и созревания зерна: чем больше осадков в этот период, тем сильнее проявляется негативное влияние азота па хлебопекарные качества муки. Обусловлено это тем, что обильное увлажнение и азотные удобрения повышают склонность зерна к прорастанию в колосе на корню.

Влияние удобрений и погодных условий на физические свойства зерна злаковых культур. В Центральном районе Нечерноземной зоны в годы с повышенным увлажнением в период созревания зерновых культур формируется плохо выполненное зерно. Это приводит к снижению урожайности.

На основании результатов 20 полевых опытов, проведенных нами в этом районе за последние 18 лет с озимой пшеницей, озимой рожью, ячменем и овсом, установлено, что азотные удобрения, особенно высокие дозы, значительно ухудшают, а калийные — улучшают физические свойства зерна колосовых культур. Наиболее ярко действие избытка влаги, азотных и калийных удобрений на выполненность зерна проявлялось у ячменя (табл. 7). Одной из причин снижения выполненности зерна является развитие болезней. 20

Влияние азотных и калийных удобрений на массу 1000 зерен ячменя при разком количестве осадков в июле (масса 1000 зерен и прибавки, г)

ё Осадки за месяц, мм Без удобрений Дозы, кг/га

азота калия

40 60 120 160 40 80 120 160

1970 80. 40,7 1,4 0,7 —0,3 -1.5 1.3 1,9 2,3 2,8

1971 57 40,6 2,0 1.5 0,7 -0,5 1,3 1,8 2,2 2,5

1972 131 38,7 0 -2,2 -4,8 -7,6 1.1 2,1 3,2 4,2

1973 109 36,8 -0,5 -1,0 -1,5 -2,1 1,9 2,7 3.6 3,9

1974 134 29,0 0,! -2,6 —5,8 -9,2 3,2 6,4 9,6 12,8

1975 96 35,9 1,3 0,7 —0,3 -1,4 0,4 0,8 1.2 1.7

Чтобы предотвратить ухудшение физических свойств зерна, необходимо соблюдать правильное соотношение доз азота и калия: доза калкя должна быть равна дозе азота или несколько превышать ее.

Картофель. Содержание крахмала в клубнях картофеля с увеличением доз минеральных удобрений закономерно снижалось. Наиболее сильное и устойчивое по годам негативное влияние на крахмалистость клубней оказывал хлористый калий. При внесении Кззо это снижение в зависимости от условий года колебалось от 1,8 до 3,5%. Без удобрений картофель содержал 13,9—18.7% крахмала. Отрицательное действие азота было слабее и менее устойчивым по годам. В отдельные годы отмечено положительное действие фосфора.

Погодные условия оказывали более сильное влияние на содержание крахмала в клубнях картофеля, чем удобрения. Зависимость содержания крахмала в клубнях (У) от доз-ка-лийных удобрений (х), количества осадков (г) и температуры воздуха ({.) в период интенсивного клубнеобразования характеризует уравнение регрессии:

У= 5,287 г0-5 —0,285 г + 0,632 1 — 0,297 х — 0,567 (г^)»-5 ;

.. Я = 0,964

Клубни с высоким содержанием крахмала (17—19%) формировались в годы с небольшим количеством осадков (18— 36 мм) и сравнительно высокой среднесуточной температурой (15—18°) в августе. При увеличении количества осадков в этот период до 77 мм и понижении температуры воздуха до 14,4° крахмалистость картофеля снижалась на 4—5%.

4. Баланс питательных веществ в условиях различного насыщения севооборота удобрениями

Баланс азота. Особенности действия удобрений «а баланс азота отражены в уравнениях регрессии:

первая ротация У=—■46,41 + 58,85 N — 55,04 Р0 5 +

+ 10,61 Р —4,13 К —22,08 (NP)°'S; R=0,981

вторая ротация У = —54,38 — 45,09 №-5 + 68,33 N —

— 68,74 + 15,96 Р — 5,70 К — 9,41 (NP)0-5; R=0,982

Баланс азота в обеих ротациях севооборота зависел от доз азотных удобрений и уровня фосфорно-калийного фона. Фосфорные и калийные удобрения, повышая продуктивность севооборота, увеличивали дефицит азота по сравнению с контролем более чем в 3 раза. В первой ротации ежегодное при> -менение азотных удобрений в дозе 47 кг/га уменьшало аефишп азота иа всех изучаемых фонах фосфора и калия, что привело к повышению продуктивности севооборота на низком фоне фосфора и калия (PsoKío) с 30,1 до 36,9 ц/га зерн. ед., на уме-; репном фоне (РюоКео) —с 32,8 до 40,2 ц/га, на высоком фоне (PrnKjeo) — с 36,2 до 44,5 ц/га зерн. ед. При внесении 80 кг/га азота на низком фосфорно-калийиом фоне устанавливался положительный баланс азота, на умеренном — уравновешенный, на высоком — оставался отрицательным. Продуктивность севооборота при этом увеличилась соответственно до 38,1; 41,7 и 46,3 ц/га зерн. ед. Дальнейшее увеличение доз азотных удоб« рений до 154 кг/га незначительно повышало продуктивность севооборота. При этом создавался положительный баланс азо* та в севообороте. Близкие данные получены во второй ротации севооборота. Опыты показали, что на дерново-подзоли-стой, среднесуглинистой слабоокультуренной почве высокую продуктивность севооборота можно получить при уравновешенном и небольшом отрицательном балансе азота. Если же плановым заданием предусмотрено получать высококачественное 'Гиродовольствежгае з&рищ озимой пшеницы, интенсивность баланса азота должна быть «га уровне 105%,

Баланс фосфора. Зависимость баланса фосфора в севообороте от доз удобрений выражена уравнениями:

первая ротация У=—97,7 — 27,30 P°-s + 149,07 Р — 1,67 К — — 4,99 (NP)°>S; R=0,999

вторая ротация У = —104 — 24,5 N« + 7,01 N — 34,95 Р0-5 + + 154,2 Р —4,31 (РК)0-5; R 0,999

Баланс фосфора в севообороте определялся в основном дозами фосфорных удобрений. Влияние азота и калия на ба-22

дане Р^Об было слабым. При внесении фосфорных удобрений в годовых дозах от 50 до 200 кг/га независимо от уровня азот-но-калнйного фона устанавливался положительный баланс фосфора с прогрессивно нарастающей интенсивностью. В первой ротации севооборота при применении 50 кг/га Р2О5 на разных фонах азота и калия — N47!^«, КваКво, интенсивность баланса фосфора находилась в пределах 169—189%, продуктивность севооборота составляла 36,9; 39,3 и 41,2 ц/га лрн урожаях на фонах МК— 30,3; 31,8 и 32,4 ц/га зерн. ед. Применение 100 кг/га Р205 на низком, среднем и высоком фонах азота и калия увеличило интенсивность баланса фосфора до 290—326%, продуктивность севооборота при этом повысилась до 38,8; 41,7 и 44,1 ц/га зерн. ед. При внесении 200 кг/га РгОз на указанных азотно-калийных фонах интенсивность баланса достигала 486—552%, продуктивность севооборота составляла 40,8; 44,2 и 47,4 ц/га зерн. ед. При систематическом внесении 50 кг/га Ра05 в почве ежегодно оставалось неиспользованным растениями 21—25 кг/га фосфора, при 100 кг/га Р205 —67—71, при 200 кг/га Р205— 161— 167 кг/га. Близкие данные получены во второй ротации. Следовательно, чгутем создания соответствующей мнтеживно-стл балжгса фосфора можно регулировать темпы гговышотнл фосфатного уровня почвы. В условиях рассматриваемого опыта для получения продуктивности севооборота 42—43 ц/га зерн. ед. и существенного улучшения фосфатного режима почвы необходимо в первые 12 лет ведения севооборота вносить 100 кг/га РгОй в год на'оптимальном фоне азота н калия, что соответствует интенсивности баланса на уровне 280—300%.

Баланс калия. Уравдаия регрессии, характеризующие баланс калия го ротациям севооборота, имеют вид:

первая ротация У = —148 — 33,66 № 5 ~ 23,13 Р0-5 +

+ 86,78 К—16,78 {РК)°-5; К=0,990

вторая ротация У= —182 —59,34 №-5 + 14,92 N — — 53,80 Р0-» +20 Р —41,03 К0-5 + 100,27 К —20,58 (РК)0!!:

1? = 0,991

На баланс калия наряду с калийными удобрениями сильное влияние оказывали азотные и фосфорные. Повышение уровня азотно-фосфорного фона, обеспечивая рост урожая и общего выноса кзлия, увеличивало в 1,5—2 раза дефицит этого элемента по сравнению с контролем. Влияние калийных удобрений на баланс калия определялось уровнем азотно-фос-форного фона. С повышением доз азота и фосфора действие калийных удобрений на урожайность и вынос калня усиливалось, а на баланс калия — ослабевало. В первой ротации.при внесении 40 кг/га КгО в год на фоне К<7Рк> дефицит калия составил 15 кг/га, на фоне ЫмгРгоо — 34 кг/га. Внесение 80 кг/га

КаО обеспечило положительный баланс калия только на фоне низших доз азота и фосфора (N4rP5o), на фоне умеренных доз (NgoPioo) создавался уравновешенный, на фоне высоких доз (Nm7P2oo)—отрицательный. Продуктивность севооборота соответственно составляла 38,1; 41,7 и 45,3 ц/га зерн. еД. Урожай иа азотно-фосфорпых фонах был 33,9; 37,1 и 40,1 ц/га. Дальнейшее увеличение доз КгО до 120—160 кг/га оказывало слабое влияние на рост продуктивности севооборота. При этом создавался положительный баланс калия на всех изучаемых фоках азота и фосфора. Во второй ротации баланс калия складывался менее благоприятно в связи с увеличением прибавок урожая от калийных удобрений.

Таким образом, ка дерново-подзол истой среднесугл пнистой слабоокультурепной почве при уравновешенном балансе калия можно в течение 12 лет получать среднегодовой урожай общей продукции севооборота 42—43 ц/га зерп, ед. Однако, чтобы одновременно улучшить калийный режим почвы, интенсивность баланса калия в севообороте должна быть ие менее 125%. Для этого годовую дозу калия в севообороте следует увеличить до 120 кг/га,

5. Роль минеральных удобрений в повышении плодородия дерново-подзолистых слабоокультурешшх почв

Физико-химические свойства почвы. Кислотнюсть дерново-подзолистой среднесугл инистой почвы постепенно повышалась по мере увеличения доз азотных удобрений при систематическом применении их иа фоне периодического известкования в севообороте. Зависимость величины рН (У1), гидролитической кислотности (Уг), степени насыщенности почвы ос-новациями (Уа) от доз азота имела линейный характер: слой почвы 0—20 см — У! = 5,9—0,061 К, К=0,703; Уг=1,95 + + 0.128 N. К=0,842; Уа= 72,9 — 1,08 N. К==0,311; слой 20— 40 см ~У| = 5,4—0,026 14, Н = 0,382; Уг=2,83 + 0,066 N. = 0,488; У3=65 —0,582 N. К = 0,290.

При внесении азотных удобрений в годовых дозах от 14 до 154 кг/га через 12 лет величина рН в слое 0—20 см уменьшилась с 5,9 до 5,4, гидролитическая кислотность повысилась с 1,9 до 2,9 мэкв на 100 г почвы, степень насыщенности лочвы основаниями снизилась с 73 до 64%. Предельная годовая доза азота, при которой кислотность почвы не снижалась за пределы оптимального для нолевых севооборотов уровня, составляла 102 кг/га в год. Действие азотных удобрений на кислотность почвы в слое 20—40 см было слабее. Фосфорные и калийные удобрения не влияли на физико-химнческие свойства почвы.

Содержанке гумуса в почве. Возделывание .полевых культур в течение 12 лет без удобрений привело к уменьшению содержания гумуса в почве с 2,2 до 1,8%, общего азота — с 0,14 до 0,12%. Систематическое применение минеральных удобрений не оказывало закономерного влияния на эти показатели.

Содержание фосфора в почве. Длительное отрпмэнсмпе фосфорных удобрений существенно улучшило фосфатный режим почвы. Зависимость содержания подвижного фосфора (У() в почве и степени подвижности фосфатов (Уз) от доз фосфорных удобрений имела прогрессивный характер и выражалась уравнениями регрессии:

слой почвы 0—20 см У]=3,4+1,423 Р+0,226 Рг; Н=0,991

Уг = 0,04+0,022 Р+0,0011 Рг; Г? = 0,982.

слой почвы 20—40 см У,=3,0+0,911 Р+0,165 Р2; Н=0,971

У2 = 0,04+0.007 Р+0,0016 Р*; 1?=0.898

С увеличением доз фосфора в составе полного минерального удобрения содержание подвижных фосфатов в пахотном н подпахотном слоях прогрессивно возрастало (табл. 8).

Таблица Я

Влияние систематического применения удобрений на содержание подвижного фосфора в почве и степень подвижности фосфатов к концу второй ротации {Севооборота

Варианты опыта Внесено Ра05 с удобрениями, кг/га Подвижный фосфор по Кирсанову, ыг Ра03 на 100 г Подвижность Ра05 в СаС^-вы-тяжке, мг/л

слой почвы, см

за 12 лет в год 0—20 20—40 0—20 20-40

Контроль _ _ 3,4 3,0 0,04 0,04

МРК' 300 25 5,1 4,0 0,06 0,04

2 (МРК) 600 50 7,2 5,4 0,09 0,06

3 (ЫРК) 900 75 9,7 7Д 0,11 0,07

4 (МРК) 1200 100 12.7 3,2 0,14 0,09

5(ЫРК) 1500 125 16,2 П,6 0,17 0,11

6 (МРК) 1800 150 20,1 14,4 0,21' 0,14

7 (МРК) 2100 175 24.4 17,4 0,24 0,16

8 (ЫРК) 2400 200 29,3 20,8 0,28 0,20

Исходное содержание подвижного фосфора в слое 0— 20 см — 5 иг; 20—40 см — 4,8 мг на 100 г почвы.

Систематическое внесение 50 кг/га Рг05 незначительно повышало содержание подвижного фосфора в слое 0—20 см по сравнению с исходным, применение 75 кг/га Р205 увеличивало содержание фосфора в почве от низкого до среднего уровня, 100 кг/га Р203—до повышенного, 125—200 кг/га Рг05 — до высокого.

При длительном применении повышенных и высоких доз фосфорных удобрений обнаружено значительное накопление подвижного фосфора в слое почвы 20—40 см. Это создает благоприятные условия для углубления пахотного слоя слабо-окультуренных дер но во-подзол истых почв. Вместе с тем возникает опасность потерь фосфора. Поэтому в условиях интенсивного применения удобрений необходим контроль за содержанием подвижных фосфатов не только в пахотном, но и в более глубоких слоях почвы.

С увеличением содержания подвижного фосфора в почве повышалась степень его подвижности. Зависимость между этими показателями имела лнпейпый характер: слой почвы 0—20 см — У=0,01 Р, г=0,946; слой почвы 20—40 см — У=0,008 Р, г = 0,773, где У — концентрация РгО$ в 0,02 и СаСЬ — вытяжке, мг/л; Р — содержание подвижного фосфора, мг на 100 г.

Определены нормативы затрат фосфорных удобрений на накопление подвижного фосфора в почве. Количество фосфор-пых удобрений, необходимое для накопления I мг РаОз в 100 г почвы в слое 0—20 см, с увеличением доз от 50 до 200 кг/га изменялось от 120 до 81 кг/га, в среднем оно составляло 100 кг/га.

Содержание калия в почве. Зааиатмость содержания обменного калия (У() в почве и отелен» сто подвижности (Уа) от доз удобреашй характеризуют уравнения:

слой почвы 0—20 см У,=8,3+1,649 К —0,412 Р; Н=0,958

У2 = 6,3+1,805 К —0,565 Р; 11=0,919

Опыты показали,, что возделывание полевых культур в севообороте в течение 12 лет без удобрений привело к снижению па 17% содержания обменного калия в почве по сравнению с исходным. Фосфорные удобрения, повышая урожайность культур, усиливали истощение запасов обменного калия почвы, что нашло свое выражение в приведенных выше уравнениях регрессии. Систематическое применение калийных удоб-26

слой почвы 20—40 см У^б.З+О.вбО К;

У2=4,7+1,265 К —0,520 Р;

Р = 0,830 И=0,862

рений совместно с азотными и фосфорными улучшало калийный режим слабоокультуренной дерново-подзолистой почвы (табл. 9).

Таблица 9

Влияние систематического применения удобрений иа содержание обменного калия в почве и степень его подвижности к концу второй ротации севооборота

Варианты опыта

Внесено КаО с удобрениями, кг/га

Обменный калий

по Масловой, мг KsO па 100 г почвы

Подвижность КаО в С а С12- вытяжке, мг/л

слой почвы, см

за 12 лет в год 0—20 20—40 0—20 20—40

Контроль . 1; - 8,3 6,3 6.3 4.7

NPKÍ 240 20 9,5 7.2 7,6 5.5

2 (NPK) 480 40 10,8 8,0 8.8 6,0

3 (NPK) 720 60 12,0 8,9 10,0 7,0

4 (WPK) 960 60 13,3 9.7 11,3 7.7

5 (NPK) 1200 100 14,5 10,6 12,5 8,5

6 (NPK) 1440 120 15,7 И.4 13,7 9.0

7 (NPK) 1680 КО 17,0 12,2 15,0 10,0

8 (NPK) 1920 160 18,2 13,1 16,2 10,5

Исходное содержание обменного калия в слое 0—20 см — 10 мг, в 20—40 см — 6,4 мг на 100 г почвы.

Внесение калийных удобрений в годовых дозах от 20 до 40 кг/га поддерживало содержание обменного калия в слое 0—20 см на уровне, близком к исходному, применение 60— 100 кг/га КаО увеличило содержание этой формы калия от низкого до среднего уровня, 120—160 кг/га КаО — до повышенного. При внесен«« высоких доз КгО (100—1160 гкг/га) установлено значительное .накопление обменного калия в слое 20— 40 см. Наряду с этим таасть каллш передвигалась в более глубокие слои почвы, до I м.

Увеличение содержания обменного калия в почве сопровождалось повышением степени его подвижности. Связь между этими показателями в пахотном <ц подпахотном слоях выражалась линейными уравнениями регрессии: слой почвы 0—20 см — У =0,86 К, г = 0,932; слой 20—40 см— У ■=* 0,77.К, г = 0,643, где У — концентрация КаО в 0,005 н СаСЬ — вытяжке, мг/л; К — содержание обменного калия, мг на 100 г почвы.

Систематическое внесение калийных удобрений не оказывало закономерного влияния на содержание легкогидролизу-емого необменного калия в слое почвы 0—60 см. На вариантах с высокими дозами калийных удобрений обнаружено увеличение количества этой формы калия в слое 60—100 см, что свидетельствует о слабом закреплении калия в верхних слоях почвы и передвижении его в нижележащие горизонты. Затраты калийных удобрений па накопление Í мг КгО в 100 г почвы пахотного слоя при внесении их в дозах 120 и 160 кг/ra, обеспечивших положительный баланс калия, в среднем по фонам NP составляли 45 и 65 кг/га.

Зависимость урожайности культур от доз азотных удобрений и содержания подвижного фосфора и калия в почве. Эта зависимость выражалась следующими уравнениями регрессии:

Озимая пшеница — У=0,66 № 5 +19,13 —2,33 Р+

1975, 1976 + 1,ОЗК0'6; R=0,827

Ячмень —У=6,И — 1,21 N + 13,50 P° s—1,64 Р+0,44 К;

1976, 1977 R=0,924

Картофель —У = 26,70 №-5+64,00 Р0 5 —6,30 Р+3,54 К;

1977, 1978 R=0,96V:

Севооборот в целом — У = 6,84 — 1,71 N + 14,80 Р0-5 — 1973—1979 — 1,69 Р + 0,46 К; R=0,966

где У — урожайность, ц/га и продуктивность севооборота, ц/га зерн. ед., N —доза азота, кг/га, РиК — содержание подвижного фосфора и калия в слое 0—20 см, мг на 100 г почвы.

Опыты показали, что с увеличением годовых доз азотных удобрений от 15 до 88 кг/га, содержания подвижного фосфора в почве от 5 до 15 мг и обменного калия — от 10 до 20 мг на 100 г почвы продуктивность севооборота повышалась от 29,3 до 48,1 ц/га зерн. ед. Наиболее высокая урожайность зерновых культур формировалась при содержании в слое 0—20 см 15 мг PaOs и 15 мг КгО на 100 г почвы на фоне достаточной обеспеченности растений азотом; урожайность озимой пшеницы на фоне Neo составляла 44,1 ц/га, ячменя на фоне' Neo — 41,6 ц/га. Высокая урожайность картофеля (278 ц/га) получена на фоне Ni6o при содержании подвижного фосфора 15 мг и обменного калия 20 мг на 100 г попвы. Дальнейшее увеличение доз азота и запасов подвижного фосфора и калия в почве не привело к существенному росту урожайности.

Последействие минеральных удобрений. При окультуривании почвы важно установить устойчивость изменений ее свойств во времени. Исследованиями установлено, что минеральные удобрения после систематического на протяжении 28

12 лет применения в севообороте проявляли высокое последействие на урожайность культур в течение восьми лет.

Эффект последействия возрастал с увеличением доз удобрений, но резко снижался при неблагоприятной погоде. На вариантах с окультуренной почвой урожайность зерновых культур на фоне свежевнесенного азота в благоприятные годы находилась в пределах 35—42 ц/га, картофеля —350—380 ц/га. Урожайность по фону азота была соответственно 20—29,6 и 222 ц/га. При неблагоприятной погоде прибавки урожайности от последействия удобрений по всем культурам снижались в 1,5—3 раза.

Наиболее устойчивым показателем окультуренности почвы является содержание подвижного фосфора. На восьмой год последействия удобрений его количество на окультуренных вариантах почвы составляло 11,4—15,3 мг на 100 г почвы. Содержание обменного калия резко снизилось на всех вариантах опыта и находилось на уровне 6—8 мг на 100 г почвы. Последействие азотных удобрений было незначительным.

6. Экономическая эффективность минеральных удобрений в севообороте

Экономическая эффективность удобрений зависела от их доз, соотношений и биологических особенностей культур севооборота. Наиболее высокий чистый доход с 1 га пашни получен от применения полного минерального удобрения. С увеличением годовых доз от М49Рк>К40 до Г^мРамКим чистый доход с I га возрастал в 1,5 раза (с 164,5 до 242,5 руб.). Окупаемость затрат доходом изменялась соответственно с 4,64 до 2,18 руб. Оплата I кг питательных веществ удобрений прибавкой урожая находилась в пределах от 10,5 до 4,7 кг зерн. ед. При внесении оптимальных в агрономическом отношении годовых доз удобрений {ГЧнюРкюК^о) эти показатели в среднем за две ротации севооборота соответственно составляли 220 руб., 3,2 руб., 7,2 кг зерн. ед. Выращивание картофеля и озимой пшеницы обеспечивало более высокую экономическую эффективность удобрений по сравнению с возделыванием ячменя, овса и клевера.

основные выводы

1. Разработана методологии проведения полевых многофакторных опытов и методы анализа их результатов. Показано, что спланированный на научной основе полевой многофакторный опыт позволяет получить точную и полную информацию для математического моделирования закономерностей действия удобрений.

Установлено, что в общем объеме информации о действии удобрений в полевом опыте основная ее часть приходится на долю главных эффектов факторов (71,3%) и их парных взаимодействий (22,2%) и незначительная (6,5%) часть — на взаимодействия более высокого порядка. Это служит теоретическим обоснованием правомерности применения метода блоков для повышения точности полевых многофакторных опытов.

2. Выбор математической модели дли описания экспериментальных данных в значительной мере определяется характером зависимости результативного показателя от доз удобрений. Показано, что при математическом описании зависимости урожайности полевых культур от доз удобрений лучшей является «половинная» многофакторная модель по сравнению с квадратичной. Зависимость показателей качества урожая от доз удобрений в большинстве случаев выражается линейными уравнениями регрессии. Связь между содержанием подвижного фосфора в почве и дозами фосфорных удобрений при длительном их применении описывается квадратичным уравнением прогрессивного типа. Зависимость содержания обменного калия от доз удобрений имеет линейный характер.

3. Разработаны математические модели, выражающие закономерности действия удобрений на дерново-подзолистой почве па продуктивность севооборота и урожайность основных полевых культур; качество зерна озимой пшеницы, озимой ржи, ячменя, овса, клубней картофеля, химический состав сена клевера; баланс питательных веществ в севообороте и агрохимические показатели плодородия почвы. Полученные уравнения регрессии служат основой для разработки (с помощью ЭВМ) оптимальных систем применения удобрений в севообороте.

4. В условиях Центрального района Нечерноземной зоны РСФ£Р на дерново-подзол истой среднесугл инистой слабо-окультуренной почве оптимальная система применения минеральных удобрений, предусматривающая применение на 1 га папцш по 100 кг азота и фосфора и 120 кг калия, обеспечила увеличение продуктивности зернотравопропашного севооборота в 1,9 раза (с 23,2 до 43,4 ц/га зерн. ед,). Одновременно существенно улучшилось качество продукции и повысилось плодородие почвы.

5. Эффективность отдельных в вдов минеральных удобрг-И'ИЙ при длительном щрпман-оими меняется одновременно с изменением питательного режима иочгвы. На ела бою культуре шюй лочве через 6 лет снижается влияние азотных н фосфорных удобрений на продуктивность севооборота и значительно возрастает эффективность калийных. Культуры севооборота по разному реагируют на изменение питательного режима почвы. В связи с этим необходима дифференциация доз

удобрений в зависимости от длительности -их применения и биологических особе« посте й культур севооборота.

6. Озимая пшеница при размещении после клевера о начале освоения севооборота сильно ,реагирует ,на внесение повышенных и высоких доз удобрений : урожайность (Повышалась в 2,5—3 раза, достигая 40—46 ц/га. Во второй ротации озимая пшеница при более высоком общем уровне урожайности слабее отзывалась на внесет:!« удобрений. Наиболее эффективными! были фосфорные удобрения. Внесение высоких доз фосфорных и калийных удобрений повышает устойчивость урожайности оэяшой пшеницы ло подам.

7. Ячмень, высеваемый по стерневым лредшесгвенинкам, сильно реагирует -на азотные удобрения, фосфорные и ■калийные дают меньшие ¡прибавки урожайности. Эффективность juo-брений, в особенности азотных, значительно нарастает с увеличением длительности >их применен»« в севообороте. Это указывает на выоокую пребователыгость ячменя к уровню предшествующей уцоб.реиностн почвы,

8. Картофель сильно отзывается ,на внесение высоких доз удобрений. С увеличением доз •полного минерального удобрения до КтзгоРг4оКзго урожайность клубней повышалась в 2,5— 3 раза, достигая 293—322 ц/га. В первой рота-цнп севооборота высокие прибавки урожайности дава.ш азотные, фосфорные и калйгЛные удобрения, во второй ротации значительно возросла эффективность .калия на фоне азота и фосфора. Азотные и фосфорные удобрения незначительно повышали урожайность •картофеля.

9. Кле-вер так же, как и картофель сильно рсагнр-уст ira изменение питательного 'режима по"пзы, В лервый период опыта существенные прибавки урожая давали фосфорные удобрения, во второй ротации значительно снизилось действие фосфора .и повысилась эффективность калия. Азот, внесенный лсд покровный ячмень, епшжал урожай сена клевера.

10. Качество зерна озимой пшеницы в значительной море определяется предшественником, дозами азотных удобрений и погодными условиями. Лучшие условия для получения зерна с качеством, соответствующим требования»! ГОСТа на сильную пшеницу, создаются при возделывании этой культуры после ¡клевера it внесении на оптимальном фоне фосфора и калмя 150—160 кг/та азота дробно. Благоприятные условия для производства зерна с высоким качеством складываются та;кжз гари посеве озимой л иге ни цы после озимых на зеленый корм. При выращивании озимой пшеницы после ячменя внесение даже высоких доз азота (180 кг/га) не обеопешвает существ они юга улучшения (качества зерна.

Наиболее сильное действие азота та накопление белка в зерне отмечено в теплом году ерш сумме активных темпера -

тур за .май—мюль 1535°. Низкие температуры ослабляют влияние азота л а бел ковость зарна.

11. Установлено, что между основными показателями химического состава зерна озимой пшеницы, его фиацчеокнмн свойствами, технологически!мп и хлебопак аршьшн качествам« муки существует корреляционная зависимость; это служит теоретической основой для прогшозправа ни я хлебопекарных качеств муки ло содержанию сырого белка н клейковины в зерне.

12. Качество зерна озимой ржи определялось дозами азотных удобрений и погодными условиями в период налива и созревания. С увеличением доз азота до 225 кг/га содержание сырого белка в зерне ржи повышалось в 1,6 раза, при этом возрастала 'активность а-амилазы. В роды с повышенным увлажнением в июле увеличение активности фермента приводит к 31 разительному ухудшению хлебопекарных .качеств зерна. Установлено, что между содержанием сырого белка в зерне озимой ржи и количеством общого азота в -растениях в -начальные фазы ид развития существует тесная корреляция. Полученные ура-шиепши |регроеоин поз&ошяют прогнозировать вероятный уровень белковости зерна.

13. Фигзичеоюие свойства зерна злаковых .культур зависят от условий увлажнения в период лалягоа и созревания. При избытке вл-агн (ГТК 2,5—2,7) в этот период формируется плохо вы полк он нос зерно, что приводит ж значительному 'недобору урожая. При таких условиях азотные ущобреятя снижают, а калийные — позышают массу 1000 зерен. Для тарадотвраще-•шга щуплости зерна необходимо соблюдать правильное соотношение доз азота и калия: доза калия дол ж та быть равиа доэе азота или иесколыюо превышать ее.

14. Содержание крахмала в клубнях (картофеля определяется в основном погоди ыми услотанямн в период ■интеншмюго кяубиесбразовамии II в меньшей степени — удобрениями, В годы с повышоншьим увлажненном .и низкой температурой воздуха в августе содержащие крахмала ,в клубнях картофеля на контроле и -при внесении удобрений было «а 4—6% ниже, чем в годы с умеренным увлажненном и теплой погодой; высокие дозы хлористого калия (Кзго) ® составе полного минерального удобрения снижали .крахмалистость «л-убней в разные годы н-а 2—47о ■ Азотные и фосфорные удобрения оказывали неустойчивое менее существсшюе влияние на содержание крахмала в клубнях картофеля. Получена математическая модель, позволяющая прошози-равать содержащие крахмала в -клубнях картофеля в завис им ост.н от доз калийных удобрений, количества осадков и температуры воздуха в августе.

15. Фосфатное и калийное состоящие дар но во-под зол ното й слабоакультурениой почвы существенно улучшилось в реэуль-32

тате систематического применения в течение 10 лет фосфорных и кал и ff пых удобрений. Накопление -подвижных форм фосфора и каллгя в почве зависело ст доз вносимых удобрений,

— Внесение фосфорных удобрений в годовой дозе 50 кг/га PjOj незначительно увеличило содержание подвижного фосфора в слое 0—20 см по сравнению с исходным, применение 75 кг/га Рг05 повысило «то содержание в почве от низкого до среднего уровня, 100 кг/га Pi05— до повышенного, 125— 200 кг/га Р2О5 — до высокого, При этом возрастало содержание !п од ея i ж ного фосфора в слое 20—40 см, что создаст благоприятные условия для углубления лахотиого слоя почвы.

— Ежегодное ггри'мешечгне калийных удобрений в севообороте в дозах от 40 до 80 кг/га поддерживало зал ас и обменного калия в пахотном слое па исходном низком уровне, внесение 120—160 кг/га КгО увеличило его содержание до среднего и повышенного урошгя. Обменный калий накапливался в основном в слое 0—40 см, а при внесении высоких доз KjO часть 1кал.ия перед вига л*ась до 100 с-м.

16. Длительное применение аммиачной ( селитры из фоню периодического известкования в севообороте оказывало слабое огрчщателыног влияние ira ф к з 1 вко-х i шпч есж и е свойства почвы. Фосфорные и калийные удобрения о к? влияли на кислотность почвы,

17. Применшне минеральных удобрений ис вызывало закономерных -изменений в содержащий гумуса и общего азота в лочве.

18. Баланс питательных веществ в севообороте зависит от доз основных видов мшюралыных удобрений и их соотношений. Показало, что ¡высокую продуктивность зернотравшро-гоашного севооборота (43 ц/ira зерн. ед.) на дерново-шедаолj 1 -стой слабоакудьтуреиной ло'иве, одновременное ¡повышение качества продукции .и улучшение питательного режима почвы можно получить при интенспшости баланса азота на уровне 105%, фосфора— 300%, (калк-я— 125%. Такая .ннтенсив'ноеть баланса элементов питания ¡положена в основу выбора опти-

s. малыного уровня насыщения севооборота удобрениями.

19. Поатеденстшш повышенных доз фосфорных .ц калийных удобрений, внесенных в первых двух ротациях севооборота, на урожайность культур продолжалось восемь лет, обеспечивая в поды с благоприятной погодой на фочгс свеж отнесенного азота прирост урожайности ззрновых культур 12—15, картофеля 110—160 ц/га. Последействие азотных удобрений проявлялось слабо. Причина постепенного снижения эффекта последействия удобрений заислючалась в 'нстощ^ии.н запасав подвижного калия ¡почвы! .

20. Экоиомимеакая эффективность удобрений зависит от их доз и соотношений. При внесении апшмалыных годовых 3—723 33

доз удобрений (КюоРиюКио) чистый доход достигал 220 р1уб./[Га, затраты в 3 раза окупались тистьим доходом, оплата 1 кг питательных веществ прибавкой урожая составляла 7.2 ¡кг эари. сц.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ НАУЧНЫМ УЧРЕЖДЕНИЯМ

Для повышения ¡информационного содержателя -базы эксперимента,! иных дашных и разработок на этой оонове (с помощью ЭВМ) оптимальных систем лримшення удобрений в севооборотах предлагается расширить постановку многофакторных опытов по зонам страны.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

ЬДля обеспечен.»я ераднсшдовой етродуишшноста зерногра-вситропашных севооборотов на уровне 42—43 ц/га «зерш, ед., существенного улучшения качества зерна озимой пшеницы при .одновременном прогрессивном п-оеышеяиги плодородия дарно-во -подэол истых орсцнесутливн истых сла&осикультуремных /почв на полях, удаленных от животноводчески«; комплексов, 'необходимо иугем применения минеральных удобрений создать положительный баланс азота в размере 105%, фосфора — 300, калия— 125%. Для этого следует вносить в виде минеральных удобрений в среднем в год то 100 кг/га азота и фосфора н 120 кг/га калчгя.

2. В целях получения урожайности зеришвых ¡на уровне 40—43 ц/га, картофеля 280—300, оша клевера — 50 ц/га (за один укос) требуется вяеоеише минеральных удобрений в дозах: под ячмень— МщРвоКэо, клеоор — РаоКм, озимую пшеницу— М8(}Р|5с(К|2о, Я41мень — ^воРеоКао, картофель—Мгос(Р15оКмо> овос—«»РйоКю. Если плаеируется повысить качество зерна озимой лшешшы до уровня требовании й ГОСТа на сшыную пшеницу, дозу азота в полиюм удоброниш сладует уволмчшъ до 150 жг/га с лпеосяше.м ее дробно: 30 кг/га ле:ред посевом, остальную часть дозы — поровну в период возобновления вегетации растеяшй и в шачале колошешия.

3. Прсгагооирование содерж-авдия сырого белка в зерна озимой ржи предлагается осуществлять на основашги количества общего азота в растениях в ранние фазы их развития. Высокое содержание белка (13—'16%) ,в зерне ржи можчю ожидать, если количество общего азота в растениях в фазе весеннего ыущшия находится на уровне 3,5—4%. выхода в трубку— 2,2—2,6,%, в фазе колошения— 1,1 —1,2%.

4. Для предотвращения щуплости зерта злаковых культур на 'почвах с низким содержавшем подвижного калия, особенно в районах с повышенным количеством осадков в июле (бо-34

лее 90 мм); в полним'удобенш на .единицу аэогга должно приходиться иеменее одной (части калия, . , 5. Оптмалыньш содержа ни ем подвижного фосфора в пахотном слое: дерново-ш>дзолинггых среанссугл*тиетых ■ почв для зерморравапропашных севооборотов следует считать 15— 17 мг РгОз на 100 г почвы, обменного калия — 20—22 м г'КгО на 100 г почвы, . . .

.6.-ГТрт 'разработке рациональных систем (удобрения в севооборотах необходимо учитывать изменения содержания подвижных, фосфатов и калия не только В пахотном, но л в более глубоких слоях почвы.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

(. .Иванова Т II,, Спнрндовская С. В, Поглощение фосфора: ячменем и эффективность внесенных фосфатов в зависимости от-температуры, влажности и агрохимических свойств почвы,— Агрохимия, 1970, М 9, 0,5 п. л,

2, Иванова Т. П., Кожсмякова Р. Н. Закономерности действия азотных, фосфорных и калийных удобрений в многофак-торком полевом опыте с широкой амплитудой доз, — Агрохимия, 1970, № 11, 0,7 п, „т,

\ 3. Перегудов В. Н,, Иванова Т. И. Некоторые особенности-плакирования и математической обработки данных многофакторясго - опыта по изучению закономерности действия удобрений. —.Агрохимия, 1972, № 7, 1 п.л.

4. Иванова Т. П., Кожемякова Р. Н., Пу шея ков В. С. Содержание белка и клейковины в зерне озимой пшеницы в зависимости ог'доз азота,1 фосфора и калня. —Агрохимия, 1972, № 11, 0,7 ц. л, '.'.'..

5, Иванова Т. И„ Коваленко А. А, Действие возрастающих доз азота, фосфора и калия на урожай и качество картофеля. — Агрохимия, 1973. ЛЬ 2, 0,9 п. л, ,

6,.Иванова Т. И., Рубанов В. С., Юршевич А. .С. ^Экспериментальная проверка фактор калькой' схемы (4X4X4) при изучении'.зависимости' урожая и качества зерна озимой пшеницы от доз удобрений. — Агрохимия, 1975, № 7, 0,6 п, л.

7. Иванова Т, П., Лнзорге X., Гор буче в П., Садовскн А, Применение математических методов и ЭВМ для разработки рекомендаций по рациональному применению удобрений в странах СЭВ. — Труды Международного совещания по минеральным удобрениям. Варка, 1975, 0,3 пл. * .

8. Методические указания по проведению нолевых опытов с удобрениями Географической сети на X пятилетку (1976—1980 гг.) — М,, ВАСХНИЛ, 1975, 8,3 п, л. (коллектив авторов).

9. Иванова Т. П., Егорова Т. К., Сошникова М. И, Методика' проведения длительных многофакторных опытов. — Методические указания по проведению исследований в длительных опытах с удобрениями. — М,,. 1976, часть 3, 0,6 п. л.

10. Перегудов В. Н., Иванова Т, И, О прогнозировании эффективности удобрений на основе математических.методов и ЭВМ. —Труды VIII Международного Конгресса по минеральным удобрениям. — М., 1976, 0,3 п. л.

11. Иванова Т. И., Бабанина А. В.. Лазер В. С. Потенциальные возможности улучшения качества зерна озимой пшеницы Мироновская 808 под влиянием возрастающих доз минеральных' удобрений на дерново-подзоли--стой почве.-^Агрохимия, 1976, № 7, 0,6 п. л,

12. Иванова,Т. И, Бабанина А. В., Лазер В. С. О взаимосвязи между количеством белка и технологическими, свойствами зерна озимой пшеншш Мироновская 808.— Агрохимия. 1976, № 8, 0,6 п. л. . . í _____•■■■,.-:

13. Проведение многофакторных опытов с удобрениями и математический анализ их результатов (Методические указания).. —М., 1976, 6 п.Л. (коллектив авторов).

, 14. Иванова Т. И. Результаты применения возрастающих доз минеральных удобрений а севообороте. —Труды ВИУА, М., -1(977, выл. 56, 1.9 п. л.

15. Иванова Т. П., Кожемякова Р, Н. Отзывчивость озимой пшеницы на возрастающие дозы минеральных удобрений. — Там же, 0,9 п. л.

16. Иванова Т. И., Плешакова С. В. Отзывчивость ячменя на возрастающие дозы минеральных удобрений. — Таи же, 0,9 п. л.

17. Иванова Т, И., Коваленко А, А, Отзывчивость картофеля на возрастающие дозы минеральных удобрений. — Там же, 0,8 я, л.

18. Иванова Т. И., Трофимова В. Д. О возможности прогнозирования уровня плодородия почвы при длительном применении минеральных удобрений.— Там же, 0,7 п. л,

19. Иванова Т. И., Бабанина А, В. Влияние возрастающих доз минеральных удобрений на величину урожая, содержание белка и технологические качества зериа озимой ржи Харьковская 60. — Агрохимия, 1977, I, 0,7 п. л.

20. Иванова Т. П., Жуков С. Н., Коваленко А. А. Взаимосвязь между элементами питания в растениях картофеля при внесении высоких доз минеральных удобрений.— Агрохимия, 1977, № 10, 0,6 п. л.

21. Иванова Т, И., Жуков С. Н., Коваленко А. А, Связь урожая и крах-малнстости картофеля с содержанием элементов в черешках листьев карто--феля. — Агрохимия, 1977, № 11, 0.4 п. л.

22. Иванова Т. И., Плешакова С В. Влияние метеорологических факторов на эффективность удобрений и урожай ячменя на дерново-подзолистой почве. — Агрохимия, 1978, № 5, 0,6 п. л.

23. Перегудов В. Н., Иванова Т. И„ Сошников а М. И. Методика постановки н математической обработки результатов полевого опыта по изучению закономерностей действия минеральных удобрений, поставленного по факториальной схеме 1/9 (6X6X6). — Агрохимия, 1978, № 10, 1 п. л.

- 24. Иванова Т. И., Кожемякова Р. Н., Бабанина А. В. О возможности прогнозирования действия удобрений на качество зерна озимой пшеницы. — Труды ВИУА. М„ 1978. вып. 27, 0.5 п. л.

25. Перегудов В. Н„ Иванова Т. И, К вопросу о главных эффектах я взаимодействии факторов в многофакториых опытах с удобрениями (сообщение 1). —Агрохимия, 1979, № 9, 0.6 п. л.

26. Перегудов В. Н., Иванова Т. И. Эффективность метода блоков в уточнении данных полевых многофакторных опытов с удобрениями (сообщение 2). — Агрохимия, 1980, № 2, 0,5 п. л.

27. Методические указания по проведению полевых опытов с удобрениями Географической сети на XI пятилетку (1981—1985 гг.). — М„ БАСХНИЛ, 198!, 5,5 п. л. (коллектив авторов). '

28. Перегудов В. Н„ Иванова Т. И, Егорова Т. К. К вопросу о сопутствующих исследованиях в многофакторных опытах. — Б юл л. ВИУА, М., 1982. № 59. 0,51 п. л. .

29. Иванова Т. И, Влияние погоды и удобрений на физические свойства зерна. колосовых культур в условиях Нечерноземной зоны. — Агрохимия, 1(982, № 4, 0.8 п. л, ......

30. Иванова Т. И., Егорова Т.К., Кожемякова Р. Н., Б »барин а И. С. Влияние длительного интенсивного применения минеральных удобрений на продуктивность культур и плодородие дерново-подзолистой почвы. — Труды ВИУА, 1983, вып. 63, 1,3 п. л.

31. Иванова Т. И., Кожемякова Р. Н., Бабарина И. С Зависимость урожая озимой пшеницы от условий минерального питания и погоды при интенсивном применении удобрений в севообороте на дерново-подзолистой почве. — Там же, 0,9 п. л. : - --..■- — :■

Л6

32. Иванова Т, II., Кожсмякова Р, Н, Влияние погодных условий и удоореши! на содержание белка в зерне озимой пшеницы и его аминокислотный состав в условиях Нечерноземной зоны, — Агрохимия, 1985, № 2,

0.7 л. л.

33. Иванова Т, И., Кожемякова Р. Н„ Плешакова С. В, Эффективность минеральных ^ яоГ>рений пои длительном применении на дерн ово-п од золистой почве, — В кн. «Влияние длительного применения удобрений на плодородие почвы и продуктивность севооборотов*. М„ 1985, 1,4 п. л.

34. Методика полевых ОПЫТОВ по оптимизации азотного питания зерновых культур, сахарной свеклы и картофеля на основе оперативной почвенной и растительной диагностики. М., ВАСХНИЛ, 1983, 5,35 п. л. (коллектив авторов).

35. Проведение полевых и производственных опытов по разработке и совершенствованию систем комплексного применения средств химизации в интенсивных технологиях зерновых культур, — М„ ВАСХНИЛ, 1985, 5,3 п, л. (коллектив авторов),

36. Методические указания по проведению исследований в длительных опытах с удобрениями (анализ растений).—М, 1*986, ч, 3, 8 п. л, (коллектив азторов),

37. Методические указанна по проведению полевых опытов с удобрении чи Географической сети на ХП пятилетку (1936—1990 гг.). — М., ВАСХНИЛ, 1985, 5,5 п. л. (коллектив авторов).

33. Комплексные исследования по разработке н совершенствованию зональных интенсивных технологий возделывания зерновых культур (1986— 1990 гг.). Методические указания. —М., ВАСХНИЛ, 1986, 6,75 п. л. (коллектив авторов).

39, Методические указания по разработке, производственной проверке и освоению интенсивных технологий возделыва.чня зерновых культур. — М., ВАСХНИЛ, 1986, 4,75 п. л, (коллектив авторов).

40, Интенсивные технологии возделывания полевых культур на окультуренных дер но во-подзол истых почвах Центральных районов Нечерноземной зоны РСФС.Р (Методические рекомендации), — М,, 1987. 6,5 п. л, (коллектив автороп).

Л-75745, Подп. в печать 4/Х-1988. Формат 60X90/;е. Объем 2,0 п,л. Заказ 723 Тираж 100

Москва, ул. Ягодная, 12. Тнп. ВАСХНИЛ