Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Особенности внесения фосфорных удобрений под яровую пшеницу при различной влагообеспеченности в условиях Северной Кулунды

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Самофалова, Ираида Алексеевна, Барнаул

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ СЕВЕРО-КУЛУНДИНСКАЯ ОПЫТНАЯ СТАНЦИЯ

На правах рукописи

Самофалова Ираида Алексеевна

УДК 631.85:633.11

"Особенности внесения фосфорных удобрений под яровую пшеницу при различной влагообеспеченности в условиях Северной Кулунды"

(06.01.04. - агрохимия)

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: заслуженный деятель науки РФ

доктор с.-х. наук, профессор Н.В.Семендяева

Барнаул, 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................... 3

ГЛАВА 1. АГРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ

ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ.................................................. 7

ГЛАВА 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ СЕВЕРНОЙ КУЛУНДЫ. ОБЪЕКТЫ

И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ............................................... 30

2.1. Географическое положение, рельеф, почвообразуюхцие породы и почвенный покров зоны............................................................. 30

2.2. Климат и погодные условия в годы проведения опыта........... 35

2.3. Методика проведения исследований.......................................... 40

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ....................................................

3.1. Обеспеченность почв элементами питания в зависимости от способа и глубины заделки удобрения.................................... 43

3.2. Условия влагообеспеченности яровой пшеницы в течение вегетационного периода.............................................................. 45

3.3. Содержание элементов питания в надземнойгвж^ растений яровой пшеницы в зависимости от способа.-и .глубины внесения удобрения и условий влагообеспеченности.............................. 57

3.4. Влияние способа и глубины внесения фосфорных удобрений в зависимости от условий влагообеспеченности на содержание сухого вещества в надземной массе растений................................. 65

3.5. Влияние способа и глубины внесения фосфорного удобрения в зависимости от условий влагообеспеченности на формирование урожая яровой пшеницы............................................................. 71

ГЛАВА 4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ВЛАГООБЕСПЕЧЕННОСТИ ...................................................................... 95

ВЫВОДЫ............................................................................................................. 100

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ.............................................. 103

ЛИТЕРАТУРА.................................................................................................... 104

ПРИЛОЖЕНИЯ.................................................................................................. 128

ВВЕДЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Роль Кулундинской степи в производстве зерновых велика: на ее долю приходится около 25 % зерновых, собираемых в степях Западной Сибири (Абрамович и др., 1963).

Сотрудники почвенного отдела Биологического института выделили на этой территории несколько геоморфологических районов, в том числе один из них называется Северо-Кулундинская озерно-аллювиальная равнина (Ковалев, Панин, Панфилов, Селяков, 1967). Эта территория простирается с севера на юг от оз.Чаны до долины р.Бурлы и с востока на запад - от Приобского плато до северной части Прииртышского увала. Северная Кулунда занимает более 30 тыс. кв. км., в т.ч. пашни свыше 2 млн. га. Баланс питательных веществ в почвах этой зоны является дефицитным. Из теории ландшафтного земледелия, как системы равновесного сельскохозяйственного природопользования, следует, что роль удобрений, как необходимого элемента почвозащитных технологий, возрастает, поскольку долговременное некомпенсированное отчуждение элементов питания растений приводит, особенно в степных районах, к прогрессирующей дегумификации (Медведев, Филимонов 1989, Буденный, Леонов 1992, Кирюшин, Шарков 1992. Адаптивно-ландшафтные системы земледелия Новосибирской области 1994, Радугин, Леййке 1994, Greer, Schoenau 1996, Каштанов 1997). Важнейшим фактором повышения адаптивности земледелия является обеспечение устойчивости агроландшафта (Марковский, Васин, Харитонов 1991). Для возмещения выноса и создания запасов подвижных фосфатов в почве, с целью получения устойчивых урожаев, необходимо систематическое внесение фосфорных удобрений (Хомяков 1994). Удобрения в агроландшафтах должны рассмат-

риваться как обязательный элемент технологии, обеспечивающей функционирование агроценозов (Южаков, Киншт 1997). В засушливых условиях степной зоны Западной Сибири на южных черноземах, как правило, эффективны в основном, фосфорные удобрения (Шаповалов 1967, Орлова 1971, Тихомирова, Святская 1974). Внесение под зерновые калийных удобрений в этой зоне не эффективно из-за высокого уровня содержания калия - от 18,1 до 39,8 мг на 100 г почвы в 010 см слое (Шаповалов 1967). Применение совместно с фосфорными удобрениями азотных может быть эффективно в благоприятные годы при высоких уровнях урожайности и сохранении соотношения N и Р (Зуев, Голубева 1958, Болдырев 1959, Чагина, Берхин, Хацевич 1986).

Ландшафтное земледелие определяет некоторые особенности системы удобрений: она должна включать весь комплекс агротехнических приемов и быть адаптивно-приспособленной не только к требованиям растений и способностям почвы их удовлетворять, но и к погодным условиям. То есть необходимо внесение туков в таких дозах и такими способами, которые позволили бы получить эффект в любой по влагообеспеченности период вегетации с последующей коррекцией питания растений при улучшении увлажненности. В экстремальных условиях как засухи, так и переувлажнения, отрицательно сказывается наличие избыточного азота, в то время, как фосфор оказывает благоприятное влияние (Аникст 1986, Удовенко 1994). В зависимости от погодных условий взаимодействие способа и глубины внесения фосфорных удобрений, срока посева яровой пшеницы по разному сказывается на ее продуктивности (Амиров, Валеев 1991). Удобрения в почве должны быть размещены в зоне наиболее доступной для корневой системы растений (Бакаев, Шрамм 1983, Soon 1988). Мировая практика накопила большой опыт внесения удобрений - рядковый, основной,

локальный, гнездовой, очаговый, прикорневой, внекорневой, а также создание питательной среды вокруг семян (Петухов, Панова, Дудина 1979, Ягодин и др. 1989). Наиболее распространенным способом является запашка удобрений, что недопустимо при почвозащитной технологии, при которой внесение удобрений возможно в рядки с семенами или специальными орудиями на определенную глубину (Палецкая, Азиева, Белкина 1974, Cornish 1987, Шапошникова, Лабынцев 1998). В данной работе мы остановимся на результатах изучения наиболее эффективных приемов использования фосфорных удобрений.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЙ: Определить для зоны Северной Ку-лунды Западной Сибири способ и глубину внесения фосфорных удобрений, обеспечивающих получение стабильного урожая и экономического эффекта независимо от условий влагообеспеченности года.

ЗАДАЧИ:

1. Изучить влияние доз, способов и глубины внесения фосфорных удобрений при различных условиях влагообеспеченности яровой пшеницы на накопление растениями элементов питания в течение вегетационного периода.

2.Выявить факторы в наибольшей степени определяющие устойчивость растений к засухе и способность эффективно, используя осадки второй половины лета, обеспечить максимальный урожай при высоком качестве.

3. Дать экономическую оценку приемам внесения фосфорных удобрений при различных условиях влагообеспеченности.

Объекты и методы исследований. Решение поставленных задач осуществлялось путем проведения полевых опытов и лабораторных исследований, проводимых в 1988-1990 гг по общепринятой методике.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые дана комплексная оценка сравнительной эффективности приемов внесения фосфорных удобрений в условиях сухой степи Северной Кулунды. На основе проведенных исследований определены способы и глубина внесения удобрений, применение которых на практике способствует увеличению урожайности.

Показано, что способ и глубина заделки фосфорных удобрений должны сочетаться со сроками сева, так как на продуктивность яровой пшеницы в условиях Северной Кулунды влияют совпадения критических периодов жизни растений с летними осадками. ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

1. В условиях засушливого климата внесение фосфорных удобрений на глубину 8-10 см мало эффективно. При глубоком внесении (25-27 см) в любой по погодным условиям год удобрения оказывают положительное влияние на продукционный процесс.

2. Применение фосфорных удобрений позволяет расширить диапазон оптимального периода посева (который для зоны находится между 22.05-01.06) на 7-10 дней. При внесении туков нивелируется отрицательное действие погодных условий.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ.

Материалы и выводы работы могут использоваться для научно-обоснованного применения удобрений в хозяйствах Северной Кулунды. Предложены оптимальные приемы эффективного использования фосфорных удобрений, позволяющие получить стабильный урожай яровой пшеницы.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные материалы и положения были доложены на Ученом совете Северо-Кулундинской опытной станции в 1988, 1989, 1990, 1991 годах. На Ученых советах СибНИИЗХима и научных конференциях Новосибирского аграрного университета.

Опубликованы в работах: сборник научных трудов 1990 г., журнал "Сибирский вестник сельскохозяйственной науки" 1995 г., сборник научных трудов НГАУ 1999 г.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов и предложений. Общий объем диссертации составляет_страниц машинописного текста, содержит 22 таблицы, 4 рисунка, 6 фотографий. Список литературы включает 212 наименований, в том числе 10 зарубежных авторов. Диссертация содержит 13 приложений.

Автор выражает глубокую признательность директору Северо-Кулундинской опытной станции кандидату сельскохозяйственных наук А.С.Тарасову, директору ОПХ "Северо-Кулундинское" кандидату сельскохозяйственных наук А.К.Полянскому, благодарит зав. отдела земледелия В.В.Жабинцева, коллег В.А.Шишова, Т.А.Баранник, Н.И.Алтынникову, лаборантов Н.П.Козыреву, М.А.Фомичеву, Г.Вилачеву, агронома В.И.Цвях, сотрудников аналитической лаборатории Е.А.Зайберт, В.М.Кошелеву, В.Г.Бунину.

ГЛАВА 1. АГРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ.

Один из важнейших приемов повышения плодородия почв - регулирование круговорота питательных веществ. Д.Н.Прянишников главным способом вмешательства в этот круговорот считал применение удобрений. На основании обобщения имеющегося к тому времени опыта применения удобрений, он пришел к выводу о том, что только при систематическом превышении возврата фосфора над его выносом обеспечиваются высокие и устойчивые урожаи (Прянишников, 1953).

В растительных клетках фосфор участвует в углеводном и азотном обмене, в процессе фотосинтеза, дыхания и брожения. Если растения не получают фосфора, то они испытывают азотное голодание (Сдобникова, 1985). Влияние фосфора на качество зерна проявляется в его последействии: повышается содержание клейковины (Демидова, Лихтенберг, 1980). Результаты анализа растительных проб показывают, что фосфорные удобрения снижают как распространенность корневой гнили, так и интенсивность ее развития (Сулейменов, Фабрициус, Байдин, 1985). Обильное питание фосфором является фактором, усиливающим приспособительные защитные реакции и повышает устойчивость пшеницы к засухе (Волков, Лихтенберг 1979). Чем ниже обеспеченность влагой и выше температура воздуха, тем эффективнее действие фосфорных удобрений на улучшение физиологического состояния растений (Державин, 1986). Фосфор повышает водоудержи-вающую способность тканей и синтез нуклеиновых кислот и тем самым помогает растениям легче переносить засуху (Лихтенберг, 1987, Лихтенберг, 1991, Уваров, 1995, Агафонов, Агафонова, 1996, Каргин, Мандров, Лябин, 1997).

Е.Д.Волков, П.А.Сычев (1981) указывают, что почвенная засуха снижает подвижность фосфора в почве и его поступление в растения, ускоряет развитие, снижает число колосков в колосе, зерен в колосе, массу 1000 зерен и резко снижает урожай зерна.

Внесение фосфора устраняет отрицательное действие кратковременного охлаждения на почвах с низким и высоким содержанием подвижного фосфора. Таким образом, усиленное фосфорное питание повышает холодостойкость растений (Сдобникова, 1985).

Фосфорные удобрения повышают плодородие почвы и снижают потери нитратного азота из почвы (Гинзбург 1981, Литвак 1984).

На фоне хорошей обеспеченности почв фосфором отмечено повышение эффективности азотных удобрений (Трифонова, Конеев, Ак-талов 1980, Сдобникова 1985, Державин 1986, Власенко, Синещеков, Сапрыкин 1991, Филонов 1991). Однако в более южных степных районах лимитирующая роль фосфора в повышении эффекта азота уменьшается (Лапоников 1984, Сдобникова 1985).

Кулундинская степь занимает около 150 тыс. кв. км., в том числе Северная Кулунда - более 30 тыс. кв. км. (Шелухин, Скалозубова 1971). Запасы валового фосфора в Северной Кулунде составляют 0,10 %. На территории земледельческой зоны выявлена неоднородность содержания и качественного состава природного фосфора почв, связанная с геохимией данного элемента (Антипина, Пашкович 1985).

Сотрудниками Северо-Кулундинской опытной станции, Баган-ской зональной агрохимлаборатории и Сибирского НИИ химизации сельского хозяйства было установлено, что степень подвижности фосфатов в почвах Северной Кулунды очень низкая и не удовлетворяет потребности растений в данном элементе питания, несмотря на повышенное содержание кислоторастворимого фосфора (Салмин, Сал-мина 1971, Соколов, Салмин, Жук 1972, Салмин, Жук, Салмина, Груздев 1973, Синягин, Салмин, Ламанов, Янович, Ефимова 1974, Анто-ненко, Ламанов, Салмин 1975, Салмин, Салмина 1975, Салмин, Потапова 1978).

Первая попытка районирования территории Западной Сибири по содержанию валового и органического фосфора была сделана Н.И.Богдановым. В последние годы модель пространственного распределения фосфора разработана для почв Евразии (Петербургский, Степанов, Лучицкая 1985).

Для разработки практических мер по сохранению плодородия почв региона и рациональному использованию фосфорных удобрений учеными СибНИИЗХима было проведено районирование территории Западной Сибири по качественному составу фосфатного фонда почв и характеру его превращений (Богданов 1952, Лешков 1977, Антипина 1978, Холопова 1980, Гинзбург, Берхин 1980, Антипина 1983, Малыгина, Южаков 1989). Логической основой принципов районирования явилась существующая в природе связь между рельефом, свойствами почвообразующих пород, их обогащенностью фосфором и эволюцией почв. На основании такого подхода и обработки аналитических данных методами многомерной статистики на территории Западной Сибири выделены четыре провинции по фосфору, достоверно различающиеся по содержанию элемента и качеству фонда.

Качественный состав фосфатного фонда пахотного горизонта почв по основным физико-географическим зонам был проведен и в Новосибирской области (табл.1) (Антипина, Пашкович, Пасашникова 1989). По мнению Л.П.Антипиной доступность минеральных фосфатов для растений определяется соотношением фракций различной растворимости. Наиболее доступны первая и вторая и менее всего пятая фракция высокоосновных фосфатов кальция (Са-Рщ) типа апатита. Содержание минеральных фосфорных соединений почв приведено в табл.2 (Антипина, Пашкович, Пасашникова 1989).

В степной зоне Северной Кулунды с сухим климатом распространены черноземы южные (417 тыс.га), которые отнесены во вторую провинцию при структурно-геоморфологическом районировании территории Западной Сибири (Антипина, Малыгина, Аверкина 1983, Пашкович, Речкин 1985, Пашкович, Малыгина 1988).

Таблица 1

Качественный состав фосфора почв Новосибирской области по зонам, % к валовому (по данным Антипиной и др.)

Показатель Зоны

Присалаирье Приобье Северная и южная лесостепь Барабы Степная

Валовой, мг/кг 2620 2230 2250 1050

Органический, %

От валового 56,7 46,1 56,9 44,8

Минеральный, %

От валового:

общий 43,3 53,9 43,1 55,5

Оклюдир. 23,8 22,5 22,3 9,0

Активный 19,5 31,4 20,8 46,6

В том числе по

Фракциям:

Са-Р1 2,2 3,5 3,0 5,4

Са-Рл 1,8 4,8 3,5 6,9

А-Р 1,0 2Д 1Д 4,8

Бе-Р 3,3 5,8 4,0 10,4

Са-Рщ 11,2 15,2 9,0 18,2

Таблица 2

Минеральные фосфорные соединения, мг/100 г почвы

(по данным Антипиной и др.)

Зона Доступные фракции (1-4) Трудногидролизуемые

Оклюдир. Са-Рш Всего

Северная

Лесостепь:

Присалаирья 8,3 23,8 11,2 35,0

Приобья 16,2 22,5 15,2 37,7

Барабы 11,8 22,3 9,0 31,9

Степь 28,4 9,0 18,2 27,2

Южные черноземы сформированы на зафосфаченных наносах Алтайского фосфоритоносного бассейна (Антипина, Малыгина, Поп-цов 1990). Отдельные показатели потенциального плодородия черноземов Северной Кулунды вполне удовлетворительные. Однако эффективное плодородие этих почв, определяющее урожайность сельскохозяйственных культур, очень непостоянно в связи с резким колебанием степени обеспеченности растений почвенной влагой. Недостаток продуктивной влаги в черноземах в засушливые годы сильно снижает их плодородие (Селяков 1957). Содержание фосфора в почвах связано с минералогическим составом почвообразующих пород и особенностями почвообразовательного процесса сте�