Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Продукционный процесс при возделываниитритикале в условиях лесо - луговойзоны Республики Северная Осетия - Аланияв системе почва — удобрение — растение

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "Продукционный процесс при возделываниитритикале в условиях лесо - луговойзоны Республики Северная Осетия - Аланияв системе почва — удобрение — растение"

На правах рукописи

РГВ од

Босиева Ольга Исламовна ? Э СЕН ^

»

Продукционный процесс при возделывании

тритикале в условиях лесо - луговой зоны Республики Северная Осетия - Алания в системе почва — удобрение — растение

Специальность 06.01.09 — "растениеводство"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Владикавказ — 2000

Диссертационная работа выполнена на кафедре ботаники и физиологии растений Горского государственного аграрного университета.

Научный руководитель - доктор биологических наук,

профессор Албегов Р. Б.

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки КБР,

зав. кафедрой растениеводства КБГСХА, доктор с.-х. наук, профессор Ханиев М.Х. кандидат с.-х. наук, доцент Гаджиев Р.К.

Ведущее предприятие—Северо-Кавказский научно-исследовательский

институт горного и предгорного сельского хозяйства (СКНИИГПСХ)

Защита диссертации состоится 14 июля на заседании диссертационного совета К 120.58.01 при Горском государственном аграрном университете (ГГАУ). Адрес: 362040, г.Владикавказ, ул. Кирова, 37.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГТАУ. Автореферат разослан 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

профессор ^ Цаболов П.Х.

ЗУ-бе

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Тритикале для агропромышленного комплекса Республики Северная Осетия - Алания является малоизвестной культурой. Однако по сведениям научных и производственных учреждений других республик и краев Северного Кавказа она, как гибрид между пшеницей и рожью, обладает высокими показателями продуктивности и технологических свойств (белковостью, аминокислотным составом, устойчивостью к стрессовым условиям и т.д.).

В связи с этим целью данной работы было исследовать в лесо-луговой зоне РСО-Алания продукционные процессы и возможности этой культуры при разных уровнях минерального питания.

Для достижения намеченной цели решались следующие задачи:

- исследовать временную и пространственную динамику макро- и микроэлементов в почве при возделывании тритикале;

- изучить влияние норм и соотношений минеральных удобрений (азотно-фосфорно-калийных) на содержание доступных растениям форм Ы, Р, К, Са, Ми, 8,2п, Си, Мп, Со, N1, Сг, И, Шэ, Бг, В и Ъх в почве;

- установить динамику поступления и накопления макро- и микроэлементов в различных органах тритикале;

- определить баланс и коэффициенты использования макро- и микроэлементов в системе почва-удобрение-растение;

- установить степень загрязнения почв и растений тяжелыми металлами;

- выявить действие удобрений на рост, формирование ассимиляционного аппарата и архитектуру посевов;

- исследовать радиационный режим и коэффициенты использования ФАР посевами;

- определить возрастную динамику фотосинтетически активных пигментов и хлорофиллового фотосинтетического потенциала посевов тритикале;

- изучить особенности формирования элементов структуры урожая и энергетическую эффективность внесения минеральных удобрений под тритикале.

Практическая ценность. Полученные результаты служат основой внедрения тритикале в сельскохозяйственное производство РСО-Алания, обеспечивая стабилизацию продукционного процесса при одновременном улучшении качества продукции, снижении доли непроизводительных затрат и увеличении энергетической эффективности удобрений.

Данные о содержании макро- и микроэлементов (в т.ч. и тяжелых металлов - ТМ) в почвах и растениях пригодны для уточнения картограмм наличия и загрязненности (почв и растений) этими элементами, а также для организации контроля над превышением ПДК. Сведения о содержании ТМ послужат отправной

точкой дальнейшего исследования их круговорота в системе почва - удобрения - растения и налаживания мониторинга.

Реализация результатов исследования. Полученные результаты исследований проверены в производственных условиях учебно-опытного хозяйства Горского государственного аграрного университета, и получены сведения о высокой эффективности предложенных приемов при возделывании тритикале.

Апробация работы. Основные положения диссертации с 1985 по 2000 годы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях Горского государственного аграрного университета, Северо-Кавказского НИИ горного и предгорного сельского хозяйства, Северо-Осетинского государственного университета им. К.Л.Хегагурова, Ставропольской государственной сельскохозяйственной академии, Армянском сельскохозяйственном институте.

По материалам исследований опубликовано 5 работ.

Научная новизна работы:

1. Впервые на территории Республики Северная Осетия - Алания исследованы основные параметры продукционной деятельности и определены продукционные возможности посевов тритикале.

2. Установлена динамика макро- и микроэлементов в системе почва-удобрение - растение, определены коэффициенты использования основных элементов из почвы и удобрений растениями тритикале. Путем применения стабильного изотопа азота (15Ы ) рассчитаны КИ вносимых азотных удобрений, размеры накопления и потребления растениями "экстра" азота.

3. Выявлено действие удобрений на мобилизацию запасов почвенных микроэлементов, вовлечение их в малый биологический круговорот, дана экологическая оценка загрязненности почв и растений тритикале тяжелыми металлами.

4. Определены возрастная динамика и пороговые показатели индекса листовой поверхности тритикале, удельной поверхностной плотности листьев, сортовые различия этих показателей при разных уровнях минерального питания.

5. Установлено влияние удобрений на возрастную и ярусную динамику концентрации и соотношения фотосинтетически активных пигментов в листьях, рассчитан хлорофилльный фотосинтетический потенциал растений и посевов тритикале.

6. Исследовано варьирование архитектуры растений, радиационного режима и использования фотосинтетически активной радиации посевами тритикале при разных нормах и соотношениях минерального питания.

7. Установлено действие удобрений на элементы структуры урожая, выявлены оптимальные показатели плотности продуктивного стеблестоя. По показателям Умз рассчитана энергетическая эффективность применения удобрений в посевах тритикале.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Мобилизация и повышение коэффициентов использования запасов макро- и микроэлементов почвы растениями тритикале путем внесения минеральных удобрений.

2. Специфичность потребления, накопления и отчуждения отдельных макро- и микроэлементов растениями тритикале.

3. Реализация генетического потенциала продуктивности тритикале обеспечением растений элементами минерального питания и регулированием норм и соотношений вносимых удобрений.

4. Создание высокопродуктивных агроценозов тритикале изменением архитектуры и компонентов структуры урожая, светового режима и использования ФАР посевами.

Структура и объем диссертации.

Диссертация изложена на 203 страницах, содержит 69 таблиц и 8 рисунков. Список использованной литературы включает 277 источников, из которых 31-зарубежных авторов.

Почвенно-климатические условия и методы исследований

Исследования проводили в лесо - луговой зоне Республики Северная Осетия - Алания на территории бывшего 3-го отделения учебно-опытного хозяйства Горского государственного аграрного университета.

Термический режим характеризуется самым жарким месяцем - июлем. Средняя годовая температура 8,6°. В целом температурные ресурсы весьма велики (сумма средних суточных температур выше 5°С составляет 3119°).

Средняя годовая относительная влажность воздуха 80%. Годовой ход осадков характеризуется летним максимумом и зимним минимумом. Так, в январе выпадает 22 мм, а в июне 154 мм. Сумма выпадающих за год осадков колебалась в диапазоне от 625 до 1064 мм.

Почвы опытного поля представлены дерново-глеевым выщелоченным подтипом. В пахотном слое этих почв содержится до 8% гумуса (Кцоев, 1996).

Гидролитическая кислотность пахотного слоя колеблется в пределах 2,8-3,2 мэкв на 100 г почвы, а рН равен 4,5-4,8.

Более подробная характеристика данного подтипа почв опубликована в работах Е.В.Рубилина (1956), Г.Г.Джанаева (1970), Б.К.Кцоева (1996), С.Х.Дза-нагова (1999).

Исследования проводили путем постановки вегетационных и полевых опытов. Вегетационные опыты ставились на открытой площадке в пластмассовых сосудах с отверстием на дне. Емкость сосудов - 4,2 кг сухой почвы. Почву использовали с участка, где ставились полевые опыты.

Подготовку почвы к закладке опытов, внесение удобрений и сев осуществ-

ляли по методам, приведенным З.И. Журбицким (1968). Схема вегетационных опытов с удобрениями включала 12 вариантов: 1 ,N0P0K0 (без внесения удобрений); 2. NjPjK,; 3.N2P,K,; 4. N,P2K,; S.N^K^; 6. N2P2K,; 7. K.P.K,; 8. N3P2K2; 9. N2P3K2; 10.N2P2K3; 11. N3P3K2; 12. N3P3K3.

Одинарная норма азота составляла 150, фосфора - 120 и калия - 90 мг/кг почвы.

Для определения эффективности использования азота использовали сернокислый аммоний со стабильным изотопом 15N.

Влажность почвы в опытах поддерживалась на оптимальном уровне.

Полевые опыты закладывались в 4-х кратной повторности. Размещение делянок систематическое. Расположение повторений вариантов ярусное. Общая площадь делянки 50 м2. Варианты опыта были представлены схемой: 1 .Без удобрений (контроль); 2. N90P70K50; 3. N,35P70KSO; 4. N90P105K50; 5. N135P

105^50'

6. N135P,ojKioo, 7. NI80P10JK100.

Всю норму фосфора и калия вносили осенью, а азот дробно (1/3 осенью, 1/3 в период возобновления весенней вегетации, 1/3 в фазу трубкования). По этой же схеме вносили удобрения в вегетационном опыте.

Объектами исследований были сорта озимого тритикале:Ставропольский 1, АД 206, Одесский кормовой и Л-15283.

В процессе исследований проводили наблюдения и учеты:

- фенологические наблюдения за ростом и развитием растений, отбор почвенных, растительных и сноповых образцов;

- площадь листовой поверхности и массу растений определяли по методам Вальтера и др., 1957; Ничипорович и др., 1961;

- вертикальное распределение биомассы растений в посевах определяли путем послойного срезания (Росс и др., 1966, 1975);

- радиационный режим и коэффициенты полезного действия ФАР рассчитывали по приходу радиации и накоплению энергии в органической массе;

- пигменты (хлорофилл айв, каротиноиды) определяли спектрофотометри-чески в ацетоновой вытяжке (Гавриленко и др., 1975);

- азот, фосфор и калий в растениях определяли в одной навеске путем озоле-ния концентрированной серной кислотой и перекисью водорода;

- содержание обменного аммония и нитратов в почве определяли по Кудея-рову, подвижный фосфор и обменный калий - по Кирсанову (В.Г. Минеев и др., 1989);

- содержание стабильного изотопа азота (15N) определяли масс-спектрометром МИ-1305;

- содержание микроэлементов в почве и растениях определяли рентгено-флуоресцентным методом на энергодисперсионном спектрометре с возбужде-

нием пробы от ренгеновской трубки модели "ОПТЕК-611 -ТЕФА" производства США и атомноадсорбционном методом на приборе Регкт-Е1тег 5100 РС;

- учет урожая осуществляли путем ручной уборки и обмолота в лабораторных условиях;

- экспериментальные данные подвергнуты статистической обработке по Б.А. Доспехову (1985).

Содержание работы

Сезонная динамика, примерные коэффициенты использования и баланс элементов минерального питания в посевах тритикале в системе почва - удобрение - растение.

Формирование высокопродуктивных посевов требует регулирования многочисленных факторов, среди которых одно из ведущих мест можно отвести оптимизации минерального питания. Было установлено, что внесение удобрений под тритикале увеличивает количество доступных растениям форм питательных веществ.

Сезонная динамика минеральных форм азота (ЫН, и >ГО3) характеризуется постепенным снижением их концентрации в почве за весенне-летний период, т.е. от фазы кущения тритикале к созреванию зерна. Внесение азотных удобрений (аммиачной селитры) способствует увеличению запасов аммиачного и нитратного форм азота в почве. С повышением норм азотных удобрений концентрация 1Ш4 и Ж)3 в почве возрастают. Часть внесенного с удобрениями минерального азота может поглощаться почвенным поглощающим комплексом дерново-глеевых выщелоченных почв. В связи с этим количество доступных растениям форм азота (1Ш4 и >Ю3) существенно снижается.

Применение стабильного изотопа 1ГЫ позволило установить коэффициенты использования растениями азота удобрений - 28-50%.

Из подвижного фонда N почвы на формирование урожая тритикале используют более 50%. Коэффициенты использования дополнительно минерализованного N ("экстра" азота) растениями зависят от норм и соотношений удобрений. Для исследуемой дерново-глеевой выщелоченной почвы параметры поглощения "экстра" азота растениями тритикале колеблются в пределах 14-25% от общего фонда поглощаемого из почвы азота.

Содержание подвижного фосфора в почве более стабильно в сравнении с ЫН4 и >ЮГ Незначительные сезонные изменения можно объяснить потреблением фосфора растениями и адсорбцией Р205 удобрений ППК. Несмотря на увеличение концентрации подвижных форм Р205, на повышение их содержания в почве на 1 мг/кг расходовалось 38-43 кг/га Р205.

Количество обменного калия в слое почвы 0-20 см срставило около 220 мг/кг, что соответствует высокой обеспеченности растений этим элементом. Увеличению обменного фонда К20 в почве способствовали калийные удобрения. Однако, в связи с иммобилизацией калия, концентрация его обменных форм возрастает не пропорционально нормам вносимого калия.

При внесении удобрений в почве возрастало содержание СаО. Однако закономерных изменений концентрации кальция в почве, связанных с его поглощении растениями или с действием удобрений на ППК, мы не обнаружили.

Содержание магния колебалось от 2 до 32 мг/кг почвы. В ходе онтогенеза тритикале отмечалось поглощение М§ растениями и снижение его концентрации в почве.

Концентрация серы в почве — 27-56 мг/кг, что значительно выше критической (0,33 мг на 100 г почвы), т.е. опытные почвы богаты этим элементом. При внесении удобрений его содержание в почве увеличивалось, что можно объяснить прямым эффектом от наличия серы в фосфорном удобрении (суперфосфате), а также косвенным влиянием азотно-калийных удобрений, которые подкисляют почву и усиливают растворимость серы.

Полное минеральное удобрение влияет на равновесное состояние между твердой фазой почвы и почвенным раствором, что меняет степень подвижности микроэлементов и активность их поступления в растения.

Основными микроэлементами доминантами в дерново-глеевой выщелоченной почве опытного поля являются Ре, Мл, Ъп и другие. Их количественное соотношение распределяется в следующем убывающем порядке: Ре (226258 мг/кг почвы) > Мп (108-147) > (46-67) > 1\ (39-45) > Ъх (28-31) > 8г (1722) > Сг (12-17) > Си (10-17) > Ю> (9-12) > № (5-13) > РЬ (4-6) > Со (1,7-2,1) > В (0,96-1,28).

Сезонная динамика и миграция микроэлементов по профилю почвы зависит от норм и соотношений №К в составе полного минерального удобрения. Физиологически кислые удобрения (Ъ)К) усиливают степень мобилизации и подвижность Мп, Со, В, РЬ, Си и др. Фосфорные удобрения вызывают иммобилизацию 7х\, Мп, Ре, Бг, РЬ и др. Слабее проявилось влияние удобрений на подвижности Л, 2х и N1.

В малый биологический круговорот агроценозов тритикале вовлекается от 230 до 690 кг/га азота и зольных элементов. Показатели круговорота под влиянием удобрений увеличиваются в 1,5-3 раза.

По накоплению в зерне тритикале тяжелые металлы располагаются в следующем убывающем порядке: Ъп > Си> № > РЬ > Сс1 > Сг (табл. 1). Основную долю отчуждаемых ТМ составляет Ъа. (448-957 г/га), наименьшую - Сг (0,1920,385 г/га).

Таблица 1

Влияние удобрений на содержание микроэлементов в зерне тритикале (сорт Ставропольский 1)

Вариант Содержание элемента, мг/кг

Си га Мп РЬ Со N1 Эе W яь Вг Ре

№„Ко 8Д4=Ь0,46 140+8 32,2+1,9 1,79±0,92 0,09740,012 6,014134 0,001940,0003 0,006+0,002 1,72+0,05 43740,07 26Д+2.8

8,67+0,23 11Й±12 34,6+0,9 1,85+0,68 0,029+0,006 4,17±1Д7 0,0024+0,0003 0,014+0,004 1,83+0,04 2,8540,04 33,7+1,9

9,31+0,39 140+9 46,5+2,1 1,92+0,41 0,018+0,00-4 7,83±1,45 0,0030+0,0002 0,020+0,003 2,94+0,02 224+0,09 43,5+3,6

6,65+0,27 122+14 35,0+1,6 1,64+0,59 0,026+0,009 4,0340,98 0,0020+0,0005 0,03540,004 2,0140,05 2,8140,03 29,412,5

ткг 8,92+0,48 138410 32,7413 — 0,021+0,007 6,7941,10 0,0028+0,0005 0,004±0,003 2,75+0,04 2,95+0,04 34,244,0

ПгРгК, 9,81+0^3 121+7 38,4±1,5 — 0,036+30,005 7,651133 0,0026+0,0004 0,00640,002 1,90+0,03 2,56+0,06 46,8+1,8

8,60+0,71 152+11 343+0,9 — 0,041+0,008 5,91±1,50 0,003140,0005 0,018±0,004 2,76+0,04 2,7340,02 46.741Д

9,53+0,49 170+4 42,5+2,1 — 0,035+0,006 10,2041,23 0,0029±0,0002 0,020+0,005 3,5440,05 2,6540,05 533±2,9

8,7440,52 11448 39,7+2,0 — 0,029+0,(ХМ 8,964:1,41 ОДШДООМ 0,007+0,004 2,2740,03 3,48+0,05 39,0+1,0

ХзРаКз 9,16+1,01 108+5 41,6+1,5 — 0,040+0,005 103241,19 0,0032±0,0004 0,010+0,003 3,7440,02 ЗД740.07 48,6+3,5

11,02+0,80 136+11 40,241,2 — 0,034+0,004 10,51±1,05 0,0030±0,0003 0,006+0,002 1,81+0,04 2,5340,04 453+43

\ЛК> 10,6740,65 130+9 40341,7 — 0,030+0,006 12,6441,29 0,0031±0,0005 0,007+0,002 2,2440,02 3,10+0,03 45,7+3,7

Примечание: (—) указывает на отсутствие этих данных

Основную расходную часть баланса микроэлементов составляет отчуждение их с урожаем. Она (расходная часть)в системе почва-удобрение - растение складывается из положительных (фосфор, свинец, никель и хром) и отрицательных (азот, калий, цинк, медь и кадмий) статей отдельных элементов.

По содержанию Ъъ, Си, РЬ, N1 и Сг дерново-глеевые выщелоченные почвы, расположенные в окрестностях г.Владикавказа характеризуются значительным превышением ПДК (свинца на 1123-1376%, меди - на 326-413%), цинка - на 152-230%, хрома - на 183-250%, никеля - на 150-225%. Однако накопление ТМ в зерне тритикале (кроме Zn) не превышает ПДК, что свидетельствует о наличии физиологических "барьеров" на границе почва - корень, корень - стебель, стебель - колос, колос - зерновка.

Продукционный процесс и продуктивность посевов тритикале Достаточное обеспечение растений элементами минерального питания усиливает ростовые процессы, увеличивает размеры ассимиляционной поверхности, влияет на оптическую и геометрическую плотность посевов, способствует более полному использованию солнечной энергии и углекислого газа.

Основным элементом, регулирующим темпы роста и состояния оптико-биологической системы посевов тритикале является азот. Важно то, что нарастание листовой поверхности, вызванное оптимизацией азотного питания тритикале, положительно коррелирует с формированием хозяйственного урожая (рис. 1).

Я Е V

Н

и «

в.

£

о £

1 2 3 4 5 дм2/растение Рис. 1. Величина листовой поверхности и урожай зерна

тритикале при возрастающих дозах N

• N

* N.

Н

Наибольшими размерами обладают листья верхних ярусов. Они вносят основной "вклад" в общий ассимиляционный фонд, т.к. большая площадь у них сочетается с более длительным периодом вегетации. Так, коэффициент корреляции массы зерна с площадью флагового листа составил 0,57-0,65, а с площадью подфлагового листа - 0,48-0,54.

Положительное влияние на размеры флагового листа оказывали удобрения. Они увеличивали его размеры в 2-2,5 раза. Площадь подфлагового листа также возрасуала, но в меньшей мере, чем флагового (на 46-92%). Аналогичное усиление роста флагового листа в ответ на регулирование агрофона было обнаружено и другими исследователями (Гамзикова, Калашник, 1988).

Несмотря на генетически обусловленные признаки, формирование оптимальной структуры фотосинтетического аппарата посева поддается коррекции. Так, только за счет увеличения продолжительности жизни, сохранения нижних листьев в активном состоянии более длительный период, удобрения влияют на архитектуру и продукционную деятельность растений (посевов).

Сравнение схем вертикального и горизонтального размещения листьев тритикале свидетельствует о пространственной адаптивности листьев всех ярусов. Если листья контрольных растений занимали слой растительного покрова (от поверхности почвы до конца естественного расположения листьев) равный 60 см, то при двойной норме №К слой РП достигал 100 см.

Недостаточное снабжение растений минеральными элементами влияло на формообразовательные процессы и изменяло "конструкцию" посева. В частности, из-за ослабления побегообразования (кустистости) и "разрыва" слоев, занимаемых флаговым и нижерасположенными листьями, контрольные растения способствовали формированию двухслойного листового покрова.

Важнейшим фактором, определяющим процессы жизнедеятельности растений и формирования урожая, является солнечная радиация.

Миграция светового потока посевов приводит к изменению вклада отдельных слоев листьев и других фотосинтезирующих органов в общее поглощение и преобразование света. Так, в неудобренных посевах тритикале (в полуденный период) около половины световой энергии не поглощалось растениями и поступало на поверхность почвы. В удобренных посевах растения поглощали до 80% ФАР (рис. 2).

Изменение прохождения светового потока к различным слоям РП способствует адаптивным перестройкам структуры фотосинтетического аппарата тритикале и его приспособлению к максимальному использованию ФАР, что проявляется на качестве состава пигментов и удельной поверхностной плотности листьев.

Н, см

105

г

и

е

л

Р

о и

3 «

70

35 -

/ ! I //

ГгТТТ-

20

Т

40

60

80

тыс. лк.

Рис. 2. Вертикальные профили напряженности освещения растительного покрова тритикале в зависимости от высоты Солнца и норм удобрений

— без удобрений;

-— Ч0Р70К50; о о а - высота Солнца 20 , б- 68

Удельная поверхностная плотность листьев тритикале имеет генетическую обусловленность, но меняется в зависимости от возраста растений (листьев) и экологических факторов. Максимальных показателей УПП флаговый лист достигает через 20-25 дней после завершения роста (рис. 3).

УПП мг/дм2 700 1

600

5ог

I

10

т

15 20 25 30 сутки после завершения роста

—г 25

35

Рис. 3. Возрастная динамика УПП флагового листа тритикале в разные годы - 1984, —— 1985,----- 1986, * — * 1987годы

Внесение удобрений увеличивает УППЛ до 23%. Коэффициенты корреляции УПП флагового листа и урожая главного стебля составляют 0,43-0,47. С увеличением УППЛ с 584 до 610 мг/дм2 продуктивность колоса главного стебля возрастает. При более высоких значениях УППЛ как общая масса колоса, так и масса формируемого зерна не увеличивались, что свидетельствует об отсутствии прямой связи продукционной деятельности с УППЛ.

Оптимальными показателями УПП флагового листа тритикале (сорт Ставропольский 1) можно считать 580-620 мг/дм2, т.к. более низкие и высокие значения не способствуют повышению урожая.

Удобрения усиливают биосинтез пигментов и влияют на соотношение между отдельными их формами (Хл. а, Хл в, Хл: Кар и т.д.). Эти явления объясняются функциональными и ультраструктурными перестройками хлоропластов, т.е. энергосберегающих (энергопреобразующих) систем мембранных комплексов и, соответственно, эффективностью первичных процессов фотосинтеза.

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о сезонной динамике вклада отдельных органов (листьев, стеблей, колосьев) в хлорофилльный фотосинтетический потенциал растений и посевов. В периоды интенсивного роста тритикале основную долю ХФП составляли листья. Но с фазы колошения ХФП стебля и листового влагалища начинают превалировать. Коэффициенты корреляции между биомассой и ХФП более тесные (0,65-0,77), чем между урожаем биомассы и поверхностной плотностью хлорофилла в листьях. Значительному увеличению ХФП способствовало внесение удобрений: если величина его у контрольных растений в фазу колошения равнялась 357 мг/м2-сутки, то в варианте N90P70K50 достигла 958 мг/м2-сутки (табл. 2).

Тритикале обладает высокой побегообразовательной спосбностью (до 9-10 развитых боковых стеблей). Общая кустистость сорта Ставропольский 1, при норме удобрений N3P3K3, составила 8,4±1,3, а сорта Одесский кормовой - 7,0±2,2.

В зависимости от условий минерального питания продуктивная кустистость колебалась в пределах 1-5,5 шт. на 1 растение.

С увеличением плотности продуктивного стеблестоя с 200 до 450500 шт./м2, урожайность посевов существенно возрастала; при плотности 550600 шт./м2 - стабилизировалась, а при густоте 650-700 шт./м2 - проявлялась тенденция к ее снижению. В связи с этим оптимальной густотой продуктивного стеблестоя тритикале Ставропольский 1 в условиях лесо-луговой зоны Республики Северная Осетия - Алания является 550-600 шт./м2.

Урожайность тритикале при густоте 500 шт./м2 без внесения удобрений колебалась в пределах 35-45 ц/га, то при внесении N90P7QK50 достигала 55-61 ц/га.

Таким образом, продукционную деятельность тритикале следует рассматривать как динамическое соотношение комплекса структурообразующих эле-

ментов урожая (продуктивной кустистости, размеров и массы колоса, озернен-ности, массы 1000 зерен и т.д.), флуктуация которых зависит от сортовых признаков, уровня минерального питания и других агротехнических условий.

Таблица 2

Динамика хлорофиллового фотосинтетического потенциала посевов тритикале Ставропольский 1

Дата определения

растения и 16.У 2. VI 15.У1 24.У1 6.УИ

их части 1 2 1 2 1 2 1 1 2 1 1 :

Содержание хлорофилла мг/г сухой массы

Листья

верхние 6,7 8,0 5,2 7,7 4,3 5,6 3,8 4,6 -

средние 5,3 8,6 4,8 8,2 3,9 4,2 2,3 3,7 -

нижние 4,7 6,3 4,2 5,4 3,5 3,9 - 1,2 -

Часть

стебля

верхняя 4,1 5,7 4,8 6,3 5,2 6,9 2,8 3,2 1,6 2

средняя 2,8 4,1 3,0 5,0 3,1 5,3 1,9 2,9 0,8 1

нижняя 2,2 3,8 1,9 4,0 1,3 4,5 0,8 1,7 0,5 0

Колосья - - 3,9 4,1 3,2 3,8 0,8 1,9 0,4 1

Хлорофилловый с ютосинтетический потенциал растений, мг- раст/сутки

Листья 0,78 2,89 3,31 7,85 0,78 2,92 0,71 1,89 -

Стебли с

влагали- 0,36 1,65 7,85 22,08 6ДЗ 33,04 4,18 1159 2,41 3,

щем

Колосья - - 2,24 3,40 2,16 4,11 1,31 2,16 0,85 1,

Всего 1,14 5,5 13,4 33,3 9,2 40,1 6,2 15,6 3,2 4

Хлорофилловый фотосинтетический потенциал посевов, мг-м /сутки

357 1 958 1 224 ] 1150 1 15б"

Всего

136

145

431

42

Примечание: 1 - без удобрений, 2 - ^Р К9

Урожай, качество и энергетическая эффективность внесения удобрений под тритикале

Конечным выражением взаимодействия сельскохозяйственных растений, почвы и удобрений является величина урожая. Установлено, что в отдельные годы продуктивность посевов достигает более 72 ц/га. В среднем за три года урожай зерна при норме удобрений 1Ч90Р70К50 составил 54,5 ц/га, а при внесении

Нп5р7ок5о-64'0ц/га(табл. 3).

Эффективность фосфорных удобрений была ниже, чем азотных. Однако в отдельные годы увеличение нормы Р205 с 70 до 105 кг/га (на фоне Ыд0Р50) способствовало существенному повышению урожая.

Таблица 3

Влияние норм и соотношений удобрений на урожай зерна и КПД ФАР посевов тритикале Ставропольский 1

Вариант Урожай, ц/га Прибавка Аккумулировано ФАР, ГДж/га КПД ФАР, %

1988 1989 1990 ср. ц/га %

Без удобрений 29,4 34,8 32,6 32,2 — — 38496 1,45

^оР7()К50 42,6 54,5 66,5 54,5 22,3 69 66165 2,47

54,6 60,3 71,0 61,9 29,7 92 74586 2,80

64,6 56,0 62,3 60,9 28,7 89 73383 2,75

^35Р]05К50 55,8 66,4 70,0 64,0 31,8 98 76992 2,89

^шРювКюо 53,6 72,8 64,2 63,5 31,3 97 75789 2,87

Н180Р105К100 45,2 53,5 49,1 49,3 17,1 53 58947 2,23

Б X 3,2 2,6 3,8

НСР05 5,7 4,0 6,1

Калийные удобрения были наименее эффективными. Увеличение их нормы с 50 до 100 кг/га (на фоне Т^135Р105) не способствовало достоверному усилению продукционного процесса.

Высокая продуктивность тритикале совмещается с высоким содержанием белка (до 16%) и ряда незаменимых аминокислот: лизина (3,1-3,2) г на 100 г белка), валина (6,0-6,5), лейцина (6,5-7,2), фенилаланина (4,4-5,2) и др.

Несмотря на значительное увеличение энергетических расходов в виде удобрений (энергетический эквивалент 1 кг/га д.в. аммиачной селитры 50,2 МДж, простого суперфосфата - 12,6, калийной соли-6,7)-от5735 до 11029МДж/га, они экономически оправданы , т.к. расход энергии на единицу производимой энергии снижается (табл. 4). Наиболее целесообразным с этой точки зрения оказался вариант Н,0РЮ5К50.

Таблица 4

Энергетическая эффективность внесения удобрений под тритикале

Вариант Содержание энергии в урожае, ГДж/га Энергопотребление, ГДж/га Энергоемкость Энергоотдача

Без удобрений 38,5 24,4 0,63 1,57

КэдРюК^О 66,2 30,1 0,45 2,19

К135Р7|)К5о 74,6 32,4 0,43 2,30

К90Рк«К50 73,3 30,5 0,42 2,40

76,9 32,8 0,42 2,34

МшРк^Кто 75,8 33,1 0,43 2,28

58,9 35,4 0,60 1,66

Рассчитано, что в урожае с 1 га накапливается энергии от 38,5 до 76,9 ГДж (табл. 4). При совокупных энергозатратах от 24,4 до 35,4 ГДж/га энергоемкость колеблется от 0,42 до 0,63, т.е. на каждый Дж произведенной продукции затрачивается 0,42-0,63 Дж антропогенной энергии.

Следовательно, энергия, вложенная в получение продукции (т.е. зерна тритикале) дает отдачу 1,57-2,40 единиц. Наиболее целесообразными по энергоотдаче являются варианты Н90РШ5К50 и Ы]35Р105К50.

Основные выводы

1. Тритикале является высокопродуктивной зерновой культурой, способной в условиях лесо - луговой зоны Республики Северная Осетия - Алания формировать урожаи зерна порядка 70-75 и/га.

2. Одним из важнейших факторов достижения высокой продуктивности аг-роценозов тритикале на дерново-глеевых выщелоченных почвах республики является оптимизация минерального питания. Внесение удобрений под тритикале увеличивает количество доступных растениям форм питательных веществ.

3. Основными микроэлементами доминантами в дерново-глеевой выщелоченной почве опытного поля (под тритикале) являются Ре, Мп, Ъ\ и другие. Внесение минеральных удобрений влияет на степень мобилизации микроэлементов в почве. Физиологически кислые удобрения (КК) усиливают подвижность и концентрацию В, Со, Мп, РЬ, Си, Бе, а фосфорные удобрения (простой суперфосфат) вызывает иммобилизацию Бе, Мп, Хп, Бг, РЬ. Слабее проявилось влияние удобрений на подвижности Т1, Ъх и N1.

4. Применение стабильного изотопа 15И позволило установить коэффициенты использования азота удобрений - 28-50%. При одностороннем увеличении норм азотных удобрений усвоение азота растениями снижается. КИА повышается при оптимизации норм и соотношений фосфорно - калийных удобрений, из которых на дерново-глеевой выщелоченной почве более эффективным является фосфорное удобрение.

5. По содержанию 2п, Си, РЬ, N1 и Сг дерново-гаеевые выщелоченные почвы, расположенные в окрестностях г.Владикавказа характеризуются значительным превышением ПДК (свинца на 1123-1376%, меди - на 326-413%, цинка -на 152-230%, хрома- на 183-250%, никеля- на 150-225%). Однако накопление ТМ в зерне тритикале (кроме Zn) не превышает ПДК, что свидетельствует о наличии физиологических "барьеров" на границе почва - корень, корень —стебель, стебель - колос, колос - зерновка.

6. Условия минерального питания влияют на скорость роста и образования биомассы тритикале. Наиболее эффективным элементом, активирующим рост и общую листовую поверхность растений, является азот.

7. Оптимизация минерального питания тритикале усиливает поглощение ФАР посевами до 50% (по отношению к неудобренным посевам), что является одним из условий повышения продукционного процесса и достижения максимальной продуктивности агроценозов.

8. Критерием оценки фотосинтетической мощности посевов тритикале, кроме ИЛ и ФП, служит хлорофилльный фотосинтетический потенциал. Его показатели в значительной мере определяются условиями минерального питания, возрастают при их оптимизации, достигая к периоду колошения 1150 мг м2/сут-ки (при ХФП контрольных посевов 224 мг-м7сутки).

9. Удобрения увеличивают общую и продуктивную кустистость тритикале и, как следствие, густоту продуктивных стеблей на 1 га. Оптимальной густотой продуктивного стеблестоя тритикале Ставропольский 1 в условиях лесо-луго-вой зоны Республики северная Осетия - Алания является 550-600 шт/м2.

10. Продукционную деятельность тритикале следует рассматривать как динамическое соотношение комплекса структурообразующих элементов урожая (продуктивной кустистости, размеров и массы колоса, озерненности, массы 1000 зерен и т.д.), флуктуация которых зависит от сортовых признаков, уровня минерального питания и других агротехнических условий.

11. Внесение удобрений под тритикале является экономически эффективным приемом. При калорийности 1 кг зерна 120 МДж, содержание энергии в Ут1 достигает 75-76 ГДж/га, что почти в 2 раза превышает показатели контрольных посевов (38 ГДж/га). Наиболее эффективными нормами удобрений (из испытанных вариантов) под тритикале на дерново-глеевой выщелоченной почве лесо-луговой зоны Республики Северная Осетия - Алания являются Ы90Р105К50 иМшР]05К50. Несмотря на увеличение общих совокупных затрат на их (удобрений) внесение, энергоемкость производимой продукции снижается (за счет увеличения урожая), а энергоотдача возрастает и составляет 2,3-2,4 единиц на каждую единицу затрачиваемой энергии.

Предложения производству

1 .Высокая биологическая и зерновая продуктивность позволяет широко использовать посевы тритикале в лесо-луговой зоне Республики Северная Осетия - Алания для получения продовольственного и кормового зерна. Его следует также возделывать на зеленый корм и силос для нужд животноводства.

2. Для получения высоких урожаев зерна и биологической массы тритикале на дерново-глеевой выщелоченной почве следует использовать минеральные удобрения в нормах К90Р)05К50 или И135Р105К50.

3. Учитывая высокую концентрацию тяжелых металлов в почве исследуемой зоны, с целью получения сельскохозяйственной продукции гарантирован-

ного качества, необходима система экологического мониторинга почв и урожая на содержание ТМ.

Материалы диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Босиева О.И., Албегов Р.Б., Джиоева Г.Ф. Эффективность азотных удобрений, вносимых под зерновые культуры на дерново-глеевых почвах республики. /Пути рационального, экологически безопасного использования горных и предгорных территорий. (Тезисы докладов) Владикавказ. 1994г., - С.82-83.

2. Босиева О.И., Албегов Р.Б., Плиева Е.А. Некоторые показатели, определяющие продуктивность озимой пшеницы в лесо-луговой зоне Северной Осетии. / Пути рационального экологически безопасного использования горных и предгорных территорий. (Тезисы докладов) Владикавказ. 1994г., - С.83-84.

3. Босиева О.И., Албегов Р.Б., Плиева Е.А. Соотношение между макро- и микроэлементами в зерне озимых зерновых культур при различных уровнях минерального питания. (Тезисы докладов научно-производственной конференции Горского госуниверситета по итогам НИР 1994 года.) Владикавказ, 1995г.,-С.65-66.

4. Босиева О.И., Албегов Р.Б., Плиева Е.А. Влияние удобрений и степени окультуренности почвы на урожай зерна тритикале. / Природно-ресурсный и экономический потенциал горных и предгорных регионов России и принципы создания "устойчивых" агроландшафтов. (Материалы Всероссийской научно-практической конференции 23-28 сентября) Владикавказ. 1996 г.,- С.184-185.

5. Босиева О.И., Плиева Е.А. Фотосинтетическая деятельность растений тритикале при различных уровнях минерального питания. /Растительные ресурсы и биотехнология в агропромышленном комплексе. (Тезисы докладов международной научно-практической конференции.) Владикавказ. "Эра".1998г., -

С.136-137.

У^суС-ССОСКЬ