Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Сравнительная эффективность расчетных методов доз минеральных удобрений под ячмень на серых лесных почвах юго-западной части Центрального района Нечерноземной зоны

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Каничев, Василий Иванович, Брянск

/" I / / /I /С / / ,Л »л (#< ' - « / / I/ (У """

I '

/

Министерство сельского хозяйства и продовольствия РФ Брянская Государственная сельскохозяйственная академия

На правах рукописи

Каничев Василий Иванович

Сравнительная эффективность расчетных методов доз минеральных удобрений под ячмень на серых лесных

почвах

юго-западной части Центрального района Нечерноземной

зоны

Специальность 06.01.09 - растениеводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Мальцев В.Ф.

Брянск, 1999

Содержание

Стр.

Введение..........................................................................................................................................................................................1

Глава 1. Состояние проблемы (обзор литературы)..............................................6

1.1. Отзывчивость ячменя на удобрения и погодные условия..........8

1.2. Принципы программирования урожаев......................................................................22

1.3. Агротехнические и биологические основы

программирования урожайности 28

1.4. Основные методы расчета доз удобрений на планируемый

урожай..........................................................................................................................................................................................31

Глава 2. Условия, методика проведения исследований и агротехника в опытах..............................................................................................................................................................40

2.1. Цель и задачи исследований..........................................................................................................40

2.2. Характеристика погодных и почвенных условий 41

2.3. Схема опытов, программа и методика исследований 48

2.4. Агротехника в полевых опытах................................................................................................53

Глава 3. Формирование урожая..............................................................................................................55

3.1. Полнота всходов и сохранность растений к уборке ..........................56

3.2. Структура урожая.............................................................................................63

3.3. Фотосинтетическая деятельность посева.....................................75

Глава 4. Влияние минеральных удобрений на урожайность,

качество урожая и вынос элементов питания 82

4.1. Урожайность и качество урожая............................................................................................82

4.2. Вынос элементов питания..................................................................................................................90

Глава 5. Экономическая и энергетическая оценки эффективности доз минеральных удобрений, рассчитанных

различными методами..........................................................................................................................................94

Выводы..............................................................................................................................................................................................102

Рекомендации производству.............................................................104

Приложения................................................................................................................................................................................106

Список использованной литературы..............................................................................................115

Введение

В современных условиях, когда перед страной стоит проблема восстановления производства зерна и другой продукции растениеводства, необходимо совершенствование систем удобрений, адаптированных к местным условиям и экономичных по затратам энергии и труда, обеспечивающих в сочетании с другими агротехническими мероприятиями повышение урожайности, сохранение и повышение плодородия почв. Результаты научных исследований и практика показывают, что даже окультуренные почвы при возделывании на них сельскохозяйственных культур без внесения удобрений снижают свое эффективное плодородие, падает урожайность и качество урожая (Богаев с соавторами, 1979; Каюмов, 1981; Постников, Марков, 1984 и другие). Особенно наглядно это можно проследить по результатам деятельности АПК в нашей стране за последние годы, когда применение минеральных и органических удобрений упало почти до нуля и резко снизились урожайность и валовые сборы зерна. Существенно упало плодородие дерново-подзолистых и серых лесных почв.

В настоящее время существуют два направления в применении и исследованиях доз удобрений (Михайлов, Книппер, 1971; Каюмов, 1977 и другие).

Первое направление обосновано в работах видных агрохимиков (Лебедянцев, 1920, 1939; Прянишников, 1963, 1963 а; Соколов, 1957, 1968) и земледелов (Найдин, 1948, 1963; Щерба, 1953; Дояренко, 1963). Для установления доз удобрений они и их последователи, в том числе и практики, принимали за основу результаты полевых опытов научно-исследовательских и опытных учреждений. Они оказали решающее влияние на правильность и эффективность применения удобрений в нашей стране. Их рекомендации используются в настоящее время, а также и в методах расчета удобрений.

В течение последних десятилетий успешно развивается второе направление - расчетный метод, принимающий в качестве основы потребность растений в элементах питания. Оно зародилось под влиянием идей К.А. Тимирязева (1948), считавшего, что необходимо спрашивать «мнение» самого растения.

Однако определение оптимальных доз удобрений с учетом потребностей растений представляет определенную сложность. В связи с этим появилось большое число расчетных методов (Афендулов, Лантухова, 1973; Дуди-на, 1974). К настоящему времени известно около 40 методов расчета доз удобрений под сельскохозяйственные культуры (Каюмов, 1976, 1982; Шатилов, 1977; Юркин, 1979; Афендулов, 1983).

По результатам полевых опытов были рекомендованы дозы внесения удобрений под сельскохозяйственные культуры для различных типов почв, меньше - с учетом предшественников, сортов, последействия удобрений и других условий и, как правило, на максимальную урожайность, получаемую в полевых опытах научных и опытных учреждений. Конечные результаты расчетных доз удобрений не всегда сходились с опытными данными и практическими результатами (Макаров, 1994).

Результаты полевых опытов и практика свидетельствуют, что применение минеральных удобрений под зерновые, в том числе и под ячмень, эффективно на всех типах почв Нечерноземной зоны. Однако оптимальные дозы удобрений находятся в зависимости от местных условий, поэтому возникает необходимость проведения исследований в конкретных почвенно-климатических условиях, по крайней мере, для уточнения доз удобрений, определения количественного выноса элементов питания растениями на единицу урожая основной продукции в зависимости от фона и погодных условий, отзывчивости на удобрения новых сортов, уточнения коэффициентов использования элементов питания из почвы и удобрений, влияния удобрений

на качество урожая и плодородие почвы. От этого зависит рентабельность применения удобрений при использовании расчетных методов на планируемый урожай.

Несмотря на то, что рекомендуемые дозы удобрений устанавливаются, исходя из результатов полевых опытов применительно к конкретному хозяйству и севообороту, они нуждаются в корректировке в зависимости от плодородия почвы и других условий. Поэтому наиболее перспективны расчетные методы определения доз удобрений, так как практически невозможно охватить полевыми опытами множество условий, встречающихся в производстве. Тем не менее, основополагающие критерии, необходимые для расчета доз удобрений, должны быть определены экспериментально.

Рекомендации по установлению доз удобрений, включая и расчетные методы, имеют недостатки:

- уровень планируемого урожая определяется по факторам, которые во многих случаях ориентировочно отображают их влияние на урожайность (запасы продуктивной влаги в почве, количество осадков за период вегетации по средним данным и т.д.);

- редко принимается во внимание последействие предшественников, удобрений, тип севооборота, уровень агротехники;

- поправочные коэффициенты при расчетах доз удобрений являются приблизительными.

*

На эти и другие недостатки, при положительной оценке расчетных методов, указывали многие исследователи (Афендулов, Лантухова, 1973; Каю-мов, 1975, 1975 а; Державин, Литвак, 1976; Донских, 1976; Состровчук, 1984 и др.).

Тем не менее, при программировании урожая целесообразно использовать прежде всего расчетные методы, в которых используются различные подходы к определению доз удобрений. Поэтому их следует совершенство-

вать и улучшать (Державин с соавторами, 1977; Шатилов, 1978; Зиганшин, 1984, 1985; Шорин и др., 1976).

Основу расчетных методов составляют показатели выноса элементов питания урожаем и коэффициенты их использования из почвы и удобрений (Каюмов, 1977). Расчетные методы и в настоящее время показывают достаточно высокую эффективность (Афендулов, 1970; Гилис, 1976; Листопад и др., 1978; Жуков, Горст, 1984), несмотря на недостатки.

При совершенствовании методов расчета доз удобрений необходимо учитывать, что нормативные данные для расчета доз удобрений могут быть получены только экспериментальным путем, особенно по выносу урожаем элементов питания и потребления из почвы и удобрений, а также и по диагностике их содержания в растениях в течение вегетации и в конечной продукции. Объективность их результатов зависит от массовости и точности определения в различных почвенно-климатических условиях.

В своих исследованиях мы попытались определить эффективность доз и сочетаний минеральных удобрений (ЫРК), различных методов их расчета, уточнить вынос элементов питания на единицу основной продукции при внесении минеральных удобрений под современные сорта ярового ячменя Прима и Московский 2 на серых легкосуглинистых почвах юго-западной части Центрального района Нечерноземной зоны в различные по погодным условиям годы.

Установлено:

- на серых лесных легкосуглинистых почвах среднего и высокого плодородия юго-западной части Центрального района Нечерноземной зоны РФ ячмень наиболее отзывчив на азотные удобрения, менее отзывчив - на фосфорные и калийные. Однако внесение фосфорных и калийных удобрений необходимо для повышения эффективности действия азотного удобрения и поддержания фона плодородия почвы на высоком уровне;

- на вариантах с максимальной урожайностью, полученной на фоне внесения азота в дозе 60 и 90 кг/га, сорта ярового ячменя Московский 2 и Прима в расчете на 1 т зерна стандартной влажности (14 %) потребляют азота: 30-35 кг, фосфора - 11 кг и калия - 24-27 кг. Эти показатели и следует использовать при расчете доз минеральных удобрений на планируемый урожай в условиях серых лесных легкосуглинистых почв;

- при внесении до посева под современные сорта ячменя азотных удобрений оптимальной и экономически выгодной дозой азота является Ибо - N90 в самые различные по погодным условиям годы, но лучшие результаты обеспечиваются в годы с благоприятным количеством выпадения осадков и оптимальной температурой (до +20°) в межфазный период кущение-выколашивание;

- из испытанных методов расчета доз минеральных удобрений наиболее эффективными являются упрощенный метод ориентированных доз удобрений - УМ РОДу и расчет доз на планируемую прибавку урожая от контроля (без удобрений) - РДПу. Их использование дает возможность гарантированно получать урожай ячменя по 40 ц/га сортов Московский 2 и Прима, по 50 ц/га - сорта Прима и восстанавливать в почве вынос элементов питания -фосфора и калия. Эти же методы расчета обеспечивают наиболее высокую экономическую и энергетическую окупаемость затрат на удобрения;

- вынос элементов питания урожаем ячменя на лучших вариантах по

«

урожайности (на фоне 60-90 кг/га азота) в расчете на 1 т зерна у обоих сортов: азота 30-35 кг, фосфора 11 кг и калия 24-27 кг; у сорта Прима на фоне 120 кг/га азота - 30-35 кг, 11 кг и 24-27 кг, соответственно.

Эти основные положения диссертации выносятся на защиту.

При проведении исследований по теме диссертации большую помощь мне оказали кандидат сельскохозяйственных наук В.Б. Костюковский, агрономы А.Н. Селиванов, В.Н. Кузнецов и В.А. Юрков, а также научный руко-

водитель доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.Ф. Мальцев, которым я выражаю искреннюю благодарность.

Глава 1. Состояние проблемы (обзор литературы)

Получение высокой урожайности сельскохозяйственных культур базируется, прежде всего, на рациональном и экологически безопасном применении минеральных удобрений и средств защиты растений (Ладонин, 1987). С этим трудно не согласиться, особенно, для условий Нечерноземной зоны с ее бедными от природы дерново-подзолистыми и серыми лесными почвами. Однако следует отметить, что эффективность удобрений существенно повышается на высоких агрофонах и на окультуренных почвах. Исследования, проведенные в Нечерноземье, убедительно свидетельствуют о том, что в получении высоких и устойчивых урожаев и повышении эффективности минеральных удобрений важную роль играют мероприятия земледельческого характера.

Для получения урожайности зерновых в пределах 40-50 ц с 1 га необходимо, прежде всего, высокое плодородие почвы, качественное и в лучшие агротехнические сроки проведение агротехнических приемов, современные интенсивные сорта, приспособленные к местным условиям (Каюмов, 1982;

Саранин, 1983). Возделывание -сельскохозяйственных культур должно вес*

тись в севооборотах, соответствующих конкретным почвенно-климатическим условиям. На этом фоне возрастает эффективность минеральных удобрений при наиболее рациональном их использовании, и неразумно недостатки агротехники устранять применением высоких доз удобрений: дорого и ведет к негативным экологическим последствиям.

Чехословацкий ученый И.Петер (1987) возможность получения высоких урожаев зерновых культур связывал с необходимостью контроля за развита-

ем посева и использования его результатов в практических целях. По его мнению, для успешного управления формированием урожая агротехническими приемами очень важно:

- знать критические периоды в формировании урожая растений;

- учитывать особенности структуры урожая высокопродуктивных посевов;

- усиливать процессы, стимулирующие продуктивность посева и ослаблять процессы, оказывающие отрицательное влияние на накопление урожая;

- использовать закон компенсации, т.е. в случае угнетения одного или нескольких элементов структуры урожая стимулировать развитие других элементов, компенсирующих недобор урожая.

Эти положения полностью соответствуют и нашим условиям. Поведение растений в агроценозах, компенсаторные механизмы растений в зависимости от используемых агротехнических приемов, контроль за формированием структуры урожая дают возможность учитывать и направлять в нужную сторону ход процессов, разрабатывать методы управления урожаем на основе оптимизации соотношения элементов структуры урожая. Это один из самых актуальных вопросов для изучения, так как до настоящего времени он изучен недостаточно, особенно влияние удобрений на структуру зерновых и, в частности, ярового ячменя.

По данным ряда исследователей, наименее реализованным из слагаемых урожая является кущение (Комар, 1981 и др.). По их данным, урожайность двурядных ячменей в благоприятные по теплу годы за счет побегов кущения может увеличиваться на 35-40% (Комар, 1981). Этому вопросу уделяли много внимания в Великобритании и Белоруссии (Ламан, 1987). Анализируя динамику роста урожайности ярового ячменя за 50 лет на Ротамстед-ской опытной станции (Великобритания), ученые отметили, что в эти годы почти четырехкратное увеличение его урожайности связано с увеличением

продуктивного кущения. H.A. Ламан (1987), отметив удвоение урожайности ячменя с начала интенсивной химизации в СССР к девяностым годам, считает, что наблюдалась относительная стабильность массы зерен и озерненность колоса и в два раза увеличилось продуктивное кущение, а продуктивность растения возросла в 2,5 раза.

H.A. Родина (1982) считает, что за последние 100 лет для сортов ярового ячменя главным признаком высокой продуктивности культуры остается число стеблей на единицу площади.

В Чехословакии урожайность ярового ячменя за 1967-1986 гг. повысилась на 85%, а кустистость возросла на 173% при практически сохранившейся массе зерен (Петер, 1987).

В Нечерноземной зоне России урожайность ячменя коррелирует с числом зерен с растения (Комар, 1981) и продуктивной кустистостью.

Знание этих особенностей ярового ячменя оказало влияние на тематику селекционных программ. Так, в бывших ЧССР и ГДР предусматривалось доведение густоты продуктивного стеблестоя до 1000 шт./м , чтобы довести потенциал урожайности до 100 ц/га. В связи с менее благоприятными погодными условиями, в нашей стране ставилась задача доведения густоты продуктивного стеблестоя до 700-800jut./m (Линчевский, Шевченко, 1988).

I.1. Отзывчивость ячменя на удобрения и погодные условия

В комплексе факторов, влияющих на темпы производства продукции растениеводства, одно из ведущих мест, по мнению многих ученых, принадлежит минеральным удобрениям, на долю которых приходится около 50% прироста урожая (Панников, Минеев, 1977; Кулаковская, 1978; Юркин, 1979; Постников, 1980; Скоропанов, 1980; Минеев, 1982 и др.).

Исследования отечественных ученых показывают, что ячм�