Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

УРОЖАЙ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ ПИТАНИЯ В УСЛОВИЯХ ЗАВОЛЖЬЯ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "УРОЖАЙ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ ПИТАНИЯ В УСЛОВИЯХ ЗАВОЛЖЬЯ"

и -яуз'зд

ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК имени В. И. ЛЕНИНА

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

" На правах рукописи ' ПРОШКИН Виктор Александрович

УРОЖАЙ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ ПИТАНИЯ в УСЛОВИЯХ ЗАВОЛЖЬЯ

Специальность 08.01.04 — Агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА — 197?

Работа выполнена на Куйбышевской областной государственной опытной сельскохозяйственной станции.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук профессор И. В. Мосолов. ' __ .

Официальные оппоненты: ^профессор доктор сельскохозяйственных наук А. С. Радов, ■кандидат сельскохозяйственных наук Ю. Г, Карцев.

'Ведущее ¡предприятие — Куйбышевский СХИ. :

Защита состоится « }(> ъЖСкД , ,,, 1977 г.

на заседании 'Специализированного совета Д-233 Всесоюзного научно-исследовательского института удобрений и агропочво-ведения им. Д. Н. Прянишникова. Адрес: 125008, Москва А-8, ул. Прянишникова, 01. :

С диссертацией можно ознакомиться ъ библиотеке ВИУА:

Автореферат разослан « » ¡1977 г.

Ученый секрета'рь'Специализированного совета доктор биологических наук .;

/

о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В Директивах XXV съезда КПСС но пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР указывается, что 'ключевой проблемой развития сельского хозяйства остается рост производства зерна. Среднегодовое производство зерна в стране должно составлять 215—220 млн. тонн, В решении этой проблемы важная роль принадлежит повышению урожайности зерновых культур.

В Куйбышевской области ведущей продовольственной культурой, занимающей видное место в посеве зерновых, является яровая пшеница. Однако средний урожай яровой пшеницы в девятой пятилетке достиг лишь 10,7 ц/га 'При плане 16,6 ц/га. Поэтому повышение урожайности яровой пшеницы остается актуальной проблемой.

В общем комплексе агротехнических мероприятий, способствующих повышению урожайности яровой пшеницы, большое значение придается рациональному использованию удобрений. Для Куйбышевской области в известной мере разработана система удобрения яровой -пшеницы, но в связи с большим дефицитом питательных веществ в местных почвах требовалось уточнить соотношение азота, фосфора и калия в составе удобрения и вместе с тем выяснить эффективность повышенных доз минеральных удобрений под эту культуру, что особенно важно в современных условиях при всех возрастающих масштабах применения удобрений.

Недостаточно разработан для зоны степного Заволжья и вопросе действии минеральных удобрений на качество зерна. В имеющихся работах (И, Лайков, 1968; И. В. Гущин, 1969; М. П. Чуб, >1969 и др.) приводятся данные по влиянию умеренных доз элементов минерального питания (30—40 кг/га) на> содержание белка и клейковины в зерне. Исследований же по изучению влияния повышенных доз и различных соотношений азота, фосфора и калия на качество зерна, за исключением отдельных работ (А. Г. Марковский и др., 1970), не проводилось. Таким образом, проблема улучшения 'качества зерна с помощью минеральных удобрений находится практически в стадии начальной разработки,

1м*м'|

яаирамм» нцгчня Мг«-«

•ноиси.« ора. Я и.пч С.ЯЬ;в д. •№№№«.< (;и. К. А, Т.: 1.-62,1С и

Урожай и качество зерна яровой пшеницы в степном Заволжье в значительно» степени определяются условиями вла-гообеспеченноети (Э. С, Илларионова, 1972 г). Поэтому при установлении оптимальных доз и соотношений минеральных удобрений большое значение приобретает изучение характера влияния элементов минерального питания на водный режим и тесно связанный с ним обмен веществ (Н. Л. Гусев, 1968, 1969), Разрешение основных вопросов водообмена, обмена веществ дает возможность физиологически более полно обосновать оптимальный уровень и соотношение элементов минерального пнтакня, обеспечивающих получение высокого урожая яровой пшеницы с хорошим качеством зерна.

'Все это послужило основанием для наших исследований по изучению влияния минеральных удобрений на урожай и качество зерна яровой пшеницы в условиях Куйбышевской области.

Цель исследований: I. Изучить отзывчивость яровой пшеницы на умеренные н повышенные дозы минеральных удобрений и .выявить оптимальные соотношения азота, фосфора и калия под эту культуру. 2. Выявить влияние доз и соотношений минеральных удобрений и поздней некорневой азотной подкормки на качество зерна яровой пшеницы. 3. Изучить влияние условий водоснабжения и минерального питания на состояние воды, процессы обмена веществ н взаимосвязь этих показателей с урожаем зерна.

Условия к методика проведения исследований

Экспериментальную работу проводили в 1968—1972 гг. иа Куйбышевской опытной станции, расположенной в степной зоне Куйбышевской области.

Почва опытного участка — чернозем террасовый обыкновенный малогумусиый, среднемощный, тяжелосуглинистый. Содержание тумуса (по Тюрину) в горизонте А (0—41 см) ■составляло в среднем 3,7%, общего азота—0,30%, легкогкд-ролизуемого азота (по Тюрину и Кононовой) — 6,9 мг/100 г почвы, валового фосфора — 0,13%, подвижного фосфора {по Чнрикову) — 12,7 мг/100 г почвы, валового калия — 1,5%, обменного калия (по Маеловой) —21,5 мг/100 г почвы, рН солевой вытяжки —6,1.

Климат — степной, континентальный. Среднемноголетняя сумма осадков за год 365 мм, а за период вегетации—135 мм, В годы проведения опытов количество осадков в период вегетации яровой пшеницы значительно меньше нормы 'было в 1972 г, — 60 мм, В остальные годы осадков выпало в пределах нормы; в 1968 г. — 137 мм, в 1971 г. — 131 мм или незначительно превышало ее: в 1969 г.— 144 мм, в 1970 г.— 141 мм.

Полевые опыты закладывали по пропашному предшественнику—кукурузе, учетная площадь делянок 100—105 ма, по-вторность 3—4-кратная^ Использовали следующие виды и формы удобрений: азотных — аммиачная селитра и мочевина, фосфорных — суперфосфат гранулированный, калийных — калийная соль. Для некорневой подкормки использовали смесь растворов, в которых половина дозы была представлена мочевиной, а половина — аммиачной селитрой. Удобрения вносили осенью с последующей заделкой плугом с предплужниками. Некорневая подкормка проводилась ранцевым опрыскивателем в фазу начала налива зерна, В опытах по изучению эффективности основного удобрения высевали яровую пшеницу сорта Саратовская 210 '(1968—'1969 гг.) и Саратовская 36 (1970—1972 гг.), с некорневой подкормкой~ Саратовская 210 (1969—1972 гг.) и Саратовская 36 {1971—1972 гг.). Норма высева 4,5 млн, всхожих зерен на 1 га, способ посева — рядовой. Агротехника возделывания яровой пшеницы выдержана в соответствии с общепринятыми рекомендациями. Учет урожая проводили методом сплошной уборки переоборудованным комбайном СК.--4. Данные по учету урожая «приведены к стандартной влажности и обработаны методом дисперсионного анализа (по Перегудову). - '

В 1970—1971 гг. -были поставлены вегетационные опыты по методу ¡почвенных культур с яровой 'пшеницей сорта Саратовская 36. В каждый -сосуд помещали воздушно-сухую почвен-но-песчаную смесь (2: 1) из расчета 6 кг на абсолютно сухой вес. Влажность почвы путем ежедневного полива по весу поддерживали постоянной—70% ПВ. В 1971 г. в фазу трубкова-ния прекращением полива создавалась засуха продолжительностью 7 дней. Влажность почвы поддерживали на уровне 28—30% ПВ. Почва для набивки сосудов взята с делянок полевого опыта. Повторкость вариантов — десятикратная. При уборке урожая учитывали вес зерна и соломы, определяли некоторые элементы структуры урожая.

Сопутствующие наблюдения и исследования проводили следующими 'методами:

— содержание гумуса в почве определяли по Тюрину, легко гид рол из у ем о го азота — по Тюрину и Кононовой, общее содержание азота — по Иодльбауэру, валовой фосфор — сжиганием по Гинзбург-Щегловой, осаждением железа по Уоррен и Пью и колориметрированием по Дениже на ФЭК-М, валовой калий — методом сплавления с плавиковой кислотой с последующим определением на пламенном фотометре, нитраты — в водной вытяжке по Грандваль-Ляжу, подвижный фосфор — по Чирикову, обменный калий — по Масловой; в растительных образцах определяли процент сухого вещества высушиванием при температуре 105°С до постоянного веса/общий азот — по

Кьельдалк?, белковый — путем осаждения трихлоруксусной кислотой с последующим определением по Кьельдалю, небелковый— по разнице между общим и белковым, фракционирование фосфора по Шмидту и Танхаузеру, в модификации Ко-нарева, фосфор — по Дениже в модификации Труога, состояние воды в листьях характеризовали с помощью кривых водообмена по Гусеву. -Экономическую эффективность применения удобрений подсчитывали по Н. Н. Баранову (19&5 г.).

Научная новизна.'В работе по-новому получили освещение вопросы отзывчивости яровой пшеницы на внесение ■минеральных удобрений. Полученные данные не (подтвердили положе-ния^вгдущей роли фосфора в повышении урожая яровой пшеницы в условиях степного Заволжья. Исследованиями автора установлена высокая роль азотного питания — большего, чем фосфорного, в повышении урожая яровой пшеницы при возделывании ее на обыкновенном террасовом черноземе после пропашного предшественника.

Большой научный интерес представляют исследования по физиологическому обоснованию доз и соотношений азота и фосфора в условиях оптимального водоснабжения и почвенной засухи. Это имеет важное значение для установления наиболее оптимального уровня минерального питания яровой пшеницы в условиях неустойчивого увлажнения степного Заволжья, .Полученные данные дают возможность наметить «пути в решении проблемы повышения урожая и качества зерна ведущей продовольственной' культуры — яровой пшеницы — в одном из крупнейших зерновых районов страны — степном Заволжье. ■

Реализация результатов исследований. Даны рекомендация по применению основного удобрения под яровую пшеницу. Кроме того, практические предложения автора по поздней некорневой азотной подкормке яровой пшеницы подтверждены производственным испытанием в ОПХ «Центральное» КВИИСХ на <площади 200 га и в совхозе им. Ильича Безен-чукского района на площади 150 га и внедрены в этом хозяйстве на площади 1650 га.

Апробация. Основные результаты исследований докладывались на Всесоюзных отчетно-методических совещаниях участников Географической сети опытов с удобрениями в 1972, 197-5 гг. (г, Москва, Саратов).

Объем работы. Дп-ссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, предложений производству. Она содержит 114 страниц основного текста, 32 таблицы и 4 рисунка; в список использованной литературы включены 179 источников.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Действие минеральных удобрений на урожай н качество__

зерна яровой пшеницы

I. Влияние доз и соотношений азота, фосфора и калия на урожай яровой пшеницы

Установление оптимального соотношения азота, фосфора и калия и состава основного удобрения имеет первостепенное, значение а создании благоприятных условий ■питания и получении высоких урожаев яровой пшеницы.

В -работах Везенчукской опытной станции за прошлые, годы установлена относительно высокая отзывчивость яровой типе-, ницы па фосфорные удобрения при посеве ее по пласту и обороту пласта (;В. А. Корчагин, В. А. Прошкин, 1973). Аналогичные данные получены и в других научно-исследовательских учреждениях Поволжья (П. М. Фокеев, 1947; Б. А. Чижов и "П. М. Фокеев, 1949). Однако в современных условиях предшественниками яровой пшеницы стали в основном колосовые и пропашные культуры, поэтому вопрос о составе основного удобрения сохраняет свою актуальность.

Данные наших исследований показывают, что при посеве по пропашному предшественнику (кукуруза) яровая.пшеница нуждается не только в фосфорных, но и в азотных удобрениях. В среднем за четыре года {1968, 1969, 1971, 1972) урожай яровой пшеницы без удобрений составил 15,4 и, при внесении Ы4оР4о— 18,6 ц, Р40К40— 17,3 ц, N401(40— 17,7 ц и ^«Р^К« — 19,3 ц с 1 та.

Эффективность полного минерального удобрения можно значительно повысить, изменяя уровень и соотношение элементов минерального питания. При этом большую роль играЮт условия влагообеспеченности (таблица 1). Одностороннее повышение дозы азота с 40 до 90 кг/га при более оптимальных условиях влагообеспеченности в 1970 и 1971 гг. повысило-эф-фективность полного минерального удобрения соответственно на 2,6 и 2,3 ц/га. В 1972 т. при менее ■благоприятных условиях влагообеспеченности прибавки урожая от высокой дозы азота не получено.

Эффект ори одностороннем повышении дозы фосфора был неустойчив. Вместе с тем повышение уровня фосфорного питания при более оптимальных условиях влагообеспеченности вызывает необходимость повышения уровня азотного <питания7 Так, прибавка урожая в варианте МэоРво^о по сравнению с вариантом Г^оР+оК« составила в 1970 г. 3,3 ц/га, в 1971 г.— 3.7 ц/га.

Увеличение дозы калия с 40 до 80 кг/га не оказало сушест-

Т а 6 л и ц л I

Эффективность минеральных удобрений при разных условиях влагообеспечеиности вегетационного периода (ц/га)

Варианты опыат Урожай зерна по ЫдоР^К« н прибавки от повышенных доз удобрений 1970 г. 1571 г. 1 ¡572 г.

М^оРмКчо .......... 25.9 22,2 16,4

ЫбоРиЬчо.......... 0,3 0,6 0.2

ЫвоРчоК«.......... 2.6 2,3 0.7

.......... 1,7 — 0.7 —0.6

ЫеоР^Км.......... 0.6 1.0 0.0

МеоРюКно.......... ¡,9 0.9 0.1

МасРацК«........... 3.3 3.7 1.1

Р. %........... 2.0 4,3 2.5

ЗЕ, ц/га.......... 1.1) 2,9 1.2

Количество осадков за вегетацию.

мм . , 1......... 142 131 59

Коэффициент влагообеспеченности

в (период май—июль ..... Й 52 0,50 0.29

венного влияния на 'эффективность полного минерального удобрения. ' ;_____

Эффективность удобрений зависела не только от погодных условий, но и от содержания подвижных форм питательных веществ в почве в период вегетации. Эффективность азотных удобрений находилась практически в обратной зависимости от содержания нитратов в почве. Так, в 1971 т. при содержании нитратов в слое 0—40 см в среднем за сезон 1,2—1,7 мг/кг почвы прибавка урожая при повышении дозы азота с 40 до 90'кг/га по сравнению с вариантом (ЫРК)« достигала 2,3— 3,7 ц/га, а в 1972 г, — при содержании 10,4—'12,3 мг/кг почвы— всего лишь 0,7—1,1 ц/га. Содержание Рг05 (но Чирико-ву) и КгО (по Масловой) было высоким. В годы исследований содержание Рг05 в почве в слое 0-^40 см в среднем за сезон не опускалось ниже 11,0 мг, а КзО — ниже 18,3 мг/100 г почвы. В результате действие повышенных доз фосфора и калия было незначительным. Зависимость эффективности фосфорных удобрений от содержания фосфатов в почве подтверждается исследованиями М. П. Чуб в соавт. (1973), установившей наличие тесной обратной связи между содержанием Рг05 (по Чирикову) в почве и эффективностью фосфорных удобрений под яровую пшеницу на черноземах степного Заволжья (г—0,76).

Урожай яровой пшеницы под влиянием высоких доз элементов питания повысился за счет увеличения веса 1000 зерен, лучшей.озерненности и большей сохранности растений к убор-6

ке. В среднем за 3 года (1970—1972) вес 1000 зерен по сравнению с контролем увеличился на 1,6—2,2 г, озернсн-ность — на 1—4 зерна па одно растение, а выживаемость растений повысилась с 72 до 80—87%.

Таким образом, полученные данные 'показывают, что на обыкновенном черноземе степного Заволжья Куйбышевской области при возделывании после, пропашного предшественника яровая пшеница в 'первую очередь нуждается в азотных н фосфорных удобрениях и слабее реагирует на внесение калийных. Наиболее высокие урожаи зерна яровой пшеницы' получены при внесении ' полного минерального удобрения с преобладанием азота над фосфором и калием.

2. Влияние некорневой подкормки азотными удобрениями на урожай зерна яровой пшеницы

В литературе широко освещается вопрос о некорневых подкормках зерновых культур как для повышения урожая, так и улучшения его качества (В. В. Пиневич, 1960; И. Б. Мосолов, Л. Г. Карандашов, 1964; И, М. Коданев и др., 1968 и др.). Изучение эффективности некорневых азотных подкормок для повышения урожая зерна показывает, что эффект этого приема неустойчив и не выше, чем внесение азота в почву ('Г. Гарднер, 1956; Дж. Торн, Д. Уотсон, 1956 и др.).

Результаты наших опытов показали, что поздняя некорневая азотная подкормка (N30) не повышала урожая зерна. В среднем за 1969—1972 гг. урожай зерна пшеницы Саратовская 210 без удобрений составил 14,5 ц, при проведении подкормки (концентрация раствора 48%) — 14,2 -ц, а урожай пшеницы Саратовская 36 в среднем за 1971—1972 гг. составил на контроле 14,6 ц и на фоне подкормки (концентрация раствора 16, 32, 48%) от 14,3 до 14,8 ц с 1 га.

Отсутствие эффекта от поздней некорневой подкормки^ очевидно, объясняется тем, что рост вегетативных органов к этому времени в основном завершен. Азот ¡подкормки в этом случае способствовал 'повышению белковости зерна, о чем будет сказано ниже.

3. Роль минеральных удобрений в улучшении технологического качества зерна

Содержание белка в зерне пшеницы является важнейшим показателем его качества, от которого в значительной степенн: зависят хлебопекарные достоинства муки и питательная ценность хлеба (М. И. Княгиничев, 1939; Г. В. Дарканбаев, 1955;! П. Е. Суднов, 1965). Но содержание белка в зерне пшеницы' не является величиной устойчивой и подвержено значительным

колебаниям в зависимости от места произрастания, метеорологических условий вегетационного периода и приемов агротехники (М. И. Княгиничсв, 1939; Е, Л. Дороганевская, 1971).

Заметное влияние на ттконление белка в зерне оказывают минеральные удобрения. Содержание белка в зерне пшеницы, как правило, увеличивается при внесении азотных удобрений (И. Л. Лайков, 1936; И. В. Мосолов, Ф. К. Воробьев, 1940; В. В. Буткевич, 1954; В. В. Пиневич, 1960; Л. Н. Павлов, 1967,и др.). Действие фосфора на белковость зерна окончательно не выяснено. Так, Л. П. Воллейдт (1905), И. В. Мосолов (1968) и др. отмечают некоторое снижение белковости зерна при преобладании в питательной среде фосфора над азотом, а отдельные авторы (Т. М. Усольцева, 1956; Н. П. Ивченко, 1961) отмечают положительное влияние фосфорных удобрений на содержание -белка в зерне. Возможно, что различное действие фосфорных удобрений на белковость зерна связано с неоднородностью ночвенно-климатических условий. Поэтому целью этой части наших исследований было изучение влияния доз и соотношений азота, фосфора и калия на качество зерна в конкретных почвенно-климатических условиях Куйбышевской области.

Результаты исследований показывают, что действие минеральных удобрений на качество урожая в значительной степени определялось погодными условиями в период налива и созревания зерна. Так, содержание белка в зерне (табл. 2) в более -благоприятные по погодным условиям 1970—1971 гг, заметно увеличивалось при повышении дозы азота с 40 до 90 кг/га как на фоне Р^К-ю, так и па фо не РвоК^- В засушливом 1972 г. разница в содержании белка была -менее значительной. Одностороннее же повышение дозы фосфора с 40 до 80 кг/га в сложившихся погодных условиях практически не

Таблица 2

Влияние доз и соотношений азота и фосфора на содержание белка в зерне

яровой пшеницы

Варианты опыта

Содержание белка в зерне

и прибавки белка от удобрений, %

ЮТ0 г.

1971 г.

1972 г.

Контроль (без удобрений)

12,08 £>.74 1,94 0.68 1,8? 71.7 1,08

11,74 0.51 2.33 0,97 1,37 33.9 0,19

14.19 0.11 С,4Е 0.17 0,80 8,2 0,11

М^Р^К« МзоРцоК«) Ь^оРвоКм

|ЧИ>г«гч«| . . .

Осадки, мм (июль) ГТК (июль) . .

имело преимущества перед внесением, стандартных доз удобрений {N40P40K40).

Минеральные удобрения оказали определенное влияние и на технологические свойства и хлебопекарные качества зерна. Причем более четко влияние удобрений, .-прослеживалось в 1971 и 1972 гг. Сила муки при выпадении .в 197) г. близкого к норме количества осадков резко возрастала при одностороннем повышении дозы азота с 40 до 90 кг/га (607 е. а. против 321 е. а, на контроле), а в засушливом. 1972. г. сила муки возрастала как при повышении уровня азотного питания (N90P40K40 —606 е. а. против 482 е. а. на контроле), так и уровня фосфорного и азотно-фосфорного питания (Ni^PeoK«— 580 е. а., NooPeoK+o —570 е. а.). ■ .

Объемный выход хлеба в 1971 г, по сравнению с контролем (625 мл) на фоне одностороннего повышения дозы азота до 90 кг/га увеличился на 60 мл, дозы фосфора до 80 кг/га — на 80 мл, в .1972 г. соответственно на 50 и 60 мл (при объеме хлеба на контроле 500 мл).

Таким.образом, минеральные удобрения при допосевном внесении в условиях Куйбышевской области оказывают в основном положительное влияние на -качество зерна яровой пшеницы.

Одновременно нами изучался вопрос о влиянии некорневой азотной подкормки на качество урожая. По литературным данным, поздняя некорневая азотная подкормка является эффективным средством,'повышения белковости зерна (В. Зель-ке, 1958; И. В. Мосолов, 1965). В Куйбышевской области, где производится 'большое количество товарного зерна, использование этого приема может иметь немаловажное значение в повышении его качества. -

Наши исследования показали, что поздняя некорневая -азотная подкормка оказала положительное влияние на содержание белка и клейковины в зерне яровой пшеницы. Белковость зерна под влиянием подкормки у пшеницы Саратовская 210 в среднем за 1971—1972 годы увеличилась на 1,25%, у пшеницы Саратовская 36 — на 0,97%, содержание сырой клейковины в зерне соответственно на 2,0 и 3,0%.

Положительное влияние -подкормки яровой пшеницы азотными удобрениями в поздние сроки на содержание клейковины в зерне подтверждается результатами производственного иопытания, 'Проведенного в 1972 г. в ОПХ опытной станции на площади 200 га и в 1974 г, в совхозе им. Ильича Безенчукско-го района на площади 1'50 га. В засушливом 1972 г. содержание клейковины в зерне пшеницы Саратовская 210 при подкормке увеличилось с 26,6 до 32,9%. В увлажненном 1974 г. (осадков выпало 203% от-нормы) при сильном полегании растений эффективность подкормки снижалась: содержание

клейковины в зерне пшеницы' Саратовская 36 увеличилось лишь с 25,3 до 27,0%.

Влияние условий водоснабжения и минерального питания на состояние воды, процессы обмена веществ и взаимосвязь этих показателей с урожаем зерна яровой пшеницы

1. Водообмен яровой пшеницы в связи с минеральным питанием при оптимальных условиях водоснабжения

Водный режим и минеральное питание являются наиболее важными факторами жизнедеятельности растений и находятся между собой в тесной взаимосвязи (А. М. Алексеев, Н. А. Гусев, 1957; Н. С. Петииов, 1966), Ионы минеральных солей, попадая в протоплазму, участвуют не только в обмене веществ, но и оказывают влияние на оводненность тканей, изменяют содержание воды и ее состояние, принимают активное участие в формировании структуры, величины и качества урожая. Поэтому несомненный интерес представляет изучение зависимости величины урожая зерна от изменений обмена веществ и состояния воды в листьях яровой пшеницы при различных условиях минерального питания.

Как показывают результаты наших исследований, повышенное азотное питание в условиях оптимального водоснабжения способствовало большему накоплению азота в листьях. Так, в фазе кущения содержание азота в листьях в варианте с преобладанием азота над фосфором {Ы 1,25Ро,5 К о.з ) составило 4,9%, а в варианте с преобладанием "фосфора над азотом (М|>,з Р 1,о Ко,5 ) было несколько ниже — 4,2%. Увеличение со-держания'азота в листьях обусловило повышение уровня гид-рофильности тканей, что отразилось на состоянии внутриклеточной воды: в' фазу-кущения сосущая сила клеток в варианте с преобладанием азота над фосфором составила 3,9 атм, а -при преобладании фосфора над азотом —5,3 атм. В фазу колошения содержание азота и воды в листьях снижалось, но общий характер кривых водообмена не изменялся.'Снижение сосущей силы клеток сопровождалось резким увеличением количества наиболее активной слабо удерживаемой воды в листьях. В варианте'с преобладанием азота над фосфором количество слабо удерживаемой (силами до 8 зтм) воды в'листьях в фазу кущения составило 39%, а -при преобладании фосфора над азотом — всего лишь 22% от сырого веса. Эта закономерность сохраняется и в фазу колошения.

Увеличение, количества слабо удерживаемой воды в сочетании с увеличением содержания азота в "листьях в условиях 10

оптимального водоснабжения положительно повлияло на процессы формирования урожая:

Вариант

Урожай зерна (в г на сосуд)

Содержанке белка (%)

N Р 1,о Кэл

N1,25 Р 0,5 К 0,5 N0/) Р 1,о К о,з

7.& 6,9 4,5

1&.8 17.4 12,3

Р=2,3% ЗВ = 0,45 г

Наибольшие урожаи зерна с высоким содержанием белка получены в вариантах с преобладанием азота над фосфором и калием. Это связано, как мы полагаем, на основании литературных (М. С. Миллер, 1960; Н. А. Гусев, Т. М. Белькович, 1963 и др.) и наших экспериментальных данных с тем, что повышение уровня азотного питания обеспечило наиболее выгодные изменения в направленности обмена веществ и состояния воды в листьях. Коэффициент корреляции (г) между урожаем зерна и 'количеством воды, удерживаемой силами до 8 атм в фазу кущения, составил 0,68, а' в фазу колошения — 0,83. Следует отметить, что полученные данные подтвердили установленную в полевых опытах закономерность, а именно: повышение уровня азотного пихания при достаточном водоснабжении способствует росту урожая зерна и улучшает его качество.

Положительное влияние отдельных элементов минерального питания на способность растений переносить временное обезвоживание установлено работами И. Н. Кукса (-1939), И. И. Цветковой (1955) и др. Однако вопрос о влиянии почвенной засухи в различные периоды онтогенеза хлебных злаков на устойчивость их в связи с минеральным питанием разработан относительно слабо. По литературным данным (Н, Н. Савицкая, 1971; Ф. Д, Сказкин, 1971), устойчивость хлебных злаков к недостатку влаги в почве снижается в период, предшествующий колошению. В связи с этим несомненный интерес представляет изучение возможности повышения засухоустойчивости яровой пшеницы с помощью минеральных удобрений в этот ответственный период.

Одной из реакций растений на засуху являются изменения в обмене веществ '(Л1. Я. Трегубенко, Г. Л. Филиппова, 1966; Н. А. Гусев, 1970). По нашим данным, под влиянием почвенной засухи в листьях яровой пшеницы снижается содержание азота и фосфора, изменяется направленность азотного обмена. Аэот-

2, Влияние минерального питания на засухоустойчивость яровой пшеницы

ный обмен Под влиянием засухи смешается в сторону накопления небелкового азота. В варианте с преобладанием азота над фоофором (N[,23?о,5 Ко/, ) при оптимальном водоснабжении отношение белковый/небелковый азот было равно 6,49, на фоне почвенной засухи—6,48. Преобладание фосфора над азотом (N0^ Р [,о Ко,ь) способствовало большей стабилизации азотного обмена. Отношение белкового азота к небелковому было соответственно равно 7,04 н 6,83. Положительное влияние повышенного фосфорного литания проявилось и в сохранении на более высоком уровне содержания фосфора в листьях. При преобладании фосфора над азотом содержание (фосфора составило 938 мг, а в варианте с преобладанием азота над фосфором — 859 мт/100 г сухого вещества. Изменение направленности обмена веществ отразилось на состоянии воды в листьях. Та'к, в варианте с преобладанием фосфора над азотом сосущая сила клеток на фок'е почвенной засухи составила 8,0 атм, а при преобладании азота над фосфором —■ 6,2 атм.

Общее увеличение сосущей силы клеток >под влиянием засухи по сравнению с оптимальным водоснабжением привело к большему упорядочению внутриклеточной воды. В листьях растений, перенесших засуху, сокращается количество фракций воды: отсутствует вода, удерживаемая силами до 8 атм, и в 2—3 раза увеличивается количество воды, удерживаемой силами выше 28 атм. Процесс упорядочения внутриклеточной воды заметно усиливается при увеличении содержания в листьях липидного фосфора. Так, если в варианте N0,5 Р 1.0 Ко,5 при содержании липидного фосфора 87 мг количество воды, удерживаемой силами выше 28 атм, составило 45%, то в варианте Г^даРад Ко,5 при меньшем его содержании 55 мг/100, г сухого вещества — всего лишь 27,5% от сырого веса. Увеличение количества прочно удерживаемой воды в листьях положительно повлияло на устойчивость яровой пшеницы к почвенной засухе:

Варианты Урожай Засуха Процент сниже*

(г/сосуд), опти- (30% ¡ПВ) ния урожая мальное водоснабжение ' (70% ПВ)

N о/> Ро.:> К 0,5 6.5 2.6 60.0

NР о,Б К (1.5 9.1 2,8 69.3

N0,5 Р 1.0 Ко,5 7,4 3,4 ■ 54.1

N ьгь Ри> К (И. 10.3 3,0 70.9

Р=3,6% ' ЗЕ=0,9 г Р-3,0% ЗК-0,2 г

Наименьшая степень депрессии урожая наблюдалась при одностороннем 'повышении уровня фосфорного питания, а наи-

большая при повышении уровня азотного питания. Изменений характера влияния удобрений на урожай зерна в зависимости от условий водоснабжения, несомненно, связано с изменением роли отдельных элементов питания -в процессах метаболизма растений. В условиях оптимального водоснабжения более благоприятные условия для формирования урожая обеспечивает повышение уровня азотного питания. На фоне почвенной засухи динамическое равновесие процессов метаболизма в большей мере стабилизировалось при повышении уровня фосфорного питания, что положительно повлияло на устойчивость яровой пшеницы к неблагоприятному воздействию засухи,

Экономическая эффективность применения . минеральных удобрений

Экономическая эффективность применения удобрений исчислялась путем соизмерения суммы производственных прямых затрат на удобрения со стоимостью дополнительной продукции, которая определялась по закупочным ценам.

'При основном внесении парных сочетаний минеральных удобрений экономически более эффективным оказалось использование азота и фосфора, при внесении полного удобрения—смесей с преобладанием уровня азотного питания над фосфорным и калийным. Величина условного чистого дохода в варианте ЙадР« составляла 25 руб., а от ЫдоР^К« — 31 руб. и от ЫвоРвоК« — 32 руб.

Экономически оправдывает себя некорневая подкормка яровой пшеницы в поздние сроки высококонцентрированным (48%) раствором азотных удобрений. Величина условно-чистого дохода от .подкормки в среднем по двум сортам составила 14 руб., а на 1 руб. затрат — 2 руб,

Выводы

'1. На обыкновенных террасовых черноземах степного Заволжья применение минеральных удобрений под яровую пшеницу является эффективным приемом повышения урожайности н качества зерна. В первую очередыяровая пшеница нуждает» ся в азотных и фосфорных удобрениях и.слабее реагирует на внесение калийных.

2. Результаты опытов показали, что действие минеральных удобрений на урожай яровой пшеницы зависит от содержания доступных форм питательных веществ в почве в период вегетации. При незначительном содержании нитратов и высоком фосфатов п калия наибольший эффект обеспечивает полное минеральное удобрение с преобладанием азота над фосфором и -калием. Наиболее рациональной дозой азота является 90 кг,

фосфора—40 кг и калия — 40 кг/га. В благоприятные по Осадкам годы эффективность полного минерального удобрения возрастает, в засушливые — снижается.

3. Качество зерна яровой пшеницы в значительной степени зависело от доз и соотношений азота и фосфора. Содержание белка в зерне заметно увеличивалось при повышении уровня азотного питания, а показатели физических свойств теста, объемный выход хлеба—:при повышении уровня азотного и фосфорного питания.

4. Поздняя некорнёвая азотная подкормка яровой пшеницы не повышает урожай зерна, по способствует увеличению содержания белка в зерне (на 0,97—1,25%) и сырой клейковины (на 2,0—3,0%).

5. Элементы минерального питания оказывают заметное влияние на общую направленность биохимических и физиологических процессов 'и принимают активное участие в процессах'формирования урожая..

Роль отдельных элементов минерального питания проявляется по-разному в зависимости от условий водоснабжения. При оптимальном водоснабжении повышение уровня азотного питания, обеспечивая наиболее выгодные изменения в состояний внутриклеточной воды и направленности обмена веществ, создает более благоприятные условия для формирования урожая. Величина урожая зерна находилась в прямой зависимости от содержания азотистых -веществ и количества воды — общей и слабо удерживаемой в фазы кущения и колошения. В условиях почвенной засухи перед колошением динамическое равновесие процессов метаболизма в большей мере стабилизировалось при повышении уровня фосфорного питания. Благоприятное действие высоких доз фосфора проявилось в сохранении на более высоком уровне соотношения белкового азота к небелковому, содержания фосфора и в большем упорядочении внутриклеточной воды в листьях, что положительно повлияло на устойчивость растений к неблагоприятному действию почвенной засухи. 1

■ 6. Обобщая результаты исследований, следует отметить, что полученные данные не подтвердили положение о ведущей роли фосфора в повышении урожая яровой пшеницы в условиях степного Заволжья. При возделывании яровой пшеницы на обыкновенном террасовом Черноземе после пропашного предшественника наибольший урожай зерна хорошего качества формируется в том случае, когда уровень азотного питания выше фосфорного и калийного.

7. Экономический анализ показал высокую эффективность применения-минеральных удобрений под яровую пшеницу. По величине условного чистого дохода лучшими оказались варианты с преобладанием азота над фосфором (МэоР^К«—

31 руб. и КэоРвоК« — 32 руб. с 1 га). Экономически оправдывает себя поздняя некорневая азотная подкормка. Условный чистый доход от подкормки в среднем по двум сортам составил 14 руб.

Предложения производству

1. Для получения высоких урожаев яровой пшеницы с хорошим качеством зерна и наибольшим экономическим эффектом при посеве на обыкновенных террасовых черноземах степного Заволжья необходимо вносить полное минеральное удобрение с преобладанием азота над фосфором и калием из расчета: азота — 90 кг, фосфора—40 кг н "калия — 40 кг/га.

2, При недостатке удобрений для основного внесения с целью повышения содержания белка и клейковины в зерне при хорошем развитии растений и отсутствии полегания следует применять позднюю некорневую подкормку концентрированными растворами азотных удобрений (до 48%). Доза азота— 20—30 кг/г а.

Слисок работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Эффективность минеральных удобрений в условиях неорошаемого земледелия. Краткий отчет о научно-исследовательских работах за 1968 г. Куйбышевская обл. гос. с.-х. опытная станция. Куйбышев, 1968.

2. Эффективность и способы применения удобрений под яровую пшеницу в условиях Среднего Заволжья. Тезисы Всесоюзного отчетно-методического совещания участников Географической сети опытов с удобрениями. Москва, 1972 (в соавторстве).

3. Влияние условий минерального литания на состояние воды в листьях яровой пшеницы. «Биологические науки», № 4, 1973.

4. Применение минеральных удобрений под яровую пшеницу в степных районах Среднего Заволжья. «Вопросы физиологии питания основных сельскохозяйственных культур». Тр. ВИУА, вып. 54, М., 1974, (в соавторстве).

5. Эффективность ^применения основного удобрения под яровую пшеницу. Информационный листок № 841-75. Куйбышевский межотраслевой центр научно-технической информации и пропаганды, 1975.

6. Соотношение доз минеральных удобрений под яровую пшеницу. «Степные просторы», № 4, 1976 (в соавторстве).

Объем I п. л.

Заказ 520.

Тираж. 150

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 125008, Москва А-8, Тимирязевская ул., 44