Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ ИЗВЕСТКОВАНИЯ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЙНОСТИ СОИ НА ЧЕРНОЗЕМАХ ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ИЗВЕСТКОВАНИЯ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЙНОСТИ СОИ НА ЧЕРНОЗЕМАХ ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ"

Ь-ЬЧбОЬ

V

На правах рукописи

ПРОКИНА Людмила Николаевна

ВЛИЯНИЕ ИЗВЕСТКОВАНИЯ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЙНОСТИ СОИ НА ЧЕРНОЗЕМАХ ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ

06.01.04 - Агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

САРАНСК 2004

Работа выполнена в 1998-2001 гг. в Мордовском НИИ сельского хозяйства и на кафедре агрохимии и почвоведения Мордовского государственного университета им. Н. П. Огарева.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук

профессор Ахметов Шамиль Исмятуллович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук

профессор Новоселов Сергей Иванович,

доктор сельскохозяйственных наук Исайкин Илья Иванович

Ведущая организация: Министерство сельского хозяйства и

продовольствия Республики Мордовия

Защита состоится 29 июня 2004 г. в часов на заседании диссертационного совета К 212.117,03 при Мордовском государственном университете им. Н. П. Огарева по адресу: 430904, Республика Мордовия, г. Саранск, пос. Ялга, ул. Российская, 31, ауд. 223.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Мордовского университета им Н. П. Огарева.

Автореферат разослан мая 2004 г.

Ученый секретарь /У

диссертационного совета Г. М. Кононова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Соя - ценная белково-масличная культура. Зерно ее широко используется в пищевой, фармацевтической, текстильной промышленности, она занимает ведущее место в производстве сбалансированных кормов для всех видов животных и птицы.

Интродукция сои в условиях лесостепи Нечерноземной зоны стала реальной благодаря появлению в производстве новых скороспелых сортов северного экотипа.

В условиях Мордовии продуктивность сои остается низкой, а некоторые элементы адаптивной технологии возделывания культуры находятся на стадии разработки.

Урожайность сои формируется в результате фотосинтетической и симбиотической деятельности растений. Путем изменения интенсивности этих процессов можно регулировать как величину, так и качество урожая. Соя, как бобовая культура, в симбиозе с клубеньковыми бактериями рода ЮпгоЪшт способна фиксировать азот атмосферы, отсюда для формирования урожая требует меньше минерального азота. Поэтому изучение комплексного влияния периодического известкования и различных уровней минерального питания на фоне применения бактериальных препаратов на накопление наземной биомассы посевами сои, потребление элементов минерального питания и их вынос растениями, формирование симбиотического аппарата культуры позволит дополнить и уточнить информацию об особенностях минерального питания сои и познать механизм формирования урожая зерна и его качества на черноземах выщелоченных в условиях лесостепи Нечерноземной зоны. Исследования являются частью плана НИР Мордовского НИИ сельского хозяйства (№ гос. регистрации 01.9.10020981),

Цель н задачи исследований. Целью работы явилось изучение влияния известкования и различных доз минеральных удобрений на фоне инокуляции на урожайность и качество зерна сои на черноземе выщелоченном в условиях Мордовии.

Основные задачи исследований:

- выявить влияние известкования и минеральных удобрений на агрохимические свойства почвы;

- изучить динамику формирования симбиотического аппарата сои в течение вегетации в зависимости от условий выращивания;

- исследовать динамику накопления наземной биомассы и потребление азота и зольных элементов посевами сон в зависимости от условий минерального питания;

- установить эффективность комплексного действия известкования чернозема выщелоченного и минеральных удобрений на фоне инокуляции на величину урожайности зерна сои и его качество;

- определить химический состав зерна и соломы, вынос основных элементов питания урожаем и их зависимость от условий минерального питания и активности бобоворизобиального симбиоза; ~—----- .

ЦНБ МСХА

- дать экономическую к биоэнергетическую оценку применения известкования и минеральных удобрений под сою.

Научная новюна исследований. Впервые применительно для Мордовии изучены особенности совместного действия периодического известкования и применения минеральных удобрений в различных агроклиматических условиях для бобоворизобиального симбиоза на формирование урожая и качества зерна сои. ' (

Получены данные, показывающие влияние периодического известкования и различных доз минеральных удобрений на агрохимические свойства чернозема выщелоченного, на динамику формирования симбиотического аппарата, накопление наземной биомассы и потребление элементов питания посевами сои. Выявлена зависимость химического состава, выноса элементов тгтания урожаем зерна и соломы сои от действия туков и мелиоранта. Проведена оценка экономической и энергетической эффективности периодического известкования чернозема выщелоченного и применения миндальных удобрений под сою.

Практическая значимость работы. На основании результатов исследований разработаны предложения по комплексному использованию периодического известкования и удобрения чернозема выщелоченного на фоне инокуляции семян при возделывании сон, внедрение которых обеспечит получение устойчивых урожаев хорошего качества при экономии азотных удобрений.

На защиту выносятся следующие положения.

- степень изменения кислотности, пищевого режима И целлюлозоразрушающей способности чернозема выщелоченного под влиянием известкования и минеральных удобрений;

- характер действия известкования и минерального азота на формирование симбиотического аппарата сои;

- особенности динамики роста и развития растений сои и потребление ими элементов питания в зависимости от известкования и минеральных удобрений;

- параметры затрат элементов минерального питания на создание единицы продукции;

- экономическая и энергетическая эффективность известкования чернозема выщелоченного и применения удобрений под сою.

Личный вклад соискателя. Соискателем проведен полевой опыт и выполнен значительный объем сопутствующих наблюдений, учетов и анализов, сделано теоретическое обобщение полученного экспериментального материала, а также сформулированы вывода и предложения производству.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на заседаниях ученого совета Мордовского НИИ сельского хозяйства (Саранск, 1998-2003), на заседаниях кафедры агрохимии и почвоведения Мордовского государственного университета им. Н. П. Огарева (Саранск, 2000-2003), апробированы на Всероссийских, региональных и республиканских научно-практических конференциях: «Агрохимия на рубеже веков» (Москва, 2000),

«Результаты научных исследований Географической сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами» (Москва, 2003), «Роль науки и инноваций в развитии хозяйственного комплекса региона» (Саранск, 2003).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 11 работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 167 страницах машинописного текста в компьютерном исполнении и состоит из введения, 5 глав, выводов и предложении производству. Она включает 44 таблицы, 17 приложений. Библиографический список содержит 209 наименований, в т. ч. 3 - иностранных авторов.

Автор выражает искреннюю признательность доктору сельскохозяйственных наук профессору Ш. И. Ахметову, кандидатам сельскохозяйственных наук А. А. Моисееву, В.И. Каргину, доктору сельскохозяйственных наук профессору А, В, Ивойлову за научно-методическую и практическую помощь при выполнении работы.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования по изучению влияния известкования и минеральных удобрений на формирование урожайности сои проводились на опытном поле Мордовского НИИ сельского хозяйства в 1998-2001 гг. на базе длительного стационарного полевого опыта «Разработка и внедрение ресурсосберегающих систем удобрения на основе использования биологического азота, направленных на воспроизводство плодородия почв, обеспечение планируемых урожаев, получение сельскохозяйственной продукции высокого качества», .№ гос. регистрации 01.9.10020981. Опыт был заложен в 1972-1973 гг. последовательно в двух полях методом наложения (Доспехов Б. А., 1985),

Исследования велись в звене севооборота озимая пшеница-яровая пшеница - соя. На делянках 1-го порядка изучалось известкование почвы (фактор А): 1 - без известкования (с 1972 года), 2 - известкование по 0.5 гидролитической кислотности. На делянках 2-го порядка оценивались уровни минерального питания (фактор В): 1 - без удобрений (контроль), 2 - Р45К;о, 3 - М30Р4зК5о, 4 - М45Р<,5К50,5 - И(0Р«К50.

Размещение делянок первого порядка - систематическое, второго -рендомизиро ванное, Повторность в опыте трехкратная. Общая площадь делянки первого порядка 3 375 м2 (225x15 м), второго - 112,5 м2 (7.5x15 м), учетная - 75 мг(15х5м).

Известкование почвы проводили один раз за ротацию севооборота (осень 1989 г., 1990 г. и 1999 г., 2000 г.). В качестве известкового удобрения использовалась известняковая мука ГУП Атемарского завода стройматериалов. Анализы известкового материала проведены ГЦАС «Мордовский» в соответствии с ГОСТом Р 50691-92. Доза извести рассчитана по гидрол!ггической кислотности 0.5 г.к. - 5.0 т/га извести. 1998 и 1999 гг. -девятый год действия извести; 2000 и 2001 гг. - первый год действия извести (повторное известкование). Доза фосфорно-калийных удобрений была

определена с учетом содержания в почве подвижных форм фосфора и калия для получения урожайности зерна сои 1.5-2.0 т/га.

Минеральные удобрения в форме аммиачной селитры, двойного суперфосфата и хлористого калия вносили вручную под основную обработку почвы.

Почва участка - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый среднегумусный на желто-бурой делювиальной глине с содержанием в слое 0-25 см гумуса (по Тюрину) 9.1±0.2 %, общего азота (по Кьельдалю) -0.49+0.01 %, подвижного фосфора и калия (по Кирсанову) - соответственно 210±50 и 113±14 мг/кг почвы. Гидролитическая кислотность (по Каппену) равнялась 8.8±1.1 мг-экв/100 г почвы, сумма поглощенных оснований (по Каппену-Гильковицу) З0.б±0.8 мг-экв/100 г почвы, степень насыщенности почвы основаниями 75 ±2 %, pH^i (потенциометр и чески) - 5,0±0.2.

Агротехника сои в опыте - рекомендованная для условий Мордовии, Норма высева - 500-550 тыс. всхожих семян. Инокуляцию семян сои активными штаммами клубеньковых бактерий проводили в день посева, ризоторфином производства Кузнецкой бнофабрикн Пензенской области. Предшественник - яровая пшеница.

Учет урожая проводился методом поделяночного обмолота комбайном CK-5 «Нива» с последующим взвешиванием зерновой массы и приведением ее к 14-% влажности и к 100-% чистоте.

Исследования, учеты, наблюдения и анализы проводились в соответствии с общепринятыми методиками (Агрохимические методы исследования почв, 1975; Опытное дело в полеводстве, 1982; Методические указания, 1983, 1985; Доспехов Б. А. 1985) и по соответствующим ГОСТам, Химический анализ зерна, соломы и растений сои выполнен на анализаторе «NIR SCANNER»-4250 в агрохимической лаборатории Мордовского НИИ сельского хозяйства.

Статистическая обработка результатов исследований осуществлена на ПЭВМ с использованием дисперсионного и корреляционно-регрессионного методов анализа с привлечением пакета программ прикладной статистики «Stat» (версия 2.6, ИВЦ МарГУ, 1993). Энергетическая оценка технологий выполнена по методике РАСХН (1994), экономическая - по фактическим затратам с привлечением технологических карт возделывания культуры.

Метеорологические условия в годы проведения опытов были различными, но типичными для зоны неустойчивого увлажнения. 1998 г. характеризовался как засушливый, особенно в первую половину вегетации сои, 1999 г. - как острозасушливый в первую половину вегетации и как удовлетворительный - во вторую (цветение-молочная спелость зерна). 2000 г. прохладный и избыточно увлажненный, 2001 г. -теплый с небольшим количеством осадков. В 1998, 1999, 2000 и 2001 гг. гидротермический коэффициент (ГТК) за период вегетации при средней многолетней норме 1.10 составил 0.60,0.89,1.25 и 1.05 соответственно.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влияние нзвестковамня и минеральных удобрений на питательный режим и целлюлозораглапиощую способность чернозема выщелоченного

Влияние изучаемых факторов на кислотность почвы и содержание Р4РК под посевами сои. Длительное использование чернозема выщелоченного без применения удобрений привело к установлению среднекнслой реакции почвенного раствора, как в пахотном, так и в подпахотном слоях почвы (табл. 1). Систематическое применение в севообороте умеренных и средних доз минеральных удобрений сопровождалось снижением рН ы почвенного раствора на 0.1-0.2 ед.

Таблица 1. - Влияли« известкования и минеральных удобрений на пищевой режим почвы

Фактор (В) Горизо кт.см РНЦС! N-N0., мг/кг р:о5 мг/кг к3о мг/кг РН кс| ГШОэ мг/кг РЛ мг/кг К^О мг/кг

Среднее за ] 998-1999 гг. Среднее за 2000-2001 гг.

Без известкования (А)

Без удобре НИИ 0-25 26-40 5,0 5.0 13.2 10.6 63 54 58 60 5.0 5.0 6.8 6.0 62 38 78 70

Р«К» 0-25 49 12.2 215 76 4.9 6.2 192 101

26-40 4.9 11.9 188 71 4.9 6.2 158 81

Над Р«Км 0-25 4.8 19.6 244 85 4.8 10.0 191 И7

26-40 4.9 24,4 208 82 4.8 9.3 132 92

0-25 4.8 - 238 90 4.8 10.1 254 НО

26-40 4.8 _ 201 86 4.8 9.6 162 94

И« Р«К» 0-25 26-40 4.8 4.8 24.8 28.7 268 195 96 82 4.8 4.8 10.3 9.5 204 154 113 93

Известкование по 0.5 г.к. (А)

Без удобре НИЙ 0-25 26-40 5.2 5.2 19.3 18.0 70 59 56 56 5.6 5.6 7.9 7.6 72 56 77 73

Р«Кг0 0-25 5,2 17.6 250 74 5.6 7.9 212 97

26-40 5.2 15,4 189 73 5.4 7.2 172 89

0-25 5.1 16.3 262 78 5.4 10.4 244 122

26-40 5.0 18.8 196 71 5.3 10.8 165 92

0-25 5.0 _ 256 92 5.3 12.8 227 130

26-40 5,0 - 198 80 5.2 11.9 152 106

Нйо 0-25 26-40 5.0 5.0 26.9 23.7 267 180 105 85 5.2 5.2 10.7 11.4 237 169 125 102

На произвесткованной почве в варианте без удобрений, как в пахотном, так и подпахотном слоях почвы поддерживалась самая низкая кислотность - рНкс1=5.2-5.7. В вариантах с применением минеральных удобрений нейтрализующее действие извести было менее значимым, и реакция почвенного раствора установилась на уровне 5.0-5.3 рН.

Использование чернозема выщелоченного без применения удобрении обеспечивает довольно высокий уровень содержания нитратов под посевами

сои - 6,8-13.2 мг/кг почвы в пахотном и 6.0-10.6 мг/кг в подпахотном слоях почвы, Известкование неудобренной почвы и особенно внесение ПОЛНОГО минерального удобрения способствовали повышению обеспеченности нитратным азотом обоих слоев почвы.

Содержание подвижного фосфора в почве вариантов без удобрений по годам и в течение вегетации культуры изменялось мало и в среднем составляло в пахотном слое. 62-63 мг/кг и подпахотном 38-54 мг/кг. Под действием известкования по 0.5 г.к. отмечено повышение концентрации этого элемента. Применение минеральных удобрений по сравнению с вариантами без удобрений повышало количество подвижного фосфора в слое 0-40 см

Содержание в почве подвижного калия мало изменялось по годам исследований. Известкование практически не влияло на количество подвижного калия. Систематическое внесение минеральных удобрений повышало содержание подвижного калия в слое почвы 0-40 см, но менее значительно, чем содержание подвижного фосфора.

Целлюлозе разлагающая способность почвы. Известкование почвы способствовало существенной активизации целлюлозоразлагающен способности почвы только в условиях хорошей влагообеспеченности вегетационного периода 2000 г.

Внесение минеральных удобрений по сравнению с контролем ускоряло разложение льняного полотна минимально в 1.3 раза в 1999 г, (15 %) и максимально в 2.7 раза в 1998 г. (38 %). Варианты со всеми дозами азота в составе полного удобрения во все годы исследований оказывали одинаковое влияние на интенсивность минерализации льняной ткани.

Формирование сим биотического аппарата сои. По результатам исследований в 2000-2001 гг. на фоне известкования почвы у растений сои формировался более мощный симбиотический аппарат: в фазу цветения количество клубеньков было больше на 49 штУм2, массы на 4,13 г/м2, молочной спелости - на 165 шт./м2 и 3.67 г/ м1 соответственно (рис. 1,2).

Без известкования Известкование по 0,5 г.к.

1000

нгалйчч цветение мол. слеп. мгелвмие цветение мол, спел.

□ Без удобрений ШР45К50 ПЫЭаР45К50 ОМ45Р45КМ □Ы60Р45К50

Рис. I. Влияние известкования к минеральных удобрений иа количество клубеньков, шт./мг (среднее 2000-2001 гг.)

Без известкования

Известкование по 0,5 г.к.

І! ,

і

ю т------

15 :

1» ---------------

ГГЬ-,

МОЛ. СПвп. ввтшннма цветение мед. слеп.

О Б<3 удобрений ОР45К50 аН30Р4БК50 ВГМ5Р45К50 ИН60Р^5К50

Рис. 2. Влияние известкования н минеральных удобрений ш массу клубеньков, г/и1 (среднее за 2000-2001 гг.)

Применение фосфорно-калийных туков способствовало формированию более крупных клубеньков: их общая масса в течение вегетации сои была выше на 19-27 %, чем это было на неудобренных вариантах. Внесение азота в составе полного минерального удобрения влияло отрицательно как на количество клубеньков, так и на их массу и наиболее значимо в вариантах с применением N«)P«Kjo, где количество клубеньков на корнях сои по срокам наблюдений было в среднем в 3.5 раза, их общая масса в 3.8 раза меньше, чем в варианте с внесением Р45К30. На фоне с известкованием угнетающее действие минерального азота на количество и массу клубеньков было менее значимо, чем на фоне без известкования. Симбнотический аппарат сои максимальных размеров достигал в фазу цветения (в среднем по опыту 379 штУм2 и 10.80 г/м1).

Влияние известкования и минеральных удобрений на формирование п роду кгн в нос гк, химического состава сон и вынос элементов питания урожаем

Накопление наземной биомассы и потребление элементов литания посевами сои. В среднем за 2000-2001 гг. известкование почвы оказало положительное влияние на величину накопления наземной биомассы посевами сои во второй половине вегетации культуры (рис. 3). В начальный период роста растений сои на удобренных делянках масса сухого вещества возрастала на 21-64 % на фоне без известкования и на 21-53 % - на произвесткованной почве. Период от ветвления до цветения сои характеризуется интенсивным приростом наземной массы, количество которой увеличилось в среднем в 7.2 раза. По сравнению с контролем в вариантах с удобрениями сухой биомассы сон было больше на 26-74 % на фоне без известкования и на 18-50 % - на произвесткованной почве. За межфазный период цветение-молочная спелость зерна интенсивность накопления органического вещества сохранялась на довольно высоком уровне в вариантах без удобрений и с внесением фосфорно-калийных туков и значительно снижалась в вариантах с полным минеральным удобрением.

Без известкования Известкование по 0,5 т.к.

еетдовнт цьетокив мол. слеп. ветвление цмгокив иол. спел.

Л Беэ удобрений ПР45К50 РЫ30Р45К50 0№5Р45К50 ОИ60Р45К50

Рис. 3. Влиянии известкования и минеральны* удобрений на накопление наземной биомассы растениями сон по фазам развития, абсолютно сухое вещество, т/г* (среднее за 2000-2001 гг.)

Количество основных элементов питания в растениях сои изменялось по фазам роста и развития культуры и под действием изучаемых факторов. Содержание азота в наземной биомассе сои на протяжении всего периода вегетации было больше на произвесткованной почве. В фазе ветвления количество азота, фосфора и калия в растениях сои при применении минеральных удобрений существенно повышалась, в фазе цветения эти изменения были незначительными. В фазе молочной спелости зерна наибольшее содержание азота в наземной биомассе сои была в вариантах без удобрения (3.46-3.51 %) и с внесением фосфорно-калийных туков (3.39 %). Это связано с высокой активностью мощного азотфиксирующего аппарата у растений сои в данных вариантах.

Потребление посевами сои основных элементов питания в период всходы-ветвленке под влиянием удобрений повышалось и наиболее существенно под действием полного минерального удобрения: по сравнению с контролем азота было выше на 68-82, фосфора - на 83-100 %, калия - на 80-84 %. В период ветвление-цветение потребление азота увеличилось в 7 раз и составило 53 кг/га, фосфора -в 6 раз {12 кг/га), катм - в 6.6 раза (40 кг/га). В фазу цветения разница между величинами потребления элементов питания в контрольных и в удобренных вариантах сократилась, но оставалась еще довольно существенной. В период цветение-молочная спелость зерна разница между потреблением элементов питания посевами сои в удобренных и контрольных вариантах сократилась и составила по азоту 5-10%, фосфору -5-21 %, калию-8-27

Урожайность зерна и соломы сои. По результатам исследований 1998-1999 гг., применение Р45К3о повышало урожайность сои на 0.13 т/га на фоне без известкования и на 0.20 т/га - на произвесткованной почве, с окупаемостью 1 кг д,в, РК зерном 1,4 и 2.1 кг соответственно (табл. 2). Применение азота в составе полного минерального удобрения обеспечивало прибавку урожайности к фосфорно-калийному варианту 0.24-0.29 и 0.1&-0.30 т/га соответственно с окупаемостью 1 кг д.в. ЫРК 2.7-3,0 и 2,7-3.2 кг зерна на соответствующих фонах с известкованием.

Таблица 2 - Влияние известкования и минеральных удобрений на урожайность сои

Урожайность Среднее Урожайность Среднее

зерна, т/га за 199&-1999 гг. зерна, т/га за 2000-2001 гг.

Окупає Окупав

Фактор (В) мость кость

1998 г. 1999 г. ЫРК зерном, кг/кг 2000 г. 2001 г. К™.. ЫРК зерном, кг/кг

Без известкования (А)

Без удобрений 1.08 1.28 0,52 _ 1.73 0.91 0.43 -

Рч5Км 1.27 1.35 0.53 1.4 1.96 0.94 0.40 1.4

НіоРмКяі 1.39 1.71 0.55 3.0 2.00 1.00 0.39 1.4

Н«Р«К!0 1.33 1.79 0.55 2.7 1.94 1.04 0.38 \2

М<лР«К30 1.28 1.93 0,54 2.7 1.96 1.05 0.37 1.2

Известкование по 0.5 г.к. (А)

Без удобрений 1.21 1.31 0.52 - І.Б2 0.97 0.43 -

РчіК» 1.41 1.43 0.55 2.1 2,03 0.98 0.43 1.2

ИюР^Кзо 1.36 1.84 0.55 2,7 2.22 1.02 0.40 1.8

1.36 1.95 0.54 3.2 2,26 1.07 0.38 1.9

гад\5Кіо 1.41 2.03 0.55 3.2 2.19 1.13 0.38 1.7 ■

Среднее (В) ио 1.66 034 2.01 ІДИ ОДО

ИСРтч.рЛ 0.24 0.61 0.10 0.04 0.12 0.06

НСР{ич.р.2 0.І9 0.21 0.02 0.22 0.07 0.02

ЛСАи( А) 0.02 Рф<Р« Рф<Ри

ЯС/>И(В) 0.14 0.15 0.02 0,15 0.05 0.02

ЯС/ЫАВ) Р«,<Ро* Рф.-^Рш Р*.<Р(В Р^И РЛ^Рал Р4.<Р05

Минеральные удобрения способствовали увеличению коэффициента хозяйственной эффективности фотосинтеза (Кжоз) с 0.52 до 0.53-0.55.

В среднем за два года исследований без учета погодных условий долевое участие минеральных удобрений в варьировании урожайности сои составило 90 %, известкования — 6 %, совместного их действия - 4 %.

Доля погодного фактора составила 42 %, с учетом его долевое участие минеральных удобрений уменьшилось до 40 %, извести - до 2 %, взаимодействие «удобрения х известь» — до I %, а взаимодействие «погода х удобрение» составило 15 %.

В среднем за 2000-2001 гг. известкование способствовало существенному увеличению (на 0,12 т/га) урожайности сои.

В вариантах с Р^К» продуктивность сои увеличилась на 0.12 т/га к контролю (1.36 т/га), с полным минеральным удобрением - на 020-0.22 т/га. Внесение минеральных удобрений способствовало уменьшению коэффициента хозяйственной эффективности фотосинтеза. Окупаемость 1 кг д.в. ЫРК была невысокой и в наилучших вариантах не превышала 1,7-1.9 кг зерна.

Анализ рассеивания экспериментальных данных показал, что без учета погодных условий в среднем за два года исследований долевое участие минеральных удобрений в варьировании урожайности сои составило 70 %, известкования - 24 %, взаимодействие минеральных удобрений и

известкования -6%. С учетом погодного фактора, доля которого составила 94 %, влияние минеральных удобрений снизилось до 3 %, извести до 1%, взаимодействие «погода х известкование» и «погода х минеральные удобрения» ПО 1%

Таким образом, в неблагоприятных условиях для бобоворизобиального симбиоза (1998-1999 гг.), наибольший эффект получен от применения ИзоР^Ку), М«Р«Кзо, а при благоприятных условиях (2000-2001 гг.) - от внесения Р45К50 и ЫзоР^Кю. Это согласуется с исследованиями Дробышевой Н. И. (2000), наблюдавшей положительный эффект от азотных удобрений только при отсутствии клубеньков на корнях сои.

Химический состав зерна и соломы сои. Химический состав зерна и соломы сои сильно различался по годам, а также изменялся под влиянием известкования и внесения минеральных удобрений.

Исследованиями в І99&-1999 гт. установлено, что на вариантах с внесение полного минерального удобрения концентрация азота в зерне сои повышалась из 0.66-0.95 %, снижалось содержание фосфора на 0.21-0.30 % и калияна0.12-0.1б%(табл. 3).

Таблица 3 - Вляшпк иэееспсоеямия и минеральных уцобрешгі на химический состав эернж, % н* аЛсолотно сухлс вяиесгво

Св іеднее 1998-1999 гг. Среднее 2000-2001 гг.

Фактор (В) N РІОТІ КтО ] Са N К,0 Са

Без иївестковаиия (А)

Без удобрений 5.0« 1.65 2.62 0.16 6.14 2,17 2.26 0.17

5.12 1.61 2.63 0.17 618 234 2.23 0.19

Ї^ЇСіР^ІО 5.60 1.48 2.50 0.13 6.03 2.54 2.33 0.18

5.81 1.37 2.46 0.12 6.19 2.49 2.21 0.20

5.87 1.43 2,49 0.11 6.01 2.50 2.28 0.20

Известкование по 05 г.к, (А)

Бет удобрений 4.90 1.71 2,65 0.16 6.27 2.14 2.13 0.19

Р«КМ 5.27 1,65 2.59 О.ГЗ 612 2.36 2.22 0.18

ад^іК» 5.70 1.46 2.51 0.13 6.18 2.39 2.24 0.18

5.86 1.42 148 0.14 6.04 2.36 2.15 0.18

6.02 1.33 2.47 0.11 5.97 2,48 2.20 0.18

Среднее (В) 5.52 иі 2.54 0.14 6.10 2Л8 2Л2 0.19

НСРмч.р.1 0.66 0.18 0.14 0.07 0.64 0.62 0,08 0.06

ЯСТ\»ч.р.2 0,30 0.16 0.11 0.05 0,27 0.22 0.16 0.02

ЯСЗДА) Рф.<Р(В Рф-сЕ» ^<1=05 Рф,<1чи 1><Го5 Р»<Р« 0.11

ИСРП{ В) 0.22 0.12 0.08 0.16 Р+-<Рю Рф-<Рм

НСР<а( АВ) Р*<Р(Й Р*.<РЮ Р*-<Е|и

Уменьшение содержания в соломе фосфора и калия достоверно лишь в вариантах с внесением полного минерального удобрения.

В 2000-2001 гг. на произвесткованной почве зерно сон содержало меньшее количество калия. Внесение минеральных удобрений увеличивало относительное содержание фосфора и не оказало существенного влияния на концентрацию азота и калия. По нашим данным в условиях юга

Нечерноземной зоны количество в зерне и соломе сои содержит более высокое количество фосфора и калия, чем в опубликованных материалах других авторов.

Вынос элементов питания. В 1998-1999 гг. на произвесткованной почве отмечено статистически достоверное увеличение общего выноса азота (на 7 кг/га) и фосфора (на 3 кг/га) урожаем сон (табл. 4).

Таблица 4. - Влияние известкования н минеральных удобрений на вынос элементов питание урожаем сон (среднее за 1998-1999 гг.)

Общий вынос урожаен, Затрата на 1 т зерна с учетом

Фактор (В) кг/га соломы, кг

N РА КїО сю N РЛ КЛ СаО

Без известкования (Л)

Беїудобрений 64 25 53 14 54 21 44 П

72 28 55 12 55 22 42 9

93 31 65 14 60 20 41 10

96 27 67 15 62 18 42 9

КЛК*, 100 29 69 17 62 18 42 10

Известкование по 03 гж, (А)

Без удобрений 65 28 53 13 53 23 42 10

РА ВО 33 57 13 57 23 40 9

99 32 70 16 62 20 43 10

НкР^К» 107 32 71 18 64 19 41 10

111 32 72 17 65 17 41 9

Среднее по (В) 88 30 «3 15 5Ї ад 42 10

НСРъч.р.1 9 5 9 4 6 2 8 1

НСР&чф2 8 4 5 3 3 2 2 2

ЯС/ЫА) 4 2 Рф<Ечи Рф<Яв Рф<1>Н Рф<Гъ| Рф<РЬ5

НСРсб(В) 5 3 3 2 2 2 2 Рф^Пос

НСРк(АВ) Р<Ь<В[г5 Р4<Р(В

По сравнению с неудобренным контролем внесение минеральных удобрений повышало вынос азота - на ] 2-41, фосфора - иа 3-5, калия - на 3-18 кг/га

В 2000-2001 гг. на известкованном фоне вынос урожаем азота увеличился на 8 кг/га (табл.5). В среднем по опыту минеральные удобрения повышали вынос азота на 10-16 кг/га к контролю без удобрений, фосфора -на 3-11, калия - на 8-22 и кальция - на 4-9 кг/га.

Порядок отчуждения элементов питания урожаем сои имел следующий вид: М>К2О>Рз0л>Са0.

Нашими исследованиями установлено, что на черноземах выщелоченных в условиях Мордовии на создание 1 т зерна сом с учетом соответствующего количества соломы необходимо - 53-70 кг азота, 17-30 кг фосфора; 40-53 кг калия, 9-19 кг кальция. Затраты азота на формирование 1 т зерна с учетом соответствующего количества соломы оказались ниже, а фосфора и калия несколько выше, чем в других почвенно-климатических зонах.

Таблица 5 - Влияние известкования и минеральных удобрений иа вынос элементов питания урожаем сон, кг/га, (среднее за 2000-2001 гг.)

Общий вынос урожаем, Вынос 1 т зерна с учетом

Фактор (В) кг/га соломы, кг

N ! РтО, | К,О СаО N РЛ КзО СаО

Без известкования (А)

Без удобрений 90 37 58 18 68 25 46 14

Р«К;о 102 36 68 23 70 27 49 17

Ы»Р«К№ 102 49 76 25 68 30 51 17

№їР45Кі0 102 41 77 25 68 29 53 16

Ня^іКи 105 42 79 29 70 29 53 19

Известкование по 05 г.к. (А)

Без удобрений 96 33 59 и 68 24 44 13

Р«к» 104 39 67 20 68 27 46 14

ММР45к'и 113 43 76 21 69 27 49 14

114 46 82 28 68 27 51 17

И^іКю 112 46 83 26 67 28 50 16

Среднее по (В) 104 41 72 23 68 27 49 16

НСРмч.рЛ 8 29 7 16 5 9 5 11

НСР05 ч.р.2 11 11 6 5 4 3 5 4

ИСРоіІ А) 3 Рф^М ҐфСРоі ¡Ч<Р05 2 Рф<Р<)5

НСР0 І(В) 8 4 3 Р+<Р<н 2 3 2

НСРя і(АВ) р4,<Ро5 Рф^Рі» ЕьсРад

Качество зерна и соломы сои. Исследованиями в 1998-1999 гг. установлено, что из качественных показателей зерна сои известкование существенно увеличивало только массу 1 000 зерен (табл. 6).

При внесении фоефорно-калийных удобрений количество белка повышалось на 1.1-5.9 % к контролю без удобрений (31.2 %), а при внесении ИРК на 3.0-4.8 % к варианту Р43К;(| (32.3 %). По сравнению с контролем, в удобренных вариантах количество жира снижало» на 0.5-1.2 % количество клетчатки - на 0,2-0.8 а масса 1 000 зерен увеличивалась на 7-22 г.

На содержание протеина в зерне сои в основном влияли минеральные удобрения (92 %), а долевое участие погодного фактора составляло 3 %; для жира соответственно 63 и 30 %, для клетчатки 44 и 42 % и для массы I 000 зерен 46 и 44 %,

Под действием известкования содержание протеина в соломе сои повышалось на 0.35 %, а под влиянием минеральных удобрении снижалось количество клетчатки.

В 2000-2001 гг. содержание в зерне белка по вариантам опыта колебалось от 37.3 до 39.2 %, жира - от 19.3 до 21.1 %, клетчатки - от 11.4 до 12.0 %. Масса 1 000 зерен при внесении полного удобрения увеличивалась к контролю без удобрений (144 г) на 3-10 г

Варьирование содержания протеина в зерне сон на 54 % определялось погодными условиями в период вегетации, внесением удобрений (9 %) и взаимодействием «погода х удобрение» (25 %). Долевое участие погоды в варьировании содержания жира в зерне сои составило 47 %, клетчатки - 45 %,

массы 1 ООО зерен 95 %, минеральных удобрений соответственно 13; 15 и 3 %, взаимодействие «погода х известь» 17; 22 и 0 % соответственно.

Таблица 6. - Влияние известкования и минеральных удобрений на показатели качества зерна

С эедиее 1998-1999 гг. С реднее 2000-2001 гг.

Масса Проте Масса Клетч атка. %

Фактор (В) 1000 зерен, г ИИ, % Жир% Клетча тка.% 1000 зерен, г Проте нн,% Жир. %

Без известкования (А)

Без удобрений 115 31.3 20.0 12.0 143 38.4 19.4 11.4

PisKJO 119 31.7 19.5 11.7 146 38.6 19.3 11.3

NJOP«KJO 128 35.0 IS.9 11.3 152 37.7 19,6 11.5

N« P„Kso 134 36.3 18,7 11.1 147 38.7 20.1 L2.0

N« PJJKJO 137 35.7 18.8 11.1 152 37.8 19.6 11.4

Известкование по 0.5 г. к. (А)

Без удобрений 116 30.7 19.8 11.5 146 39.2 19.8 11.8

124 33.0 19.3 11.3 148 38.3 19.8 11.7

N30 P«KJO 133 35.6 18.8 10.9 155 38.7 20.0 11.9

N4j P45Kjo 135 36.6 18.7 11.0 153 37,8 20.1 12.0

NÜO Р«Кш 13S 37.6 18.6 10.7 157 37.3 19.8 11.6

Среднее (В) 128 US 19.1 11Л 150 38.1 19.7 11.7

НСР<аЧ.р\ 4 3.5 1.1 1,2 14 4,0 0.9 0.7

HCP «ч.р.2 1 1.9 0,5 0,5 4 1.7 0.6 0.6

MCP os (A) 2 F<t<F0S F$<Fos F*<Fg5 F+<FM EpcFaj Fi<Foi

HCPni B) І 1.5 0.4 0.4 3 F(,<F<» Ft<Fw F«,<FW

HCP 0! (AB) 1 F<t><Fo; F<b<Fo5 Ft,<Fo! Fi><FO5 F<b<F<i; F,b<Fos F*<Eos

Полученные данные свидетельствуют о том, что в условиях Мордовии на черноземах выщелоченных можно получать высококачественное зерно сои с содержанием белка 31-39 % и жира 19-20 %.

Нитраты в наземной биомассе и зерне сои. Максимальная концентрация нитратов в наземной массе, отмеченная в начальный период вегетации сои снижается по мере роста и развития растений. Сочетание симбиотрофного типа питания азотом и сбалансированного внесения основных элементов питания с минеральными удобрениями не ведет к накоплению нитратов в растениях сои в количествах, превышающих ПДК (1 ООО мг/кг сухого вещества),

Изменения содержания нитратов в зерне сон в основном вызваны погодными условиями периода вегетации и в меньшей мере известкованием и внесением удобрений. Наибольшее количество нитратов в зерне сои накопилось в засушливые 1998 и 2001 гг. (29.9 и 40.8 мг/кг зерна соответственно), и наименьшее - в наиболее увлажненный 2000 г. (21.9 мг/кг зерна).

Экономическая и энергетическая оценка известкования н применения минеральных удобрений под сою

Расчеты экономической эффективности показали, что самая высокая рентабельность производства зерна сои была в вариантах без удобрений (54 и 60 %). Известкование почвы повышало затраты на возделывание 1 га посева, которые полностью окупались стоимостью дополнительно полученной продукции. Экономическая эффективность использования полного минерального удобрения под сою по фону с известкованием была выше (рентабельность 51-58 %), чем по фону без известкования (рентабельность 46- 52 %).

Известкование почвы способствовало увеличению количества энергии в полученном урожае и уменьшению коэффициента биоэнергетической эффективности. Наименьшие затраты энергии на производство единицы продукции и наибольший коэффициент биоэнергетической эффективности был в вариантах без внесения удобрения. С увеличением доз вносимых удобрений энергоемкость производства 1 кг сои возрастала, коэффициент биоэнергетической эффективности снижался.

ВЫВОДЫ

1. Известкование чернозема выщелоченного и применение минеральных удобрений являются мощными агрохимическими факторами, направленные на оптимизацию функционирования агрофктоценоза: снижается срзды, повышается обеспеченность почвы и растений доступными соединениями азота, фосфора, калия, оптимизируются почвенные условия для формирования и деятельности бобо вор изобиального симбиоза.

2. При известковании и внесении фосфорно-калийных удобрений создаются лучшие условия для формирования симбиоп меского аппарата посевов сои: увеличивается количество и масса клубеньков на корнях сои, что приводит к повышению обеспеченности растений азотом. Величина симбиотического аппарата сои уменьшается с увеличением дозы внесенного азота, растения сои переходят преимущественно на автотрофный тип питания азотом

3. Для сои характерно неравномерное накопление наземной биомассы и потребление элементов питания по фазам развития. В период всходы-ветвление идет медленное, а в период ветвление-цветение интенсивное накопление наземной биомассы и потребление элементов литания. Удобренные варианты имеют существенное преимущество (прибавка биомассы 0.23-0.64 т/га) перед неудобренными. В период цветение-молочная спелость зерна интенсивное накопление органической массы и элементов питания отмечено в вариантах без удобрений и с внесением Р45К50 и снижение интенсивности этих процессов в вариантах с внесением полного минерального удобрения, В вариантах без внесения азотных удобрений содержание азота в растениях сон стало выше (в среднем по опыту на 0.20 %), чем с внесением минерального азота.

4. Известкование чернозема выщелоченного дозой по 0.5 гидролитической кислотности способствует достоверному повышению урожайности сои (прибавка 0.12 т/га) в первый год действия и снижает эффективность на девятый год после внесения. Независимо от срока проведения известкование не оказывает существенного влияния на качественные показатели зерна и соломы.

5. Отзывчивость сои на удобрения зависела от метеоусловий, фона известкования и активности бобоворизобиального симбиоза. Применение фосфорно-калийиых удобрений повышало урожайность сон на 8-10 % по фону без известкования и иа 10-16 % - с известкованием, по фону полного минерального удобрения - на 14-32 и на 18-36 % соответственно. Эффективность полного минерального удобрения выше на фоне с известкованием. Внесение минерального азота выше N30 не обеспечивало дальнейшего достоверного роста урожайности культуры.

6. Химический состав зерна н соломы сои сильно различался по тодам исследований и в меньшей мере изменялся под влиянием минеральных и известковых удобрений. Количество фосфора и калия в зерне и соломе несколько отличаются отданных в опубликованном материале других авторов.

7. Средние показатели затрат элементов питания (азота 53-70,фосфора - 17-30, калия - 40-53, и кальция - 9-19 кг/т) несколько отличаются от данных других авторов, особенно в большую сторону по фосфору и калию, что необходимо учитывать при расчете доз удобрений в сходных почвеино-климатнческих условиях.

8. Влияние минеральных удобрений на качество зерна сои определялось активностью бобоворизобиального симбиоза, погодными условиями периода вегетации и известкованием. В неблагоприятных для симбиоза условиях, при внесении минеральных удобрений белковость зерна сои была выше на 1.1-5.9 %, масса I ООО зерен - на 7 -22 г, а содержание сырого жира - меньше на 0.5-1.2 %, и сырой клетчатки на 0.2-0.8 %. Варьирование содержания протеина в зерне сои на 92 % определялось внесением удобрений и на 3 % - погодным фактором, содержание жира - на 63 и 30 % соответственно.

9. В благоприятных условиях симбиоза минеральные удобрения не оказали существенного влияния на качественные показатели зерна сои. Варьирование содержания протеина в зерне сои определялось погодой на 54 %, внесением удобрений - на 9 %, взаимодействием «погода х удобрение» - на 25 %, варьирование содержания жира соответственно - на 47, 13 и 6 %, взаимодействие «погода х известь» - на 17 %.

10. Известкование чернозема выщелоченного дозой по 0.5 г. к. и применение удобрений в умеренных дозах (Р«Кзд и ИэоРлзКзо) при возделывании сои экономически и энергетически эффективно. Рентабельность производства сои по вариантам с удобрениями колеблется в пределах 46-52 % на фоне без известкования и 51-58 % - на фоне с известкованием.

Рекомендации производству

При возделывании сои на среднекислых черноземах выщелоченных тяжелосуглинистых необходимо проводить известкование дозой по 0.5 г. к. В условиях инокуляции семян сои активными штаммами клубеньковых бактерий в неблагоприятных условиях для бобоворизобиального симбиоза рекомендуемые дозы внесения минеральных удобрений ЫзоР^Кзд, М«Р«К», в благоприятных условиях Р^К» н М^Р^Кю-

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Моисеев А. А., Пронина Л. Я., Каргин В, Я, Ерофеев А. А. Влияние различных доз минеральных удобрений и уровня окультуренности на урожай зерна сои //XXVIII Огаревские чтения (естественные и технические науки): Материалы науч. конф. - Саранск, 1999,-С. 196-197.

2 Моисеев А. А., Прокина Л. Н., Каргин В. И., Ерофеев А. А, Влияние известкования, севооборота, уровня окультуренности почвы и различных доз минеральных удобрений на продуктивность сои // Агрохимия на рубеже веков. / Бюл. ВИУА. № 113. - М., 2000. - С. 47-48.

3. Моисеев А. А., Прокина Л. Я. Влияние систематического применения минеральных и известковых удобрений на продуктивность сои в условиях южного Нечерноземья // Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений: Материалы Между народ, науч.-практ. конф.: В 3 т. - Пенза, 2000. - Т. 3. - С. 243-245.

4. Моисеев А А., Прокина Л. И., Карат В. Я, Ерофеев А А. Влияние длительного применения литеральных удобрений и говеет в севооборотах на продукшшкхлъ сон и вынос элементов питания на черноземе выщелоченном // Агрохимия. 2001. № 1. - С 57-67.

5. Моисеев А. А., Прокина Л. Я„ Каргин В. И. Влияние удобрений и извести на урожай и химический состав сои в зоне неустойчивого увлажнения // Новые подходы в естественных исследованиях: экология, биология, естественные науки: Межвуз. сб. науч. тр. - Саранск, 2002. - Вып. 2.-С. 95-97.

6. Моисеев А. А., Прокина Л. Я. Влияние удобрений на накопление элементов питания растениями сои в условиях лесостепи // Обеспечение высокой экономической и экологической безопасности приемов использования удобрений и других средств химизации а агротехнологиях. /Бюл. ВИУА.№ И8.-М.,2003.-С. 193-195.

7. Моисеев А. А., Прокина Л. Я, Каргин В. И. Влияние удобрений и извести на продуктивность сои и вынос элементов питания на черноземе выщелоченным // Актуальные вопросы совершенствования технологий производства продукции сельского хозяйства / Мосоловские чтения: Материалы регион, науч.-практ. конф. -Йошкар-Ола, 2003,-Вып. У.-С. 108-109.

8. Моисеев А. А., Прокина Л. Н. Влияние известкования и длительного применения минеральных удобрений в севооборотах на продуктивность сои в условиях лесостепи // Результаты научных исследований Географической

сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами / Бюл. ВИУА. Хв 117, - М., 2003. -С. 109-110.

9. Каргин В. И., Моисеев А. А., Пронина Л, Н,, Пахомов А. В. Биоэнергетическая эффективность известкования и применения удобрений под яровую пшеницу и сою // Роль науки и инноваций в развитии хозяйственного комплекса региона: Материалы III республиканской науч.-практ. конф, - Саранск, 2004, - С. 114-118.

10. Моисеев А. А., ПрошшЛ. И. Соя // Адаптивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в условиях Республики Мордовия: Методическое руководство / Под ред. А. М. Гурьянова. - Саранск, 2003. - С.281-286.

11. Прокина Л. Н., Моисеев А. А., Каргин В, И. Влияние известкования и длительного применения удобрений на питательный режим выщелоченного чернозема под посевами сои // Естественно-технические исследования: теория, методы, практика, Межвуз. сб. науч. тр. - Саранск, 2004. - Вып. IV. - С. 119-121.

Подписано в печать 26,05,04, Объем 1,0 п, л. Тираж 100 экз. Заказ Мз 988,

Типография Издательства Мордовского университета 430000, Саранск, ул. Советская, 24

" 1 402 1