Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние систематического применения микроэлементов в севообороте на урожай и качество ярового ячменя на светло-серой лесной почве

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Кадыров, Замир Хабирович, Казань

КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

УДК 631.81.095. 633.1.

Кадыров Замир Хабирович

ВЛИЯНИЕ СИСТЕМАТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В СЕВООБОРОТЕ НА УРОЖАЙ И КАЧЕСТВО ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ НА СВЕТЛО - СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЕ

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

член. корр. АНТ, профессор И.А.Гайсин

Казань - 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................................................................................................4

Глава 1. Обзор литературы........................................................................................................................7

1.1. Микроэлементы в почве. Микроудобрения и их применение........................7

1.2. Физиологическая роль микроэлементов в жизни растений..............................14

1.3. Микроэлементы и продуктивность сельскохозяйственных культур .... 18

1.4. Микроэлементы и качество растениеводческой продукции............................20

1.5. Использование микроэлементов для предпосевной обработки семян 28 Глава 2. Условия и методика исследований..............................................................................33

2.1. Агроклиматические условия Республики Татарстан................................................33

2.2. Почвенный покров Республики Татарстан......................................................................34

2.3. Метеорологические условия в годы проведения опытов........................................35

2.4. Методика проведения полевых опытов..............................................................................................38

Глава 3. Влияние систематического применения микроэлементов в севообороте на урожай и качество ярового ячменя на светло-серой лесной

почве..............................................................................................................................................................................43

3.1. Динамика содержания подвижных форм микроэлементов в почве..........43

3.2. Продуктивность и использование основных макроэлементов ячмнем 44

3.2.1. Урожайность ячменя................................................................................................................................44

3.2.2. Структура урожая ячменя................................................................................................................46

3.2.3. Использование основных макроэлементов ячменем............................................50

3.3. Качество растениеводческой продукции............................................................................53

3.3.1. Химический состав зерна и соломы....................................................................................53

3.3.2. Аминокислотный состав зерна и соломы........................................................................57

3.3.3. Элементный химический состав зерна и соломы..................................................72

3.3.4. Анализ пивоваренных показателей качества зерна ячменя..........................79

Глава 4. Влияние предпосевной обработки семян медь-молибденсодержащим удобрительно-защитным составом на урожай ярового ячменя..........81

4.1. Оценка восприимчивости ячменя к корневой гнили..............................................81

4.2. Продуктивность ячменя....................................................................................................................82

4.3. Содержание в урожае и использование основных макроэлементов ячменем......................................................................................................................................................................84

4.4. Экономическая эффективность предпосевной обработки семян удоб-

рительно-защитным составом................................................................................................................86

ВЫВОДЫ..............................................................................................................................................................................................................87

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ..............................................................................................................89

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..........................................................................................................................................................90

ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................................................................................................................................109

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Применение минеральных удобрений в земледелии мирового сообщества доказало их высокую эффективность. Однако по мере увеличения доз окупаемость макроудобрений уменьшается. Одной из причин такого явления является низкая степень обеспеченности почв и растений микроэлементами, где они являются лимитирующим фактором.

На фоне развивающейся химизации земледелия применение высоких норм азотных, фосфорных, калийных, известковых и органических удобрений способствует созданию в почве своеобразных барьеров для поглощения отдельных элементов, в том числе и микроэлементов.

Проблема применения микроэлементов в сельском хозяйстве приобретает особое значение в связи с тем, что повышение концентрации их подвижных форм в почвах может наблюдаться и при техногенном загрязнении. При этом, естественно, будут изменяться величина и качество растительной продукции.

В свете сказанного становится очевидной необходимость изучения особенностей отзывчивости сельскохозяйственных культур на различные геохимические условия, которые в условиях нашего опыта формируются на основе искусственного изменения уровней содержания подвижных форм микроэлементов, при систематическом использовании их источников на фоне интенсивного использования макроудобрений.

Получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур, имеющих сбалансированный, оптимальный элементный состав, требует значительного расширения ассортимента и увеличения объемов производства применяемых микроудобрений, вписывающихся в современные технологии возделывания сельскохозяйственных культур по способам и срокам их внесения. С этих позиций выделяется перспективность применения хелатных комплексов микробиогенных элементов.

Цель и задачи исследований. В настоящей работе представлены следующие цели исследований с решением соответствующих задач.

1. Изучение влияния систематического применения микроэлементов в севообороте на:

- динамику подвижных форм микроэлементов в почве;

- продуктивность и использование основных элементов питания ячменем;

- качество продукции (химический, аминокислотный, элементный химический составы основной и побочной продукции; пивоваренные показатели качества зерна ячменя).

2. Изучение влияния предпосевной обработки семян медь-молибденсодержащим удобрительно-защитным составом на урожай ярового ячменя с решением следующих задач:

- определить восприимчивость растений к патогену;

- установить действие предпосевной обработки семян на урожай основной и побочной продукции;

- изучить влияние испытуемого состава на качество урожая и вынос основных элементов питания ячменем; '"

- определить оптимальные нормы расхода удобрительно- защитного состава;

- оценить экономическую эффективность применения испытуемого состава.

Теоретическая и практическая значимость. В настоящей работе впервые рассматриваются результаты систематического применения микроудобрений в севооборотах, закономерности варьирования содержания подвижных форм микроэлементов в условиях применения макро- и микроудобрений, особенности создания и действия агрохимических фонов с соответствующими микроэлементами и, наконец, эффективность их влияния на величину и качество урожая на примере ярового ячменя. Полученные материалы показывают, с одной стороны, возможность с помощью микроэлементов дальнейшего повышения урожайности и улучшения качества, а с другой - подчеркивают вероятность загрязнения почв и получаемой продукции, подтверждая необходимость

точного соблюдения технологии их применения. Результаты опытов использованы при создании новых микроэлементсодержащих составов и разработке практических рекомендаций по их использованию. Полученные удобрительные составы рекомендуется использовать в регионах Российской Федерации и широко используются в Республике Татарстан.

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Микроэлементы в почве. Микроудобрения и их применение

Одним из критериев степени обеспеченности растений микроэлементами является их содержание в почве. При этом важно не общее (валовое) количество в почве, а наличие подвижных форм. Если валовые запасы микроэлементов в почве определяются главным образом их содержанием в материнских породах, то содержание микроэлементов в подвижной форме определяется типом почв и характером материнских пород. Разносторонние исследования содержания микроэлементов в почвах были проведены В.В. Ковальским (1974), Р.К. Дауто-вым (1977), В.И. Панасиным (1985), М.С. Паниным, Р.И. Паниной (1990), Г.М. Ивановым, В.К. Кашиным (1990) и др. Б.А. Ягодин и И.В. Верниченко обобщили материал по обеспеченности почв подвижными формами микроэлементов основных биохимических зон России и показали, что почвы отдельных провинций бедны некоторыми микроэлементами.

Обеспеченность растений подвижными формами микроэлементов зависит не только от их содержания в почве, но определяется и основными свойствами почвы, таких как реакция почвенной среды, содержание полуторных окислов, карбонатов; органического вещества; гранулометрического состава и т.д.

Считается общепризнанным, что реакция среды оказывает сильное влияние на содержание микроэлементов в почве (Ринькис Г.Я., Рамане Х.К., Паэгле Г.В., 1979, Даутов Р.К., Минибаев В.Г., Гайсин И.А., 1985, Китаева Л.И., 1990, Щерская Л.А., Гуляева Т.Е., 1990, Вейтене Р., 1990). Исследованиями установлено, что подкисление существенно увеличивает подвижность большинства микроэлементов (Мп, Си, В, Zn и др.). При этом исключение представляет молибден (Ягодин Б. А., 1989).

Фитотоксичность бора отмечается на нейтральных и щелочных почвах, тогда как в кислых почвах присутствие больших количеств свободных оксидов железа и алюминия привело к дефициту бора для растений (Silva S., Agguissola

Scoffi, Fonfana Р.,1990; Мотузова Г.В., 1990). Высокое количество алюминия в почве оказывает отрицательное влияние на поглощение растениями других элементов питания (Турчин Ф.В., Соколова В.И., 1950, Ринькис Г.Я., 1972). Полуторные окислы сильнее задерживают поглощение растениями молибдена, кобальта, марганца, меди и бора и в меньшей степени цинка, кальция и магния (Яковлева В.В., 1960, Ринькис Г.Я., 1979).

Для улучшения физико-химических и биологических свойств кислые почвы обрабатывают различными дозами извести, при этом изменяется не только реакция почвы, но и увеличивается содержание самих карбонатов, что в значительной степени влияет на весь режим минерального питания растений. Установлено что карбонаты очень сильно тормозят поглощение растениями марганца, меди, кобальта, в средней степени - бора, но способствуют поглощению растениями молибдена (Ринькис Г.Я., Рамане Х.К., Паэгле Г.В., 1979). Исследования Г.Н. Беляева (1993) свидетельствуют об образовании карбонатов кальция с цинком малорастворимых соединений.

Анализ литературы показывает, что по мере утяжеления гранулометрического состава почв повышается содержание подвижных форм марганца -(Kanwaz В.В., Tripathi B.R., 1988), меди - (Белоусова Т.Н., 1991), молибдена -(Бердникова A.B., 1982, Ахмедова З.Н., 1990), цинка и меди (Наурызбаев И.С., ЖолыбековБ., 1990).

Практически нигде не оспаривается влияние органического вещества почвы на содержание подвижных форм микроэлементов. По данным ряда авторов обнаружена достоверная аккумуляция в гумусовом горизонте марганца, цинка и бора (Maciejewska Alina, 1990, Мальгин М.А., Пузанов A.B., 1990), бора, молибдена, меди, кобальта (Протасова H.A., Копаева М.Т., 1991), марганца, цинка и меди (Shuman N., Körte F., 1979, Агаев H.A., 1989, Шакиров К.Ш., Ни-замутдинова Э.Х., Роднина М.Ю., 1991). В работах М.Д. Степановой (1974) говорится о связи элементов с гумусом, прочность которой уменьшается в ряду Zn > Cu > Mn > Mo > В. По данным Б.К. Шакури, Е.Г. Даниной (1991) совмест-

ное внесение макро- и микроэлементов увеличивает запасы гумуса, усиливает гумификацию в них, что, в свою очередь, приводит к мобильности и реакционной способности гумусовых веществ. При этом установлено, что на светло-, темно-серых лесных почвах, типичных и обыкновенных черноземах медь и цинк более сильно концентрируются в фульвокислотах, чем в гуминовых (Адерихин П.Г., Копаева М.Т., 1981), а бор адсорбируется гуминовыми кислотами (Gu Baohua, Lowe L., 1990). На торфяно-болотных мелиорированных почвах наибольшая часть микроэлементов концентрируется также в фульвокислотах, особенно Мо до 56 %; Мп до 50 %; Си до 40 % и Zn 21-39 % от общего содержания в почве (Ничипорович Д.В., Лобач Т.Я., Горблюк A.B., 1990).

Наряду с биогенной аккумуляцией микроэлементов в почве существует галогеохимическая миграция, возможно также передвижение микроэлементов в верхние слои из грунтовых вод, с атмосферными осадками и т. д. (Sucher Н., 1980, Gruhn А., Matthess G., Jexdeger А., Scholtis А., 1985). P.K. Даутов, В.Г. Минибаев, С.Н. Калимуллина и др. (1991) указывают, что содержание меди, кобальта и молибдена в гумусовом горизонте светло-серых лесных почв меньше, чем в материнской породе. В профиле каштановых почв (Мальгин М.А., Пузанов A.B., 1990) содержание меди, кобальта и молибдена слабо дифферин-цируется. В почвах Южной Якутии (Шиндлер Д.Р., Чевычелов А.П., 1990; 1991) наблюдается тенденция повышения абсолютного содержания молибдена и его подвижности с глубиной по профилю, тогда как содержание бора по профилю изменяется слабо. В обыкновенных черноземах Ростовской области отмечается существенное обеднение цинком верхних горизонтов по сравнению с нижними (Агафонов Е.В., 1990). Водорастворимый бор легко подвижен, поэтому легко мигрирует по профилю, например, в низлежащие генетические горизонты дерново-подзолистых почв (Шевчук В.Е., 1974, Скрипченко А.Ф., Баркин Я.Г. и др., 1974). Низходящее передвижение подвижных форм микроэлементов в период увлажнения и восходящее в период иссушения отмечается в работе Е.В. Тонконоженко (1990). Подвижность меди, цинка и марганца после высу-

шивания (температура 22° С) возрастает. Повторное увлажнение снизило содержание подвижных форм меди и цинка до первоначального уровня, а содержание подвижных форм марганца осталось неизменным. Таким образом, обратимые изменения в почве связаны с изменениями физических факторов, а необратимые - с химическими превращениями (образование оксидов марганца) утверждают Schiid Rudiger (1988), R.J. Haynes, R.S. Swift (1991).

Установлено, что на скорость восстановления и окисления марганца в почве, зависящей от изменения влажности, оказывает влияние температура. Изучение кинетики восстановления марганца выяснило, что процесс этот не только химический, но и протекает с участием в нем микроорганизмов (Schiid Rudiger, 1988).

Микроэлементы оказывают существенное влияние на физиолого-биохимические процессы у микроорганизмов, в том числе у грибов, действуют на ферментативную активность дегидрогеназы, каталазы и др. ферментов. Для интенсивного роста многих видов грибов необходимо присутствие в питательной среде микроэлементов. В связи с тем, что в разных типах почв имеется соответствующий набор подвижных микроэлементов, создаются предпосылки развития определенных групп и видов микроорганизмов, которые не будут обнаруживаться в других биогеоценозах или агрофитоценозах из-за избытка или недостатка того или иного микроэлемента. Следовательно, оптимизируя питание растений макро- и микроэлементами можно эффективно влиять на регулирование взаимоотношений между растением и соответствующим патогеном (Минеев В.Г., 1988).

В работе А.Х. Шеуджена и соавт. (1990) отмечается повышение амони-фицирующей активность почвы под действием микроэлементов, расположенных в следующем возрастающем ряду В < Mn < Со < Си < Zn < Mo. Действие микроэлементов на нитрифицирующую активность почвы неоднозначно. Бор, кобальт, молибден и медь ингибировали прцессы нитрификации, а цинк и марганец повышали нитрифицирующую активность почвы.

Выделим значение окультуривания почвы в результате производственной деятельности человека. Целинные земли, как правило, содержат меньше микроэлементов, чем старопахотные, постоянно удобряемые земли (Лях Г.Г., 1991). Установлено, что систематическое применение макроудобрений и навоза изменяет содержание микроэлементов в черноземной почве (Матвеева В.И., Федо-ренчик В.В., 1990, Ковалевич З.С., Матвеева В.И., Муховозчик В.А., 1992).

Минеральные удобрения характеризуются присутствием в них определенного количества микроэлементов, поэтому внесение удобрений может изменить химию элементов в почве. Во-первых, за счет поступления в почву дополнительного количества микроэлементов, например, бора, кобальта и молибдена (Filipek- Mazur Barbara, 1990). Во-вторых, за счет изменения реакции среды (Попова А.Л., 1991). Например, применение физиологически-кислых удобрений повышало содержание бора и цинка (Вейтене Р., 1990). В-третьих, за счет изменения темпов поглощения микроэлементов в соответствии с явлениями синергизма и антогонизма. Например, внесение фосфорных удобрений снижает поступление цинка, меди и иногда увеличивает поступление марганца (Ягодин Б.А., 1989). Антагонизм между фосфором и цинком связан с тем, что фосфаты переводят цинк в труднорастворимые соединения (Woltz S., Toth S.J., Beaz F.E., 1953, Seats L.F., Jurinak J J., 1957, Минеев В.Г., Алексеев А. Л., Тири-шина Т.А., 1984, Черных H.A., 1991, Китаева Л.Н., 1996) и полифосфатные комплексы, малодоступные растениям. Существует мнение, что хлористый калий смягчает влиян