Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ ВЛАГОНАБУХАЮЩИХ ГИДРОГЕЛЕЙ НА ОПТИМАЛЬНОЕ ВЛАГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ПИТАНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В ЗВЕНЕ СЕВООБОРОТА

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ВЛАГОНАБУХАЮЩИХ ГИДРОГЕЛЕЙ НА ОПТИМАЛЬНОЕ ВЛАГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ПИТАНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В ЗВЕНЕ СЕВООБОРОТА"



На правах рукописи

/

КРОТОВ ПАВЕЛ ВАЛ^ГГМНОШЧ

ВЛИЯНИЕ ВЛАГОНАБУХАШИХ ГИДРОГЕЛЕЙ ЦД ОПТИМАЛЬНОЕ ВЛАГООВЕСПЕЧЕНИЕ В ШТАНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В ЗВЕНЕ СЕВООВОРОТА

06.01.04 -Агрономш -

АВТОРЕФЕРАТ дпсвртацш на соискаане ученой стеовя* кядроита оельскшовяйсиввпнх ваук

Немчияовка 1696

Работа выполнена во Владимирском научно-исследовательском институте сельского хозяйства а 1890-1994гг.

Научные руководители:: член-корреспондент РАСХН.доктор биологических наук А.¿.Иванов, . кандидат сельскохозяйственных наук. А. Ы.АрТИОМН.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук

К* Е* Явтуявшго ^

кандидат сельскохозяйственных наук Н.В.Верецак.

Ведущее предприятие: Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт химизации сельского хозяйства (ВНИШНХИМ),

зашита диссертации состоится $Г 1эдб года в /0 часов

кг0гаседзнии диссертационного совета К 120.С©?01 во Всероссийское научно-исследовательской институте информатизации агрономии и экологии по адресу: 143013,Московская область.Одинцовский район, нос. Немчиноша-1,ул. Агрохимиков, б . 0

С диссертацией иожно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 1996 года.

■ С .

Ученый секретарь диссертационного Совета,- ■ • -.•

Кандидат ЭКОНОМИЧе^Г5К , »' ^.; Д

. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ.

- Актуальность теш.Повышение плодородия песчаных и супесчаных разновидностей дерново- подзолистых почв,занимающих в централь вой

■ регионе Российской Федерации около 15 X пашни,и увеличение выхода продукции с единицы площдди оОеспечиваитса комплексом факто- " ров,среди которых наибольшее значение имеет минеральное питание . и водообеспеченностъ растений. Последнее имеет место ввиду^ того обстоятельства, что на общей, относительно благоприятном, средне-многолетней _фоне выпадения осадков продуктивность культурных ценозов-в значительной степени зависит от годовых и,что особенно важно,сезонных циклов колебания уровней влагообеспеченности.

В связи с этим на первый план среди задач практического аем-

- леделия выходит поиск агрохимичесюос Сиофшсьных средств промыт*

. денного производства , (альтернативой агротехническим средствам),

способных прямо дибокосвенно обеспечивать пролонгирование оптимальных условий водного и минерального питания в течение вегета- _ вдй растений, нивелируя тем самым действие вей^агоириятиых природных условий.

К числу перспективных средств.расширяющих возможности управления водным и минеральным режимами почв,относятся влагонэСухаэ-щие полимерные гидрогели, синтез которых осваивается отечественной химической промышленностью. Применительно к условиям дерново- подзолистых почв Владимирской области эти вопросы ранее ве рассматривались,что определяет актуальность проблемы.

Цель и задачи исследований.Дель работы состояла в установлении качественных и количественных закономерностей действия вха-гокабухавдих полимерных гидрогелей на условна питания воаделыва-, емых культур, изменение водно-физических свойств почвы для обос-

- нования приемов их эффективного применения в кормовых ценозах

- региона.

--- Предусматривалось решение следуюшях вадад:

-изучить сорвцкоиныесвойства гидрогеля в отношении воды и.

' питательных веществ; V

•выявить закономерности и математически формализовать изменение водно-физическмх свойств и мвкрофлоры почвы при исасдьзо-

■ ваши гидрогелей; .;■; • ' • •• ' - ■">" ■ "

-изучить влияние гидрогелей на рост.развитие растении к ха-

ЦЕНТРАЛЬНАЯ' НАУЧНАЯ ■ БИБЛИОТЕКА

их , Ино:

рактер пространственного распределения корневой массы в почве;

-установить влияние.рааличных доэ,видов и способов внесения гидрогелей на продуктивность культур севооборота и качество 'про-дукши; ■■ * '■ ' ■ ■ •:; -■....'.■.'■'- ;

' -установить параметры расхода элементов питания и воды планируемым урожаем кормовых культур при использовании влагсяавухап-,. щих полимерных■ гидрогелей^ ""

-произвести агроэкологическую - регламентацию - эффективного применения гидрогелей в севооборотах' с кормовыми культурами, :■

Научная новизна.Изучены количественные изменения сорОционньк свойств влагонабухаодих полимерных гидрогелей в отношении воды;-, установлен характер действия гидрогеля на изменение агрохимических и водно-физических свойств почвы изучаемого агрорегиона и благоприятное влияние его на условия . водопотребления .культур, биологическую активность почвы к пространственное распределение корневой системы, выраженное в оптимальном развитии первичной, и вторичной, сети, о наличием пролиферациивочагах. сосредоточения гидрогеля в почве {выявлено положительное влияние оптимальных доз. гидрогеля на урожай кормовых культур; проведена экологическая, регламентация: его качества;' изучено влияние гидрогеля на поступление и использование' элементов питания растениями; рассчитаны многофакторные модели указанных зависимостей/

Практическая значимость. Для условий изучаемого региона в кормовых севооборотах'предлагается рациональная.доза гидрогеля (£000 кг/га на 3 года), обеспечивающая на фоне расчетной дозы минеральных удобрений , независимо от климатических условий, увеличение продуктивности звена севооборота (овес V многолетние травн-Х на 2.2 - 2,5' Ц/га к.е. -: ; 'v' '.."■■■ v..-'.'---'';''■■

Экспериментально установленные величины расхода элементов тетания ва единицу прещувдт, коэффициенты регрессий алроксимацион~ них зависимостей и другие параметры взаимосвязи изучаемые процео-coa могут быть* использованы в практике планирования- продуктивности кс^иовых культур ори использоваяии гвдрогелей на легюи, дерново-подзолистых : почвах. '.;■;'; '■..;-'--:.;-; - j .v, ¿>rpnrtatpnt работы. .Ш>ериайш.'лвосертацщ л обсуждены ва заседаниях Ученого Совета ЕаадшафСКого ШИСХ (1991-1995 годы), кафедры агрономической« биологической химии ICXA -1394 голы) *на научно-практических ювференциях Ивановского СХИ

(1904-1995 ГОДЫ). -

-Публикации, До материалам исследований опубликованы 4 работы. Структура и объем работы. Диссертация состоит из семи глав, выводов и приложении.Работа изложена на 183 страницах машинописного текста (47 страниц приложений), содержит.24 таблицы,нлдюст-риравава 18 рисунками. •

. Свисск литературы вюшчает 175 наименования^ тем числе 13, иностранных авторов. . -

•ООЗЕИГАНИЕ РАБОТЫ, .

Состояние' изучешосви ■ вопроса регулирования \ . . водно-физических саойопв дврново-подэолисгеог пс«в.

В главе представлен анализ основных приемов регулирования - * водно-фиэдчеекпх, агротехнических к агрохимических свойств почв.-' Швсаны свойства различных структурооОраэователей почвы {непосредственно ш {косвенно действующих ка натоление влага в почве) н полимерных гидрогелей на основе полиакрилаиида. рассматривавт-ся вопросы испытания эффективности последнего в отечественной ..." земледелии и в передовых аграрных отравах, делается вывод о недостаточной изученности тематика применительно к различный зовам, провинциям и в отнесении отдельных видов сельскохоаяйствеи-ш культур. 1 ... . . ' ' ,ч

-Ойьеоти и несши исследования.

В главе приведены материалы регистрации показателей климата, списаны свойства изучаемых почв и методика проведения полевых,'. :вегетэцшнвых и лабораторных исследований, а также характеристика применявшихся средств вычислительной техника.

" Клииат региона характеризуется теплый летсы, умеренно-холод-кой вимой с устойчивым снеявым покровом. отчетливыми переходными периодами и в целен га годы исследований Сил типичным для зоны. Количество сезонных осадков в 1990,1991.1903 годах (252. £31 и , . 309мм) Сило удовлетворительном для посевов овса я благоприятным для многолетних трав.. В 1992 году осадков аа период апрель-сен-

. тябрь выпало всего 2Г0мм.что неблагоприятно сказалось на условиях развития растений. * , / • Почва.Экспериментальная работа проведена на связно-песчаной (содержание физической удины 8,5-9 X)'дерново-подзолистой почве, удельный вес которых во ВладишфскоЙ области составляет.44 г.-' Агрохимические показатели почвы (слой 0-20сы) следующие: рН-4,8 : гумус 1.45 X .валовые Формы г азота 0,09 X .фосфора - 0.095 X . калиа £.1 X ; подвижные формы фосфора 20.8 ыг.калия 13.4 ыг на 100 г почвы.Суима поглощенных оснований 1,7 - 2,0 иг эка. на 100г ■ почвы. / / .....

Полевой ыедкоделяночный опыт. (13.4'м2)' проводили в звене се-. вооОорота: овес (Астор) + многолетние травы; многолетние травы, н ! тода пользования (тимофеевка Марусинская £97; клевер Носков- , ский 1).Исследование проводили на фоне расчетной дозы удобрений ка урожай зерна овса к сена трав в £5 ц/га (по Шатилову .Кашову). Изучали дозы гидрогеля сополимера акрияамида и акриаата калия из расчета 200, 500, 1000; 2000 и 3000 кг на га (способ внесения , слюнной в слой почвы 8 - 10 см). Л ■ -

Вегетационный опыт с цельп изучения влияния гидрогеля на характер использования почвенной влаги проводили по' схеме.идентичной полевому опыту, в шестикратной повТорности. Влажность почвы 40 - 60 X НЗ по нижнему порогу увлажнения. .Вес почвы в сосуде (сито 2 мм) - 4.7кг. ' 1

Вегетационный опыт по изучению эффективности гидрогелей, содержащее элементы питания, проводили в шестикратной повторности Т2 закладки) по схеме: контроль: НРК расчетная: НТК рагчетназ + + гидрогель из расчета 2 т/га': № + гидрогельК (12 2);РК + гидрогель НН4 (7 1) ; гидрогель 1ДЦ + гидрогельК + Р . Влажность почьы £0 1 КВ. Вес почвы в сосуде 4,6 кг. "

Изучение влияния гидрогелей на условие фориирования корневой снстеш овса проводили методом рулонного Оиотестированиа,по схеме.- контроль; КРК ; гидрогель. Бес почвы 2.9 кг, влажность 60 X НВ. Вовторность шестикратная.. *.. , .

Синологические и биометрические наблюдения. зоотехнический^ анализ качества продукции, ■ ссответствующвэ агрохимические.водно-" .физические свойства почвы. Лгодогичесгсую активность почвы апреле--, .ляли общепринятыми методами. Регламентация продукции п?> содержа-няэ тяжелых метадов проводили по результатам рентгенографическо-

/

го анализа. Математическую обработку и анализ данных проводили на 1Ш-PC/AT с использованием пакетов прикладных nporpanonWcrosta", "Агрофосфор",'"Statist" и другие. •

Действие гидрогелей на изменение водво^фчзическшс ' . '' свойств и актвнося!} микроорганизмов в' дерново-ползо-

■ - лиспхзЯ почве. ' ! . "

В главе рассмотрены и математически формализованы сорбцноа-. ные свойства гйдрогелей'Б отношении воды,представлены закономерности их влияния на воднофиэические ¿свойства и'активность почвенной микрофлоры.' * ■ : ■

.■ Изучение сорбционшх- свойств гидрогелей вровсдиди в лабора- ~ торных опытах.Установлено,что скорость фильтрации воды в почве обратно пропорциональна дозам гидрогеля и описывается гиперболой ■ (R-0,935) ввдаг*' ;

Y « X/(0f9>X-95,9) , где • Y - скорость фильтрации, ммчмин'см2; X - доза гидрогеля. кг\га ' Процесс динамики набухания ■ гидрогеля адекватен линейному уравнению (R*0,994): ; . ~

• у - о.бз-х - п.зе . где . ■ • •

Y- количество поглощенной воды,ил ; X - время,мин. Точка экстремума при экспозиции 150 минут не была установлена.

Кинетика Набухания гидрогеля описывается сложным уравнением Ог-0,668) вида: ' ' • •

■'. Y - ЮО.г-Х0'1 - 32,4•( X • X )0-1 - 76,7 . где

i - скорость поглощения воды.шмош ; X - время.мин. ..! Максимальная кинетика набухания отмечаетсяв период 60-90 минут,, впоследствии наДоодается снижение темпов процесса. Скорость поглощения воды гидрогелем при длительном его взаимодействии с почвой (3-4 года) заметно снижалась,

.v Скорость испарения.влаги.гидрогелем <0,004ыл/час с 1 см2) в среднем на 2S X меньше по сравнению'с водной поверхность». Зависимость этого процесса (Y) от времени (X) описывается уравнением: Y - ( 3.9 ♦ 0,33-Х ) • 10'z ,{R-0..398>

Изучение волво-Дязических свойств почвы при мспальзовакяи влагонабухающих гидрогелей показало,' что оогемная масса почвы в вариантах с внесением гидрогеля снижалась с 1.51 г/см3 б №нт-'

. рслькоы варианте до 1,25-1,40 г/см3 в вариантах с гидрогелем,при

этом вдагоемкостъ почвы таксе увеличивалась на 4-10 X (Табл. 1).

' - - >

' ■ ' ■ Таблица 1. ,

Изменение .водно-физических свойств почвы в' зависимости . * от доз гидрогеля

/ V Дозы гидрогеля,кг/га

Показатели ~ О 200 500 1000 2000 3000 • НСРоэз

Овес ( 1990-lS82rr)

Объемная масса,

Г/смэ 1.52 1,51 1.50 1,48 1,39 1.33 0,07-0,12 Предельно-полевая " 1 ,

ьлагоемностъ.Х 35,? 41.0 39,4 45,7.. 45,4 47,3 6,2 . . С-Т^ЛНЗСТЪ . '*. - *-

¿■йЬяЛания.! .0,93 0,98 0,89 0,87 0,88 1.20 -

Влажность эавядания .колебалась в пределах от 0,9 до 1.2 X и практически не зависела от доз гидрогеля. . В последующем под посевом трзд 1 и'2 годов пользования эти тендешсш сохранялись, хотя и Оь^и менее выраженными. .Влажность пахотного слоя почв в течение ЬтГгГ-щди изменялась значительно ■ и зависела от погодных условий, ьразвития культуры и доз применяемых гидрогелей.

Анализ динамики влажности" показывает, чЮна всем протяжении ■-.-•■■ьсго опыта отмечена.положительная устойчивая тенденция к уве. ьлахкости почвы и к повышению запасов продуктивной влаги ■¡■/.¿чве с увеличением'дозы гидрогеля. При внесении высоких доз п:-.рата - 10С0-30С0кг/га - уровень.влаги в.отобранных образцах .-'лсдит в отдельных случаях величину предельно-палевой вла-гс^-г-хти.Эго является .доказательством наличия в/почве очагов ак-Iг, -;:рськол.есду. В'результате этого вапас продуктивной влаги б свззпойесчаноя почье достигает.высоких значений, соизмеримых. - тл^та-ми и^хадич^сгаам их разновидностями-■ до 500-?50т/га. Как

видно из'результатов опыта (Рис. 1) ,в вариантах с внесением гщро геля в дозах 1000,2000 и 3000 кг/га запас продуктивной влаги & * почве в слое О-ГОсм в'различные периоды вегетации овса в "1930 и 1991 году оценивался, в основном, как хороший, а в условиях 1992 года - удовлетворительный. Неудовлетворительный запас продуктивной влаги был в течение вегетации у вариантов без внесения и с внесением гидрогеля в дозе гоокг/га, за исключением 1991г'ода. В этом случае даже в контрольном варианте запас продуктивной влаги . в.слое 0-20см был удовлетворительным до фазы молочной спелости овса.Наблюдение га послойным иэмёнением-влажности почвы (до глубины 40 см) показали, что влияние гидрогеля на этот показатель ограничивается слоем его внесения. „ ■

Зависимость влажности почвы О",!) от дозы внесения гидрогеля (X,кг/га) выражается уравнением гиперболы положительного вида* с убывающими приращениями: ~ ■

V - X/(24,1+ 0,,095-Х) (й-0,574 - 0,772) Расчеты показывают,что данной4зависимость» описывалось от 20 до 60 X всех вариаций в опыте. V

. Установлено, что внесение- гидрогеля положительно изменило . водный баланс в почве. Так,полученные в вегетационном опыте данные убедительно показывают, что при более высоком уровне, урожайности овса непродуктивное расходование влаги,на испарение и тран спирали» снижается на 30-50 X прямо пропорционально дозам гидро' геля(7а0л.2).Та же тенденция прослеживается и в палевых опытах, однако здесь более заметнее проявляется влияние климатических условий.' : ' ' '

; Изучение влияния гидрогеля на Отологическую активность почел показало,' что гидрогель не оказывает, отрицательного-вл^атк на этот показатель. Даже при попылении дозы (0000 кг\га) выделение *углекислого газа почвой увеличивалось в сравнение с контролем. 3 целом жэ интенсивность развития микроорганизмов мало зависела от дозы гидрогеля, однако, существенно варьировала от климатических условий и,что особенно заметно.от вида ЕСЗделУЕл-гыой кг.льтури. С другой стороны, накопление баяьшго запаса влаги 500-ТОО т^-гд на вариантах. с внесением гидрогеля не сказалось атр1*чатгль;ю н^ жизнедеятельности микроорганизмов.

та.

а)Овес

СЗММА, ОСАДИШЬ. мм

£2,5 50 ТОО ВСХОДЫ. КШШЕ.6ЫЮД «РЯБКУ

: г1СО молочко-

ВОСКО&АЯ СПЕТОСТЬ

1991 год.

5) Ойес

СЗММА 0САЦК08 " 53 ■ 100 155 . ~ ■

■ ьаодь глзэдно

■ иуэгз " ессгшя " 0

. - . . ашстъ " -'

Г-Т.1. Гезспкая гяяаызкэ прздуктЕДНоВ' вгаги в почва

5 ?Э?;ге7УССТИ 0Т 20Э ГПЕрОГВДЯ В КОЛЗЛеМВЗ -

ГКЛгЕЗТГГ ссэдяов. ,

I о

Л: \> "Чч • .'. • v.-' ' *'.л V ;>/:* i---f .. :/•...• •.•>_.• . • • __

. гл.-г лгл

вал тл

. т»а « о

е» МИСТОМ IW» <*

Ш основании многолетних данных разложения льняной ткани в посевах овса и многолетних трав баю рассчитана уравнения регрессии зависимости степени 'разложения льняной ткани от дозы внесения \ гидрогеля и выпадения осадков в период нахождения ткан» в почье. Анализ зависимостей показывает, что максимальная степень разложения льняной ткани под посевом овса вайподзетсл при внесении гидрогеля в дозах, 2000-3000 кг\га и при выпадении осадков до 1Б0 --160 мм. ' С увеличением осадков степень разложения льняной ткани от ьнесения гидрогеля снижается.На посевах трав характер зависимости иной/ Степень раалаошння льняной гкэки в этом случэ-? загн-села, главным образом, от количества выпадавших осадков и в значительно меньшей степени от доз гидрогеля:-*

■ ■*'.''■'■.. 1 * .'.Таблица 2

Влияние грдрогеля на коэффициент водопотребдення •

, ( вегетационный опыт, овес )

Дога Урожайность' . Количество Коэффициент /

Вариант гидрогеля, " ( 14 г'- воды.затра- водопотреб-; •

кг/га влажности)/ '■'. ченное на ления.м3/«

■ ■ : ц/га ;■ орошение, • . -I

■ ■ ■ ■'.-: . ■ . м3/га '' ■ '

1 * первая закладка опыта ■

1 О ' 11,1 3033 , 273,2 •

п . '500 11,0 ' 2413 219.4

3 ..■• 1000 11,9 ' • '. 2441' : 205,1

4 • 2000 15,0 . 2181 ; ' 145,4

5 3000 . . 14.4 ■■■' . 1996 • 133,6

НСР095 • 2,73 383,9

вторая закладка опыта

1 о О е,в 2921 0 429,6

200 . 7,7 ■ ■ 2487 ■/■, ' -.'. . 323,0

3 500 13,4. . 2460 183,6*

4 1000 11,5 . " 2656 , 230,9

5 2000 16,0' 2215 ' 133,4 -

б 3000 17,9 ' : 2274 127,0

5,5 309,1

Ктяше гидрогеля яа рост кулыпур севооборота.

Б гл^ локазаяо,что внесение гидрогеля не оказывает влияния кл срс-кя наступления и продолжительность фенологических фаз. Бо- ' лей яйм'^тно действие гидрогеля сказывалось на структуре биомассы воздел™взеккх культур. Математически формализована зависимость-:.. ^лкнь» сте*лл - оьса и тимофеевки от дозы внесения гидрогеля и вы-ваденлч с-с.чдксь, анализ которой показывает, что кгэевение длины стебля уёе^гсенпи дсгы гидрогеля н выпадении осадков происходит дз спр.?пелекзсго урогня. В последующи происходит снижение

этого показателя. Опыт показывает^что внесение гидрогеля не оказывало отрицательного влияния на долю клевера в травосмеси. Полу-, ч&нные данные свидетельствуют о том, что оптимальные показатели, структуры урожая овса (длина~стебля 36-59 см, метелки ю-14 см, натура зерна - 400-460 г\л, вес 1000 зерен 19--2?г), тимофеевки (высота стебля -от &2 до 110см, диаметр 2-2,5мм),и клевера' (высота стебля - 40 и 78 см, диаметр - 2,1-2,Эмм) складываются при внесении умеренной дозы гидрогеля - 2000 ц\га. , Сенотипичес-ким проявлением влияния удобрений и гидрогеля является заметно . большая длина вторичной боковой сети корневой системы, причем с явно выраженной ее пролиферацией в очагах скопления элементов питания и воды. При меньшей длине основного корня концентрация корневой системы в' этих вариантах в профиле биотеста значительно выше контроля, причем,наиболее благоприятные условия для ее развития складываются при совместном внесении удобрений с гидрогелем.' ■ ■*"

' . Урожайность куяьвур севооборота при применении вхагояабухакхяих полимерных 'гидрогелей.

На основании опытных данных построены модели зависимости урожая исследуемых культур.Зависимость урожая овса от дозы внесения гидрогеля и выпадения осадков ,в критический по потреблению осадков период (выход в трубку - выметывание метелки) выражается уравнением регрессии (Я-0,973) : -У - -31.27+3,4574-Х2+0,009-Х1.Х1-0,0086.Х1'Х2-0,а163-Х2'Х2 .где У - урожайность зерна овса,ц/га ; XI -дс ч гидрогеля,ц/га ; -Х2 - выпадение осадков,мы-

Урожайность, овса увеличивается с увеличением доз гидрогеля при количестве осадков в критический период в интервале 17-35мм. Причем, особенно резное увеличение урожайности овса при повышении дет гидрогеля вайлцдаетса в интервале осадков 17-21ым. с увеличением количества осадков роль гидрогеля в повышении урожайности снижалась,более того при 35мм урожайность овса на вариантах' 3000 ЕОООкг/га Ста недостоверной.

Построена многофакторная зависимость: урожай - Г (доза гидрогеля осадки,влажность почвы) (й- 0,072)-

и -

. V- урожайность овса,ц/га; Х^ - доза гидрогеля,ц/га ;

и Хз - соответственно осадки (мм) и влажность почвы, (I) в критический период. - ... ■ - '.-..'.■

- Отмеченные закономерности подтверждены в вегетационных опы-*тах. Вегетационный опыт с пирогелем, содержащем в своем составе-питательные элементы, при поддержании постоянной влажности на уровне 601 НВ не выявил достоверной зависимости урожая овса от -Формы внесения в почву удобрений в составе пирогеля, хотя и показал возможность использования гидрогеля как новой формы удобрений. Установлено достаточно отчетливое последействие гидрогеля", ■ выраженное в урожайности и ее!структуре в посевах многолетних трав. Математическая формализация полученных эмпирических сведений в опытах с многолетними данными" позволила рассчитать модель урожайности их в зависимости от научаемых факторов, которая ше-; ет вид: У«173.3+0,гЭЗ*Х1-6,05'Х2+0,03'Х2*Х2-0,г77-Х5-Х5 . где V - урожайность многолетних трав,ц\га; X* - доза гидрогеля,ц\га; Ха - количество выпавши в критический период осадков,мм; : Хз - влажность почвы в критический период, X

* ■ ■ блшише гидрогелей на потребление азота...

фосфора и калия кульпуром севоооорсш. ' .-■ ; Вывос элементов шгганиа зависел от величины урожаев, однако доиинлруввге влияние на его величину оказывали дозы гидрогелей и условия влагообеспеченности (Табл.3). Методами математической статистики рассчитаны линейные зависимости и многофакторные модели указанных связей, приведенные в таЗл.4. Анализ моделей по- . казквает, что в большинстве случаев отмечена тесная зависимость выноса элементов питания от доз гидрогеля и количества выпавших осадков ( К- 0,837-0,971 ), что дает основание о допустимости их использования в практике расчета доз удобрений. Предпринята по. пытка построения многофакторных моделей зависимости урожайности кудьтур от доз гидрогеля,количества выпавших осадков и удельного 'выкоса КРК единицей урсяал. Они иые»т слелуВДЙ вид:'. . а> Свес: У— 279,45*4,533-Х1+3.583-Хг+б,215-Н+£Э,515-Р-6,519-К+ +О,ОЕ4-Х12-О.ОаЗ-Х1Хй-О,15г-Х1-«-О,О21.Х1-РШ.107-Х1-К-О,319-

5) Шсрооетнйе трапыгУ - 452,2-15,3-Хг+1,в-М-42#а-РЮ,02-Х1г *

+0,11'Хгг -0,007-Хг-Х2*0,8б-Хг-Р. . .

(Обозначение: У - урожай,ц/га; Х1 - доза гидрогеля,ц/га; Хг - осадки,мм; (4,Р,К - вынос азота ,фосфора и калия,кг/т.)

.Таблица з. ' ' , .

Бьшос азота,фосфора и калия культурами севооборота в зависимости от доз гидрогеля ,

Лоза гидрогеля, ■ кг/га Годы , | Урожай, 1 ц/га : Вынос

кг\га 1 1 • КГ\Т

N р2о5 КгО 1 1 и РгОэ. к2о

Овес

0 1990 15,2 70.0 37,0 81,0 46.1 24,3 53,3

1991 28,4 110,0 ' 53,0 115,0 33,7 18,7 40.5

1992 10,9 . 35.0 19,2 31,0 32,1 17,6 25,8

2000 1990 18,8 . 78,0 42,0 95,0 41,5 22,3 50.5

1931 28,4 98,0 52,0 ,106,0 34,5 18,3 37,3

1992 13,0 44,0 24,0 47,5 33,9 18,5 35,5

зооо / ■ 1990 19,0 70,0 37,0 77,0 * 36,8 19,5 40,5

1991 29,2 112,0 58,0 144,0 33,4. 19,9, 49,3 1932, : *13,1 _45,0 £3,0 45,0 34,4 17,6 34,4

Многолетние травы 1 г. пользования

О 1991 33,0 35,0 16,0 91,0 . 9,2 4.2 24,0

1992 . 11,0 . 14,0 7,0 27,0 12.7 6,4 24.6 2000 .1991: 35,1 32,5 14,9 83,5 . 9,3 4,2 23,3

1992 х 14,0 19,0 9,0 33,0, 13,6 6,4 .23,6

3000 1991 37,0 32,0 15,0 88,0 8.7 4.1 23.8

1992 * 15,0 22,0 9,0 37,0 14,7 6,0 24.7 « 1Люголетниэ травы 2 г. пользования. •

О 1992 16,0 25,0 10,0 33.0 15,6 6,3 23,3

1993 25,0 27,0 11,0 60.0/ 10.8 _ 4,4 24,0 Х000 .1992 22,0 ~ 31,0 15,0, 53,0* 14.1 6.8 £4,1

,1993 34,5 44,6 15,8 82,1 12.9 4,6 23,8

3000 1992 22,7 31,7 Д5,8 .54,0 . Д4.0 7..0 23.8

1ВЙЗ 39,0 49,0 18,0 .93,0 . 12,6 Д.6 .23,9

'. ' Таблица 4.

Модели зависимостей выноса элементов питания от изучаемых факторов .(обозначение в тексте)

. Культура' ' Уравнение регрессии * ; К

ОВ(?с Н- -50,3-0,3-Хх+Г.З-Хг^ООб-Х^-О.и-Х^+О.ООб-Х^Хг 0,837

• , Р-'-г7,9-О,1б-Хг+4,О6'Х2-0,ОГЗ'Х2г+О,(Х]Г7*Х1-Х2 0,864

К- -»125,1-0,51 •Х1+13,9'Х2-0.гб-Х22+О,0г41'Х1*Х2 0,877

Многолетние' Р- 15,22-0,Об-Х^О, 147-Х^+0,0003-Хх-Хг > 0,930

травы 1года К- 23.4+0.002-Х12+0,0001-Х2г-0.0009.Х1-Хг 0,455

пользования • ■', , ■'■ ■ ■...■''.;'. ' ■'-■

МНОГОЛетВИ«" К- 9^8+0,15-Х1+0,0015-Х22-0,0033-Х1-Х2 0,929

тразы Сгода- Р- 3,28+0,0005-Х1 ^+0,0009-Хг-Хг 0,971

пользования К- 23,9-0,021 •Х1+0,0009-Х1-Х1-0,0001'Хг'Х2 . 0,415

Полученные закономерности отражают характер влияния влагонабуха-'. ющкх полимерных гидрогелей на условия онтогенеза кормовых культур севооборота и могут найти широкое прикладное значение в земледелии Владимирской области."

Качество о зкологическая регламентация продукции кормовых культур. - "* •

зоотехнический анаи»"кормов в полевом опыте с использованы- • гм метода инфракрасной спектрофотометрии не выявил различий от изучаемых факторов. Ливь в вегеташюшкмопыте с гидрогелями,насыщенными аммонием и калием, наблюдалось - некоторое увеличение оро-теияа.жира,углеводов.и золы по сравнении о контролем* ■ '■■,.->

- Анализируя результаты качественного анализа на наличие тяжелых металлов в сополимерах акрилаыида и акрилата калия, сополимера акрихамща и акрияата натрия /оополимера акрилампла я акрилата, аммония,проведенного с шзмсш^ рентгеновского спектрометра^ЗресЪ-гозсзп".установили наличие в аих.в основнои.трех элементов; 01, Гп.Ге! Количественный анализ гидрогелей, проведенный на этом же '

приборе,показал близкое содержание этих элементов во всех образ. цах гидрогелей (Рис.2). Анализ показал,что в продукции, полученной в севообороте при использовании гидрогелей.не обнаружено количеств 'тяжелых металлов,превышающих временно-допустимые уровни (Тобл.5). • .• . '

; Таблица 5

..Содержание элементов в продукции

Содержание элементов. мг/100г . -

Вид объекта '*" ■ ■ -_■ _:_

Си Mn Zn РЬ Fe' Cr

Без внесения гидрогеля Зерно ' , 0.702 1.418 2,570 ОД60^ 13,950 0,043

- " Солома 0,107 4,930 1,250 0,246 9,850 0,032

Сено - . - 0,264 4,354 1,300 0,214 Д4.660.0^045

Сополимер акриламида и акрилата калия (3000кг/га) .Зерно 0,940 2,130 2,534 0,138 '7.2100.3Э0

Солома 0.110 5,872 1.016 0,055 7,733 0.000

Сено 0,703 2.890 1,665 0,084 13.330 0,000

Временно-допустимый уровень(N 123-41231-57 от 15.07.87) Зерно : 3,0 - 5,0 0,50 10,00 0,05

Сено . 3,0 '5.0 0.50 10,00 0.05

В ыикродедяначном опыте изучали влияние аккумуляции в растениях овса микроэлементов на гидрогеля .содержащего Мо,В,Си,2п,Со и Ыг <3 X от абсолютно сухого веса).Сравнение проводили с солями ((ИН4)бМО70г4, ИэВОэ, Си204-5Н20. 2пЭ04-71120. Со504-7Н20, МгС12'6Нг0),также внесенными в почву в эквивалентных количествах_ Установлено,что содержание микроэлементов на единицу продукции и в том и в другом случае било-идентичным (Табл.6)."

- IS -

га*и

im

40%

îeoa гая ■ МИМЫ)

Рис. Z. ЭлемаятпыЗ состав эгэ гона бута геях üojxwekj тгх

I"SJISít» - .

в) ссго'ллмвр аярглэмлга и акргяэта валзя - б) со^о-Т7?„'ар акр^лзлпглэ я акряхзта вг.'ыошя Zzz?.з гслз СмЛ1Ге.-19Эб,С*.- 1540^-1435^3 - ГЗЭ2

ггггро-

N

Таблица 6.

Влияние формы внесения микроэлементов па содержание их в урожае,«г/кг воздушно-сухого вещества • ■

Форма внесения

Содержание микроэлементов

В

Мо, Си

Zn

Со

Зеленая масса .6,80 1,48 4,35 15,80 10,70 2,80

%7РбеКэо (расчетная) .ИРК + микроэлементы МРК гидрогель(вейтральн.) ' , . «Ог/м* . .. 7,40 0,48

МРК + гидрогель + микрозл. 14,50. 17,70 НРК +,гидрогель(микроэл.) 23, ТО 12,60

. Солома

7,85 2,73 11,35 13,10 7,ВО ■ 0,51 .12,75 13,50 13,20 15,00 Зерно 4,30

HPK. " HPK + микроэлементы КРК + гидрогель (ЮОг/м2). HPK + гидрогель + микрозл. HPK + гидрогель(микрозл.)

4,50 5,25 4,60

4,60 3,25 3,45 4,10 3,20

1,30 3,30

КРК , _ . 4,30 1,:

tiFK; +■ микроэлементы . 4,85' 4,70

HPK + гидрогель (100г/мг) 3,95 0,49. 2,50

HPK + гидрогель + микрозл. 4,80 2,20 2,35

НТК + гидрогель(микрозл.) 5,75 2.10 3.30'

25,30 23,60

22,50 36,00

22.15

23,10 13.CS 14,80 11,95

12.16

23,8

30,65

30.35

30,45

30,30

0.11 0.21

0,11 0,20 0,11

0.0Q 0,20 0,07 0,14 0,11

0,05 Ö.07. '0,03 0,05 0.04

В результату проведенного обсуждения следует подчеркнуть,что изучаемые влагоиабухскщие полимерные■гидрогели способствуют аккумуляции влаги в легкой дерново-подзолистой почве, препятствуя ;ее непродуктивному расходованию в виде гравитационного стока и испарения. Их применение положительно сказывается на условиях развития микроорганизмов, на пространственной распределении корневой системы, что в совокупности благоприятно влияет на продуктивность возделываемых культур.

Модно констатировать, что первый опыт изучения эффективности гидрогелей'на дерново-подзолистых почвах Владимирской области пок.^'-лл. что" они являются перспективным агрохимическим средством как с агробиологической,: так й с экологической позиций. ■

Не отмечено каких-либо изменений в составе почвы й урожая кормовых культур,выходяших.за рамки экологических ограничений'??! существующих медицинских норм. -.'■■■'■ ч

' ■Проведенные' с использованием традиционной методики расчеты- . экономической эффективности не позволяют сделать выводы о целесообразности широкого"практического использования гидрогелей ввиду их дефицита и как следствие дороговизны. Ожидаемый■эффект может Сыть получен при условии развития и совершенствования отечественного промышленного производства влагонабухающих.полимерных гидрогелей, результатом которого должно'стать'.существенное удешевление мелиоранта... ; ^

Проведенные расчеты показывают несоизмеримость энергетических затрат,: связанных с применением изучаемых форм гидрогелей и аккумулированной энергии в составе урожаев: - Вполне справедливым в связи ' с этим представляется необходимость-усовершенствованна методик подобных расчетов с учетом косвенных дополнительных эффектов от применения гидрогелей, а также синтез новых полимерных № форм, обладающих меньшей энергоемкостью:* Более того, назрел, очевидно, - вопрос об испытании его в качестве Мелиоранта в более высокопродуктивных и рентабельных схемах севооборотов (с пшени- , цей. картофелем и др.), в том числе и.на более плодородных типах почв. * ^ ■.

выводы ';-.■ - * ;... *

1.Приыекение гидрогеля в.звене кормового севооборота обеспечивает улучшение водно-физичесюк свойств легких.дерново-подзолистых почв: создается, оптимальная объемная наоса 1,35-1,ДОг/см3 >1,51г/см3 на контроле),достигается соизмеримая с более тяжелыми аналогами предельно-солевая влагоемкость 40-471 (35*),.увеличивается запас продуктивной влаги.Зависимость влажности почвы описывается уравнением гиперболы с эонод оптиыуиа в диапазоне доз гидрогеля .порядка 2000-3000кг/га. - .■■'

г. При ввесенш гидрогеля непродуктнвное расходование влаги

снижается Eta 30502. Наиболее благоприятный водный баланс создается при дозе гидрогеля 2000кг/га.

3.~Полимерный гидрогель в силу выраженных адсорбционных свойств на 15-35* снижает скорость фильтрации воды в почве. Ис- -

■ парение влаги о поверхности.гидрогеля на 251 меньше,чем с4водной поверхностиj Способность гидрогеля к поглощению воды снижается с увеличением экспозиции взаимодействия с почвой. ; '

4.Активность микрофлоры под посевом овса максимальна при внесении доз гидрогеля гооо-зооокг/га и количества выпадаемых осадков до 160мм. С увеличением влажности она снижается. Под посевом многолетних трав активность микрофлоры определяется количеством выпадающих осадков и не зависит от доз гидрогеля.

5.Применение,гидрогеля не оказывало влияния на календарные сроки и длительность фенофаз,способствовало некоторому повыденим габитуса овса и тимофеевки. Феяотнпическим проявлением действия гидрогеля является положительный хемотропизм корневой системы, выраженный в усиленном ветвлении и пролиферации первичных и вторичных корней в зоне его внесения,

6.Эффективность гидрогеля определяется обеспеченность» куль-', тур влагой а критические периоды развития растений:, у обсз-ьыхсд в трубку-выбрасывание метелки,у многолетних трав-стеблевааке-начало цветения. Максимальный эффект от гидрогеля обеспечивается'-при выпадении осадков в критический период менее 25мм. *

Оптимальная продуктивность звена севооборота порядка 2.2 и'га кормовых единиц по сравнению с контролем обеспечивается при лозе гидрогеля 2000кг/га.

7. Рассчитаны многофакторные модели урожайности от доз перо-, геля. количества выпавших осадков и влажности почвы.- адекватности которой экспериментальным данным превыдает (R-»0,S62-0,3?2':. Насыщение гидрогелей аммонием и калием значительного зЗДекта не , проявило. ...*,' \ v

8.Для практического использования рекомендуется инегофзкгор-ная модель зависимости урожайности культур севосбссота ст удельного выноса NPK единицей урожая, дозы гкцрогелд и кслич^стаа бы-' паапих в критический период осадим, в котерей расчетная доля участия указанных факторов соответственно рагка .* 5-1CI. 13-14", 10-1ÍZ.остальная доля• приходится- на oOtesr Ега^мсдсДстг^л язуча-емых в опыте факторов. .*

9.Установлено,что в благоприятные н удовлетворительные но но* отчеству.осадков годы при рассчете доз удобрений под овес следует учитывать величины удельного расхода азота 40-¿2 кг,фосфора 21 -- ЕС кг,калия 44-50 кг/т.В неблагоприятные для зерновых годы эти величины соответственно ниже: 32-34,13-19 и 35-37 кг/т продукции. Оптимальный расход азота с урожаем многолетних , трав 11-12 кг, фосфора 6-7 кг,калия 23-24 кг на 1 т продукции. ■

10.Применение гидрогелей не оказывало влияния на зоотехяичес-; кг,то ценность кормов. Признаков ксенобиотиков в составе гидрогелей, в кормовой продукции, а также отрицательных негативных экологических ситуаций,связанных с его применением,не обнаружено.

список опубликовании работ по тас диссертации

1.0 некоторых закономерностях эффективности гидрогелей.- Вест ник Российской академии сельскохозяйственных наук. 1933,N 5, . с.ЗЭ-41 (В соавторстве).

полимерные гидрогели как метод регулирование водно-физических свойств почвы. - Сб. тр. научно-практической копферешот.ивавово,1993,с.99.' ■ * ■ ■ : .

3. Новый способ повышения продуктивности песчаных почв.- Вла-дпмярдшй земледелец. 1994,И2,С.32-37.. .

4.Некоторые аспекты применения гидрогеля.- Сб: тр. ьаучыо-- практической конференции.Иваново.1995.с.52 № соавторстве).

. I 1/2 га Закз * 44 тир. 100

Обгастнсго кс^тета госстатвстгка г. .Вяаг=р. Асатк2за,. д. 33