Статистическая обработка данных исследований показала наличие зависимости биосинтеза сухого вещества (У, т/га) от расчетных доз удобрений (уравнения 1-8):
а) год действия удобрений:
У = 2,24 + 0,039N; r = 0,96 (1) У = 2,88 + 0,005Р; r = 0,20 (2)
б) первый год последействия удобрений:
У = 10,03 + 0,06N; r = 0,95 (3) У = 10,99 + 0,023Р; r = 0,92 (4)
в) второй год последействия удобрений:
У = 4,28 + 0,06N; r = 0,84 (5) У = 5,5 + 0,01Р; r = 0,24 (6)
г) суммарное действие за три года удобрений:
У = 16,56 + 0,16N; r = 0,96 (7) У = 19,37 + 0,037Р; r = 0,66 (8)
По результатам исследований можно сделать вывод, что за три года жизни пустырника пятилопастного суммарное применение ΣN+Р+К=120 кг д. в./га (в сочетании 3:3:1) увеличивает урожайность сухого вещества биомассы: от применения азота (фон Р54К17 и Р32К17) на 0,05 и 0,018 т/га; от применения фосфора (фон N32К17) – на 0,012 т/га.
Эффективность доз вносимых удобрений (Д) зависит от ряда факторов и, в первую очередь, является функцией содержания элементов питания в почве: Д = f · (ХП). Зависимость между дозой удобрений и элементами питания в почве обратно пропорциональная – чем выше величина содержания азота, фосфора и калия в почве, тем ниже дозы внесения удобрений. Математически это можно выразить следующей формулой:
, (9)
следовательно: 
(10)
где: ДО и ДП – установленные оптимальные и прогнозируемые дозы удобрений (кг д. в./га) при соответствующем содержании элементов питания в почве перед посевом (XО) и соответствующего полевого опыта (XП), мг/кг.
Основываясь на оптимальном варианте полевого опыта (N49Р54К17) при внесении удобрений, нами предлагаются следующие формулы для расчета доз:
(11) 
(12)
Разработанные формулы позволяют предложить ориентировочные дозы удобрений с учетом содержания доступных элементов в почве.
3.2 Оценка доли участия элементов питания (N, Р, К) в формировании прибавки урожайности пустырника пятилопастного. Представлена схема действия каждого элемента питания на урожайность в зависимости от фона в парных и тройных сочетаниях и доля его участия в создании максимальной прибавки урожая на данной почве и о взаимодействии удобрений.
3.3 Определение соотношения питательных веществ в почве на основе взаимозависимости между урожаями удобренных вариантов. Показана методика установления наиболее эффективных доз и сочетаний удобрений под пустырник, при которой, используя максимальный урожай, можно определить уровень азота, фосфора, калия в контроле (без применения удобрений) и в вариантах с применением других доз и соотношений минеральных удобрений.
Используя две величины, характеризующие питание пустырника с количественной и качественной стороны (баланс элементов или сумму азота, фосфора и калия – S и относительное содержание N, Р, К в сумме S, увязывая с урожаем), можно прогнозировать действие того или иного удобрения на величину урожайности.
3.4 Продуктивная влага и урожайность пустырника пятилопастного. В Западной Сибири пашня в основном располагается в зоне недостаточного увлажнения. Урожайность пустырника повышается, если он в важнейшие периоды роста и развития не испытывает недостатка в воде. Коэффициент водопотребления зависит от уровня минерального питания и соотношения элементов питания в почве и растениях, погодных условий. Установлено, что при оптимизации минерального питания пустырника пятилопастного с помощью внесения минеральных удобрений (N49Р54К17) коэффициент водопотребления растением снижался по сравнению с контрольным вариантом от 27 до 75% по годам жизни культуры.
4 Почвенная диагностика как метод определения потребности
пустырника пятилопастного в удобрениях
4.1 Влияние минеральных удобрений на содержание элементов питания в почве. Статистическая обработка данных о применяемых расчетных дозах удобрений (кг д. в./га) в полевых опытах гг. и химического анализа почвы (х, мг/кг) позволила разработать математические модели связи конечного результата (накопление N-NO3 (УN, мг/кг), подвижного фосфора (УР, мг/кг) в почве) с действующими величинами (количеством внесения удобрений в почву) по годам исследования (уравнения 13-18):
Год использования:
Первый | УN = 0,25х + 4,8; r = 0,99 (13) У Р = 0,28х + 32,3; r = 0,99 (14) |
Второй | УN = 0,012х + 2,4; r = 0,60 (15) У Р = 0,30х + 44,9; r = 0,99 (16) |
Третий | УN = 0,012х + 0,8; r = 0,96 (17) У Р = 0,28х + 60,3; r = 0,98 (18) |
Из уравнений следует, что действие азотных и фосфорных удобрений на химический состав почвы зависит от года использования культуры. В первый, второй и третий годы произрастания пустырника пятилопастного разовое применение каждого килограмма азотных и фосфорных удобрений повышает содержание в почве: N-NO3 – на 0,25; 0,012; 0,012 мг/кг, а Р2О5 – на 0,28; 0,30; 0,28 мг/кг почвы, соответственно.
4.2 Связь урожайности пустырника пятилопастного с содержанием элементов питания в почве. С помощью статистического метода анализа исследуемой системы (средние данные за гг.) нами получены эмпирические уравнения регрессионного типа зависимости урожайности пустырника пятилопастного (У, т/га) от содержания в слое почвы 0-30 см N-NO3 (x1) и Р2О5 (х2) (уравнения 19-20):
У = 3,89 + 0,59х1; r = 0,98 (19) У = 4,22 + 0,047x2; r = 0,70 (20)
Уравнения показывают, что при увеличении содержания N-NО3 и Р2О5 в слое почвы 0-30 см на 1 мг/кг урожайность сухого вещества увеличивается на 0,59 и 0,047 т/га. Эти количественные характеристики позволяют в конкретных почвенных условиях прогнозировать величину урожая (табл. 2).
Таблица 2 – Прогноз урожайности пустырника пятилопастного в зависимости от содержания элементов питания в почве ( гг.)
Содержание в почве, мг/кг | Фактическая урожайность, т/га | Прогноз урожайности по уравнениям, т/га | |||||
(19) | (20) | ||||||
N-NО3 на фоне Р54К17 | Р2О5 на фоне N32К17 | по N-NО3 | по Р2О5 | т/га | ошибка, % | т/га | ошибка, % |
2,7 | 48,1 | 5,4 | 6,5 | 5,48 | -1,48 | 6,48 | 0,30 |
4,1 | 54,4 | 6,5 | 6,6 | 6,31 | 2,92 | 6,68 | -1,21 |
5,7 | 60,8 | 7,5 | 7,5 | 7,25 | 3,34 | 7,08 | 5,60 |
7,0 | 68,6 | 7,9 | 7,3 | 8,02 | -1,52 | 7,44 | -1,92 |
В исследовании были получены количественные характеристики эквивалентности 1 мг N-NO3, Р2О5 – в одном кг почвы: 4 кг азота, 3,6 кг фосфора удобрений отсюда, зная оптимальные (СОПТ., мг/кг) и фактические (СФАК., мг/кг) уровни содержания N-NO3, Р2О5 в почве, согласно почвенной диагностики системы «ПРОД», можно рассчитать потребность растений в удобрениях для основного внесения (формулы 21-22):
ДN-NO3 = (СОПТ. – СФАК.) · 4.0, кг/га ДN-NO3 = (СОПТ. – СФАК.) / 0,25, кг/га (21)
ДP2O5 = (СОПТ. – Сфак.) · 3,6, кг/га ДP2O5 = (СОПТ. – СФАК.) / 0,28, кг/га (22)
Статистическая обработка данных химического анализа почвы, величин урожая и окупаемости применяемых удобрений позволила определить в период весеннего отрастания оптимальные уровни содержания и соотношения элементов питания в слое почвы 0-30 см для пустырника пятилопастного (табл. 3).
Таблица 3 – Оптимальные уровни содержания и соотношения элементов
минерального питания в слое почвы 0-30 см, мг/кг
Год использо-вания пустырника | Оптимальный уровень, мг/кг | Оптимальное соотношение | ||||
2%-ная CH3COOH вытяжка | Стандартный метод | 2%-ная CH3COOH вытяжка | Стандартный метод | |||
N-NO3 | Р2О5 | N-NO3 | Р2О5 | |||
I | 16-17 | 48-50 | 12,8-13,6 | 173-180 | Р2О5 ≈ 2,9-3,1 N-NO3 ≈ 0,2 К2О | Р2О5 ≈ 13-14 N-NO3 ≈ 0,3 К2О |
II | 3,2-3,5 | 68-70 | 2,5-2,7 | 245-252 | Р2О5 ≈ 20-22 N-NO3 ≈ 0,5 К2О | Р2О5 ≈ 93-101 N-NO3 ≈ 0,6 К2О |
III | 1,2-1,3 | 70-72 | 0,9-1,0 | 252-259 | Р2О5 ≈ 55-60 N-NO3 ≈ 0,7 К2О | Р2О5 ≈ 259-288 N-NO3 ≈ 0,8 К2О |
4.3 Диагностика минерального питания пустырника пятилопастного и расчет доз удобрений. Для определения потребности в элементе (2005) предложил использовать коэффициент действия в элементе (КД), который дает возможность определить величину отклонения фактического содержания элемента в почве от оптимума и установить первый минимум. Коэффициент указывает, в какой мере не удовлетворены потребности растений в питании:
КД =
уровень элемента в почве, мг/кг (23)
С помощью этой формулы решается проблема абсолютного дефицита. КД позволяет прогнозировать действия применяемых удобрений. При Кд>1 – растения нуждаются в элементе, если Кд<1 – не нуждаются.
В 2010 г. результаты исследований почвы показали, что коэффициенты действия (КД) по азоту составили – 3,3, по фосфору – 1,5; в 2011 г. КД по азоту – 1,2, по фосфору – 1,5; в 2012 г. КД (азот) = 1,3 мг/кг и КД (фосфор) = 1,2, что указывало на высокую эффективность азотно-фосфорных удобрений и подтверждалось фактическими данными эксперимента.
Из выше сказанного рекомендуется формула (24) расчета доз удобрений под пустырник пятилопастный, с учетом коэффициентов действия удобрений (КД), КИУ и планируемой прибавки урожая (П, т/га).
(24)
где Н – потребность в питательном элементе, кг/т.
4.4 Нормативные агрохимические показатели для определения потребности пустырника пятилопастного в элементах питания. Установлено, что для получения 1 т сухого вещества общей биомассы пустырника пятилопастного на лугово-черноземной почве необходимо в среднем азота – 23,0; фосфора – 7,7; калия – 29,6 кг. Коэффициенты использования элементов питания из почвы (КИП) составили для азота – 93; фосфора – 19; калия – 37%. Установлен показатель эффективности удобрений (ПЭУ): N – 75; P – 38%.
Полученные количественные характеристики позволяют осуществить контроль за питанием пустырника пятилопастного и рассчитывать дозы удобрений в основное внесение с учетом планируемых урожаев или прибавок.
4.5 Величина накопления доступного азота в почве и его практическое использование. Определение оптимальных параметров содержания доступного азота почвы в ответственные фазы развития позволяет определить потребность в азотных удобрениях методом элементарного баланса. Накопление доступного азота в почве под растением (NM, кг/га) пустырника пятилопастного составило в период уборки – 177,2 кг/га, БN – 203 кг/га.
4.6 Почвенная диагностика питания и эффективности подкормки пустырника пятилопастного. Продуктивность пустырника составляет не более 3-х лет, при дальнейшем возделывании необходимо проводить подкормку. Коррекция в виде подкормок расчетными дозами азотных удобрений проводилась в опытах 2012 г. по формуле (25) и показала положительные результаты:
ДN = (ЭОПТ., мг/кг – ЭФАК., мг/кг) · b, кг/га, (25)
ДN = (17 – 1,0-1,4) · 4,2 = 66-67 кг д. в./га
Прибавка урожая фитомассы пустырника пятилопастного составила в пределах от 2,6-39,5% по сравнению с растениями не удобренных вариантов.
5 Растительная диагностика как метод определения потребности
пустырника пятилопастного в удобрениях
5.1 Связь химического состава целых растений, почвы и удобрений. Уровень элементов в растениях является мерой наличия и потребления растениями физиологически доступных питательных веществ из почвы. Поэтому основная задача при разработке методов химической диагностики применительно к любой сельскохозяйственной культуре состоит в том, чтобы вскрыть зависимость продуктивности растений от их химического состава (Магницкий, 1972; Ермохин, 1983).
В результате исследований данных системы «удобрение-растение», с помощью статистического метода анализа были получены математические модели действия минеральных удобрений (х, мг/кг) на содержание валового азота и фосфора (%) в растениях пустырника пятилопастного по фазам роста и развития:
Отрастание N = 0,024x + 2,75; r = 0,97 (26) Р = 0,002x + 0,40; r = 0,97 (27)
Бутонизация N = 0,014x + 3,25; r = 0,96 (28) Р = 0,001x + 0,35; r = 0,92 (29)
Цветение N = 0,02x + 1,53; r = 0,96 (30) Р = 0,001x + 0,30; r = 0,89 (31)
Уравнения (26-31) показывают величины интенсивности действия 1 кг внесенных азотных и фосфорных удобрений на химический состав растений, которые позволяют наиболее полно диагностировать и рассчитывать дозы удобрений при коррекции питания пустырника пятилопастного в период онтогенеза, используя формулу листового анализа (33) (1995) (табл. 4). Знание коэффициентов «b» дает возможность прогнозировать содержание азота и фосфора в растениях пустырника пятилопастного (ХП, %) в результате применения удобрений по формуле (32):
ХП = ХО + Д · b (32)
где ХО – фактическое содержание элемента питания в контрольных растениях %;
Д – доза удобрений, кг д. в./га;
b – коэффициент интенсивности действия единицы внесенного удобрения на химический состав растения, %.
Таблица 4 – Расчет доз удобрений (Д, кг д. в./га) под пустырник пятилопастный по формуле растительного анализа
Фаза развития | «bN» | «bP» | Формула расчета доз удобрений |
Отрастание Цветение | 0,024 0,017 | 0,002 0,0007 |
|
(33)Примечание: ЭО и ЭФ – оптимальное и фактическое содержание азота и фосфора в растениях для конкретных фаз роста и развития пустырника пятилопастного.
Поскольку удобрения влияют на растения через почву можно сделать вывод о наличии тесной взаимосвязи между химическим составом почвы и растениями пустырника пятилопастного (табл. 5).
Таблица 5 – Взаимосвязь между содержанием общего азота и фосфора в
растениях пустырника пятилопастного (%) по фазам роста и развития от
содержания элементов питания в почве (х, мг/кг) ( гг.)
Фаза развития | В почве, (х) | Уравнение регрессии |
Отрастание | N-NO3 Р2О5 | %N = 0,265x + 2,03; r = 0,98 (34) %Р = 0,008x + 0,04; r = 0,96 (35) |
Бутонизация | N-NO3 Р2О5 | %N = 0,276x + 2,48; r = 0,85 (36) %Р = 0,001x + 0,33; r = 0,56 (37) |
Цветение | N-NO3 Р2О5 | %N = 0,49x + 0,31; r = 0,79 (38) %Р = 0,003x - 0,07; r = 0,68 (39) |
Полученные уравнения и коэффициенты регрессии («b») позволяют ориентировочно прогнозировать химический состав растений в зависимости от содержания элементов питания в надземной массе растения (%) при изменении их концентрации на 1 мг/кг.
5.2 Тканевая диагностика питания в практике применения удобрений. В таблице 6 проведена оценка химического состава растений с учетом формирования продуктивности пустырника пятилопастного.
Таблица 6 – Математические модели связи урожайности сухого вещества
(У, т/га) с содержанием элементов питания в растениях пустырника
пятилопастного ( гг.)
Фаза развития | Уравнение регрессии | |
Неорганические формы (Nн; Pн, мг/100г) | ||
Весеннее отрастание Бутонизация Цветение | У = 0,074Nн - 4,58; У = 0,098Pн + 3,87; У = 0,039Nн – 2,07; У = 0,14Pн + 1,69; У = 0,045Nн - 1,31; У = 0,14Pн + 2,08; | r = 0,95 (40) r = 0,92 (41) r = 0,90 (42) r = 0,96 (43) r = 0,98 (44) r = 0,82 (45) |
Валовые элементы питания (N и P, %) | ||
Весеннее отрастание Бутонизация Цветение | У = 2,19N – 0,46; У = 6,74Р + 3,74; У = 3,58N - 6,05; У = 13,82Р + 1,55; У = 3,13N + 0,73; У = 19,44Р + 0,56; | r = 0,95 (46) r = 0,84 (47) r = 0,92 (48) r = 0,84 (49) r = 0,99 (50) r = 0,91 (51) |
В связи с этим предложены оптимальные уровни содержания и соотношения минеральных форм элементов питания в растениях пустырника пятилопастного с учетом возрастных изменений растительного организма (табл. 7).
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
