Диагностика и оптимизация минерального питания пустырника пятилопастного (Leonurus quinquelobatus Gilib.) на лугово-черноземной почве Западной Сибири (стр. 3 )

Таблица 7 – Оптимальные уровни содержания и соотношения элементов

питания в растениях пустырника пятилопастного по фазам развития

Фаза развития	N	Р	Оптимальное соотношение
1	2	3	1	2	3
Валовое содержание, % абс. сухом веществе
Отрастание	3,76	4,43	3,27	0,59	0,68	0,59	% N ≈ 7 Р ≈ 1,0 К;
Бутонизация	2,91	4,94	2,88	0,35	0,51	0,54	% N ≈ 9 Р ≈ 1,6 К;
Цветение	1,91	2,53	2,38	0,29	0,37	0,51	% N ≈ 6 Р ≈ 1,0 К;
Содержание неорганических форм, мг/100 г
Отрастание	148	224	135	43	44	25	NН ≈ 4,7 РН ≈ 0,32 КС;
Бутонизация	233	285	141	47	37	26	NН ≈ 5,9 РН ≈ 0,47 КС;
Цветение	272	198	144	51	38	27	NН ≈ 5,4 РН ≈ 0,50 КС;

Примечание: 1 – первый, 2 – второй, 3 – третий годы использования культуры.

Разработанная модель диагностики и оптимизации минерального питания пустырника пятилопастного по системе «ПРОД» позволяет прогнозировать действие и последействие удобрений, величину урожая, нагрузку на почву и растения.

5.3 Экспресс-метод химической диагностики питания растений. В исследованиях использован портативный прибор N-тестер. Полученные математические уравнения показывают зависимость между содержанием общего азота в растениях и показаниями N-тестера, что позволяет прогнозировать уровень азота в листьях пустырника пятилопастного (табл. 8).

Таблица 8 – Математические модели связи общего азота в растениях (% N)

пустырника пятилопастного с показаниями N-тестера (NТ) по

годам исследований

Фаза развития	Уравнение регрессии
	Первый год
Бутонизация Цветение (уборка)	%N = 0,004NТ + 0,18; r = 0,93 (52) %N = 0,0032NТ - 0,27; r = 0,85 (53)
	Второй год
Бутонизация Цветение (уборка)	%N = 0,007NТ + 0,60; r = 0,80 (54) %N = 0,0184NТ - 7,59; r = 0,82 (55)
	Третий год
Цветение (уборка)	%N = 0,0125NТ - 5,88; r = 0,99 (56)

Использование N-тестера позволяет без предварительного химического анализа растений диагностировать эффективность азотных удобрений с дополнительным использованием сбалансированного питания азота и фосфора.

6 Диагностика качества урожая пустырника пятилопастного

В растениях (фаза цветения) была установлена зависимость содержания дубильных веществ (Д, %) и витамина С (С, %) от доз азотных удобрений (х, кг/га), в пределах 49 кг д. в./га по фону Р54К17 (уравнения 57-62):

а) в год действия удобрений (2010):

Д = 9,51 + 0,028x; r = 0,78 (57) С = 6,42 + 0,053x; r = 0,91 (58)

б) в первый (2011) и второй (2012) годы последействия:

Д = 4,77 + 0,023x; r = 0,92 (59) Д = 6,36 + 0,031x; r = 0,85 (60)

С = 9,70 + 0,08x; r = 0,87 (61) С = 8,05 + 0,03x; r = 0,51 (62)

Существует тесная связь между общим азотом в растениях пустырника пятилопастного (х, %) и процентным содержанием дубильных веществ в надземной массе в фазу цветения (уравнения 63-66):

а) в год действия удобрений (2010):

Д = 4,55 + 3,263x; r = 0,73 (63)

б) в первый (2011) и второй (2012) годы последействия:

Д = 2,63 + 1,264x; r = 0,83 (64) Д = 4,79 + 1,18x; r = 0,89 (65)

в) в среднем за годы исследований ():

Д = 4,57 + 1,534x; r = 0,90 (66)

Установлено, что с увеличением азота в растениях в фазу цветения на 1% – увеличивается содержание дубильных веществ на 1,53%. Следовательно, используя данное уравнение (66) можно прогнозировать содержание дубильных веществ в растениях к периоду цветения в зависимости от обеспеченности его азотом.

Применяемые дозы и сочетания удобрений в процессе действия и последействия не способствовали увеличению общей золы в растениях пустырника пятилопастного по сравнению с контролем, что является положительным.

Исследование показало, что лекарственное сырье богато витамином С (7,57-10,54 мг%), дубильными веществами (4,9-11,2%), рутином (10,4-21,7%) и каротином (до 43,5 мг/кг).

Прогноз биологического качества урожая является третьим звеном разработанной системы почвенно-растительной оперативной диагностики («ПРОД»). Использование данного метода позволяет диагностировать и управлять процессом минерального питания и биологическим качеством растениеводческой продукции.

7 Биоэнергетическая и экономическая оценка эффективности применения минеральных удобрений под пустырник пятилопастный

Применение удобрений энергетически эффективно, так как энергоотдача превышает единицу (КПД). На лучших вариантах N32Р54K17 и N49Р54K17 получено 1,6 и 1,4 единицы энергии, содержащейся в прибавке урожая от действия минеральных удобрений.

Дозы азотных удобрений на повышенном фосфорном фоне (Р54) способствовали увеличению урожайности пустырника пятилопастного, вследствие чего максимальная прибыль (152697 руб/га) при самом высоком уровне рентабельности (255%) получена на варианте N49Р54К17, на втором месте вариант N32Р54К17 (124958 руб/га), уровень рентабельности составил 233%. В целом практически все применяемые расчетные дозы и сочетания минеральных удобрений были экономически выгодными и целесообразными.

ВЫВОДЫ

1. На лугово-черноземной почве в условиях Западной Сибири установлены оптимальные дозы минеральных удобрений (N49Р54К17) под пустырник пятилопастный (Leonurus quinquelobatus Gilib.), при содержании в слое почвы 0-30 см нитратного азота – 1,2-17,0; подвижного фосфора – 48-72; обменного калия – 115-144 мг/кг (2%-ная СН3СООН вытяжка). Суммарная урожайность за гг. от действия и последействия азотно-фосфорно-калийных удобрений на этом варианте составила 23,7 т/га, что выше контрольного на 47,2%. Каждый килограмм внесенного азота и фосфора в почву дополнительно давал 63,3 кг урожая сухого вещества пустырника пятилопастного. Установлено, что однократное внесение расчетных доз и сочетаний минеральных удобрений продолжает оказывать свое положительное последействие на урожайность пустырника в течение двух лет, и позволяет получить дополнительно сбор сухого вещества от 2,7-3,0 т/га. Проведение необходимой азотной подкормки (третий год жизни культуры) на основе почвенной диагностики увеличивало урожайность от 0,7 до 2,9 т/га.

2. На основе выявленной математической связи в системе «почва-удобрение» установлены коэффициенты интенсивности действия единицы поступившего элемента удобрений на химический состав почвы, «b» мг/кг («bN» – 0,25 ; «bР2О5» – 0,28), и на основе этого предложены формулы (19, 20) для прогнозирования содержания N-NО3, Р2О5 в почве и расчета доз удобрений.

3. Установлена зависимость формирования урожайности общей биомассы пустырника пятилопастного от содержания подвижных форм азота и фосфора в слое почвы 0-30 см (уравнения 21, 22), что создало предпосылки к разработке оптимальных уровней содержания и соотношения N-NО3, Р2О5 в почве для конкретных величин урожая с учетом возрастных изменений культуры.

4. Разработаны агрохимические и физиологические характеристики эффективности применения азотных и фосфорных удобрений под лекарственную культуру – пустырник пятилопастный на лугово-черноземной почве: коэффициенты использования элементов из почвы (КИП, %): N-NO3 – 93; P2O5 – 20; K2O – 37; показатель эффективности удобрений (ПЭУ, %): N – 75,0; Р – 38,0; нормативы потребления (кг/т зеленой массы) N – 23,0; P2O5 – 7,7; K2O – 29,6; показатель обогащения почвы биологическим азотом в процессе онтогенеза (NМ – 177,2 кг/га); коэффициенты интенсивности действия поступивших элементов питания в почву на химический состав растений, мг/кг: «bN» – 0,18; «bР» – 0,003. Использование данных характеристик позволяет прогнозировать действие удобрений на химический состав растений и проводить коррекцию в питании, используя формулу листового анализа.

5. Установлены оптимальные уровни содержания азота, фосфора, калия в почве, растениях и листьях пустырника пятилопастного, как агрохимические и физиологические характеристики сбалансированного оптимального питания растений при получении качественной продукции.

6. Применение азотно-фосфорных удобрений под пустырник пятилопастный с учетом содержания элементов питания в почве и потребности растительного организма в них способствует формированию высокого урожая в количественном и качественном отношении. Выявленные функциональные зависимости между дозами удобрений, дубильных веществ, витамина С, содержанием азота в растениях (листьях) в фазу цветения позволяют по формулам растительного анализа прогнозировать содержание их в урожае.

7. Установлена высокая биоэнергетическая эффективность применения минеральных удобрений под пустырник пятилопастный (η=1,4-1,6). Не смотря на высокие затраты, связанные с применением удобрений, использование нормативных агрохимических и физиологических показателей комплексной системы «ПРОД» при внесении удобрений – прибыль за счет удобрений составила 152,697 тыс. руб., рентабельность на лучших вариантах от 233 до 255%.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

Для получения максимальных урожаев высокого качества пустырника пятилопастного на лугово-черноземной почве используя комплексный метод почвенно-растительной оперативной диагностики (система «ПРОД») следует:

- обеспечить оптимальный состав и соотношение элементов питания в почве:

а1) N-NO3 – 16-17; Р2О5 – 48-50 мг/кг; б1) Р2О5 ≈ 2,9-3,1 N-NO3 ≈ 0,2 К2О;

а2) N-NO3 – 3,2-3,5; Р2О5 – 68-70 мг/кг; б2) Р2О5 ≈ 20-22 N-NO3 ≈ 0,5 К2О;

а3) N-NO3 – 1,2-1,3; Р2О5 – 70-72 мг/кг; б3) Р2О5 ≈ 55-60 N-NO3 ≈ 0,7 К2О,

где: а1 и б1 – первый, а2 и б2 – второй, а3 и б3 – третий годы жизни культуры;

- учитывать коэффициенты использования из почвы: N-NO3 = 93; P2O5 = 20; K2O = 37% и нормы потребления элементов питания, кг/т зеленой массы азота – 23,0; фосфора – 7,7; калия – 29,6;

- поддерживать оптимальные уровни содержания и уравновешенный баланс (N, Р, К) в растениях пустырника пятилопастного по фазам развития:

Фаза развития	N	Р	Оптимальное соотношение
1	2	3	1	2	3
Валовое содержание, % абс. сухом веществе
Отрастание	3,76	4,43	3,27	0,59	0,68	0,59	% N ≈ 7 Р ≈ 1,0 К;
Бутонизация	2,91	4,94	2,88	0,35	0,51	0,54	% N ≈ 9 Р ≈ 1,6 К;
Цветение	1,91	2,53	2,38	0,29	0,37	0,51	% N ≈ 6 Р ≈ 1,0 К;
Содержание неорганических форм, мг/100 г
Отрастание	148	224	135	43	44	25	NН ≈ 4,7 РН ≈ 0,32 КС;
Бутонизация	233	285	141	47	37	26	NН ≈ 5,9 РН ≈ 0,47 КС;
Цветение	272	198	144	51	38	27	NН ≈ 5,4 РН ≈ 0,50 КС;

Примечание: 1 – первый, 2 – второй, 3 – третий годы использования культуры.

Использовать формулы расчета доз удобрений, кг/га:

- для основного внесения:

ДN-NO3 = (СОПТ. – СФАК.) / 0,25, кг/га

ДP2O5 = (СОПТ. – СФАК.) / 0,28, кг/га

- для коррекции питания в период вегетации:

;

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ

1. Ермохин связи между химическим составом растений и урожаем пустырника пятилопастного / , , // Плодородие. 2012. № 4 (66). С. 35-37.

2. Ермохин и практические связи доз применяемых удобрений с химическим составом почвы при возделывании лекарственного пустырника пятилопастного / , , // Омский научный вестник. 2012. № 1 (108). С. 154-155.

3. Ермохин наиболее эффективных доз и сочетания минеральных удобрений под пустырник пятилопастный (Leonurus quinquelobatus Gilib.) / , // Омский научный вестник. 2012. № 1 (108). С. 156-158.

Публикации в других изданиях

4. Журавкина оценка влияния минеральных удобрений на урожайность пустырника пятилопастного (Leonurus quinquelobatus) / , , // Россия молодая: передовые технологии – в промышленность: Мат. Всерос. молодеж. конф. Омск, 2009. Кн. 5. С. 105-109.

5. Влияние минеральных удобрений на урожайность и качество пустырника пятилопастного / // Студент и аграрная наука: Мат. пятого университетского конкурса на лучшую науч. работу. Омск, 2009. С. 242-245.

6. Влияние минеральных удобрений на урожайность пустырника пятилопастного (Leonurus quinquelobatus Gilib.) / , // Современные проблемы агрохимии, почвоведения и экологии Омской области: Мат. Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 45-летию фак-та агрохимии, почвоведения и экологии. Омск, 2010. С. 44-47.

7. Влияние минеральных удобрений на урожайность и качественный состав пустырника пятилопастного (Leonurus quinquelobatus Gilib.) / // Диагностика и управление минеральным питанием растений: Мат. Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 75-летию со дня рождения д. с.-х. н., заслуженного деятеля науки РФ . Омск, 2010. С. 268-272.

8. Оптимизация минерального питания – способ интенсификации возделывания лекарственных трав в культуре / [и др.] // Россия молодая: передовые технологии – в промышленность: Мат. III Всерос. молодеж. науч.-техн. конф. Омск, 2010. Кн. 2. С. 238-241.

9. Оптимизация минерального питания – способ промышленного выращивания лекарственных трав / , , // Омский регион – месторождение возможностей: Мат. науч.-техн. конф. Омск, 2011. С. 343-344.

10. Ермохин оптимизации минерального питания при выращивании многолетних лекарственных трав: Ин. листок № / , // Ом. ЦНТИ. Омск, 2012. 4 с.

11. Диагностика потребности пустырника пятилопастного в удобрениях на основе полевого опыта / // Инновационные технологии и разработки в агропромышленном комплексе: Мат. Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 50-летию КГУ им. Ш. Уалиханова и памяти Смаг2. С. 95-98.

12. Эффективность использования расчетных доз азотных удобрений на урожайность общей биомассы пустырника пятилопастного / , // Экологическая безопасность живых систем: Мат. науч.-практ. семинара. Омск, 2012. С. 75-78.

13. Ермохин математических моделей связи в системе «почва-удобрение-урожай» пустырника пятилопастного (Leonurus quinquelobatus Gilib.) в условиях Омского Прииртышья / , // Проблема безопасности. Технологии и управления: Мат. науч.-практ. конф. Омск, 2012. С. 71-75.