На правах рукописи

Шойкин

Олжас Даулетжанович

Диагностика и оптимизация минерального питания

пустырника пятилопастного (Leonurus quinquelobatus Gilib.) на лугово-черноземной почве Западной Сибири

06.01.04 – агрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Тюмень – 2013

Работа выполнена на кафедре агрохимии Омского государственного аграрного университета им.

Научный руководитель –

доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ

Официальные оппоненты:

Грехова Ираида Владимировна,

доктор биологических наук, доцент,

профессор Тюменской государственной

сельскохозяйственной академии

,

кандидат сельскохозяйственных наук,

доцент Алтайского государственного аграрного университета

Ведущая организация:

Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии

сельскохозяйственных наук

Защита состоится «27» марта 2013 г. в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д 220.064.02 при Тюменской государственной сельскохозяйственной академии по адресу:

.

Тел./; Е-mail: *****@***ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменской государственной сельскохозяйственной академии

Автореферат разослан «26» февраля 2013 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета, Литвиненко

кандидат с.-х. наук ___________________ Наталья Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Лекарства из растений с каждым годом приобретают все большую популярность, так как растения не обладают вредным побочным действием, менее токсичны, как правило не вызывают аллергических явлений. В связи с эти надо расширять производство лекарственных средств с целью бесперебойного снабжения лечебно-профилактических учреждений. В настоящее время с ростом спроса на натуральные лекарства ежегодная потребность российских заводов в лекарственном сырье составляет 48 тыс. тонн. Следовательно, возникает необходимость повышения урожайности лекарственных трав, которое можно добиться за счет удобрений.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

В связи с этим особую актуальность приобретают вопросы диагностики и оптимизации минерального питания лекарственных растений, в том числе пустырника пятилопастного (Leonurus quinquelobatus Gilib.), с использованием метода почвенно-растительной оперативной диагностики «ПРОД».

Цель исследований: Разработка научно-обоснованного применения удобрений с использованием системы «ПРОД» под пустырник пятилопастный (Leonurus quinquelobatus Gilib.) на лугово-черноземной почве Западной Сибири.

Задачи исследований:

- выявить действие и последействие расчетных доз удобрений на урожайность и качество пустырника пятилопастного;

- установить взаимосвязь между химическим составом почвы, растений, дозами удобрений, величиной и качеством пустырника пятилопастного;

- разработать оптимальные уровни и соотношения основных элементов питания в лугово-черноземной почве и в растениях пустырника в период онтогенеза для диагностики потребности его в удобрениях;

- определить нормативные количественные показатели выноса основных элементов питания урожаем, коэффициенты использования питательных веществ из почвы (КИП), показатели эффективности удобрений (ПЭУ) и интенсивности действия единицы удобрений на содержание основных элементов питания в почве и растениях;

- дать оценку биоэнергетической и экономической эффективности применения удобрений на основе комплексного метода диагностики минерального питания пустырника пятилопастного.

Научная новизна исследований. Впервые в условиях Западной Сибири на лугово-черноземных почвах выявлены математические закономерности в действии расчетных доз минеральных удобрений на урожайность пустырника пятилопастного. Установлено оптимальное содержание и уравновешенный баланс основных элементов питания в почве и растениях по фазам роста и развития пустырника пятилопастного. Выявлена функциональная зависимость величины урожая пустырника пятилопастного от содержания элементов питания в исследуемых растениях на ранних этапах развития. Определены нормативные показатели: вынос основных элементов питания и коэффициенты их использования из почвы и удобрений, накопления доступного азота под растениями. Установлены показатели интенсивности действия единицы удобрений на содержание основных элементов питания в почве и растениях на лугово-черноземных почвах Западной Сибири.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- оптимальные научно-обоснованные дозы и сочетания удобрений под пустырник пятилопастный;

- оптимальные уровни и соотношения азота, фосфора, калия в почве и в растениях пустырника пятилопастного по фазам роста и развития;

- математические модели режима питания пустырника пятилопастного с использованием основных принципов системы «ПРОД».

Практическая значимость и реализация результатов исследований. На основе агрохимических и физиологических исследований почв и растений получены математические модели, отображающие взаимосвязи содержания N, Р, К в системе «почва-растение», что дает возможность оперативно, с достаточной точностью определять дозы минеральных удобрений для основного внесения и для коррекции режима питания культуры в период вегетации. Полученные модели позволяют в процессе онтогенеза пустырника пятилопастного диагностировать потребность в элементах питания, разработать рекомендации по рациональному применению удобрений и тем самым избегать чрезмерной концентрации химических веществ в почве и растениях, а также снизить затраты на применение удобрений.

Результаты исследований используются в учебном процессе Омского государственного аграрного университета и в работе ФГБУ ЦАС «Омский».

Апробация работы. Основные результаты исследований и положения работы были представлены на: ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов ОмГАУ (Омск, ); VII Областной научно-практической конференции аспирантов и молодых соискателей (Омск, 2010); Всероссийской научно-практической конференции (Омск, 2010); III Всероссийской молодежной научно-технической конференции (Омск, 2010), II Региональной молодежной научно-технической конференции (Омск, 2011), Всероссийских конкурсах на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства Российской Федерации (Новосибирск, 2011; Орел, 2011; Омск, 2012); Международных научно-практических конференциях (Омск, 2010; Кокшетау, 2012).

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 13 работах, в том числе 3 в ведущем научном журнале определенном ВАК. Объем работ 1,48 п. л.

Личный вклад соискателя. Разработка программы и методики исследований, закладка многолетних полевых опытов, химический анализ почвы и растений, учеты и наблюдения в процессе онтогенеза, статистическая обработка данных, их интерпретация проводилась лично соискателем.

Объем и структура диссертации. Материал изложен на 187 страницах. Состоит из введения, семи глав, выводов, рекомендаций производству, содержит 50 таблиц, 36 рисунков, 18 приложений. Библиографический список включает 182 источника, из них 18 на иностранных языках.

Автор выражает искреннюю благодарность за методическое руководство и всестороннюю помощь профессору , а также за ценные советы при проведении исследований и поддержку доценту .

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Биологические особенности пустырника пятилопастного и

диагностика минерального питания растений (обзор литературы)

В обзоре литературы рассмотрены биологические особенности и диагностика минерального питания пустырника пятилопастного, сопряженные с этим проблемы дефицита, избытка и несбалансированности содержания азота, фосфора, калия в почве и пути решения оптимизации минерального питания лекарственной культуры. Показаны подходы к нормированию содержания и действия макроэлементов на основе разработанной системы почвенно-растительной оперативной диагностики «ПРОД».

2 Условия, объекты и методика проведения исследований

Объект исследования – пустырник пятилопастный (Leonurus quinquelobatus Gilib.), почва, минеральные удобрения, связанные в едином комплексе агротехнических мероприятий и метеорологических условий.

Исследования проводили в гг. на опытном поле ФГБОУ ВПО ОмГАУ на лугово-черноземной маломощной малогумусовой тяжёлосуглинистой почве. Агрохимические показатели почвы опытного участка были следующие: содержание гумуса – 5,8%; рН водной вытяжки – 6,6-6,9; сумма поглощенных оснований – 25,1-28,3 мг∙экв/100 г; N-NO3 – 10, P2O5 – 78, и К2О – 180 мг/кг слоя почвы 0-30 см (2%-ная уксуснокислая вытяжка).

Климат района исследований характеризуется как резко-континентальный. Погодные условия в годы проведения исследований складывались по-разному: 2010 г. – теплый и засушливый, 2011 г. – прохладный и влажный, 2012 г. – засушливый и теплый.

Схема опыта: 1. Контроль; 2. N32Р32К17; 3. N49Р32K17; 4. N16P54K17;

5. N32P54K17; 6. N49Р54К17; 7. N32Р32; 8. N32К17; 9. N32Р81; 10. N60.

Опыты с расчетными дозами удобрений гг. закладывали с учетом элементов питания в почве и проведенных ранее ( гг.) полевых опытов с удобрением пустырника пятилопастного. Предшественником культуры был чистый пар. Посев пустырника пятилопастного проводили в третьей декаде мая. Размер и учетная площадь делянки в опыте 10 м2, повторность четырехкратная. Размещение вариантов рендомизированное в два яруса. Формы удобрений: аммиачная селитра, двойной суперфосфат и хлористый калий, способ внесения – вручную с последующей заделкой в почву на глубину 15 см ручным культиватором в период всходов (2010 г.). В 2012 г., в период отрастания культуры, проводилась азотная подкормка всех вариантов, используя метод почвенной диагностики.

Учеты и наблюдения за ростом и развитием растений, отбор растительных образцов и уборка пустырника пятилопастного были приурочены к основным фенологическим фазам развития культуры (период отрастания, фазы бутонизации, цветения (уборка), осеннее отрастание). Содержание сухого вещества определяли весовым методом, уборку проводили вручную сплошным способом с учетной площадки.

Отбор почвенных и растительных образцов в опыте проводили в период весеннего и осеннего отрастания, а также в начале цветения растений. В почвенных образцах содержание N-NO3, подвижного Р2О5 и обменного К2О определяли из одной вытяжки (2%-ная СН3СООН): нитратный азот – с дисульфофеноловой кислотой по Грандваль-Ляжу, фосфор – фотоколориметрически, калий на пламенном фотометре. В растениях по фазам роста и развития определяли содержание валовых форм азота, фосфора и калия из одной вытяжки после ускоренного мокрого озоления по Гинзбургу (ГОСТ ). В свежих растительных образцах нитратный азот (NН), неорганический фосфор (РН) и свободный калий (КС) определяли с помощью 2%-ной уксуснокислой вытяжки по методу Магницкого в модификации Ермохина. С помощью прибора N-тестера получена информация о состоянии питания растений азотом.

Из показателей качества пустырника пятилопастного определяли содержание: витамина С – по Мурри, дубильные вещества (ГОСТ 24027.2-80), каротина и рутина (13496.17-95), общую зольность по методике Государственной фармакопеи (1987). Обработку данных проводили методами дисперсионного, регрессионного и корреляционного анализов с использованием статистических программ для персонального компьютера. Экономическую и биоэнергетическую оценку действия удобрений на урожайность пустырника пятилопастного проводили по , (1994).

3 Диагностика потребности пустырника пятилопастного в удобрениях на основе полевого опыта

3.1 Влияние минеральных удобрений на урожайность пустырника пятилопастного. Изучение действия (2010 г.) и два года последействия ( гг.) удобрений пустырника пятилопастного на лугово-черноземной почве Западной Сибири показало высокую отзывчивость растений на удобрения.

Анализ урожайных данных полевых опытов с удобрениями за гг. показал, что расчетные дозы удобрения обеспечили существенные прибавки урожая от применения азотных удобрений в дозах от 16 до 49 кг д. в./га на фоне Р54К17 (табл. 1). По годам они составили: 42,9-90,5% (2010 г.), 3,9-26,5% (2011 г.), 50-78,9% (2012 г). Средняя максимальная урожайность пустырника пятилопастного за все годы исследований была получена при внесении минеральных удобрений в сочетании N32P54K17 и N49P54K17, соответственно 7,5 и 7,9 т/га, что выше урожая на не удобренном варианте на 38,9 и 46,3%. В сумме за три года она составила 22,6-23,7 т/га, что выше урожая контрольного варианта на 40,4-47,2%. Применение повышенных доз фосфора (Р54-81) на фоне азота и азота-калия увеличивало урожайность на 0,8 и 0,9 т/га (на 12,3 и 13,6%). Эффективность калийных удобрений на фоне NР отсутствовала, что обусловлено высоким содержанием обменного калия в почве. Если полученные прибавки урожайности от внесения расчетных доз удобрений связать с окупаемостью одного кг д. в. урожаем, то максимальное значение этого показа,1-63,3 кг) было при внесении азотно-фосфорных удобрений в дозах N32-49Р54К17.

Таблица 1 – Урожайность абсолютно сухого вещества пустырника

пятилопастного и окупаемость удобрений урожаем в зависимости

от доз и сочетаний минеральных удобрений

Варианты

опыта

Урожайность

общей биомассы, т/га

Средняя урожайность,

т/га

Суммарная

урожайность за 3 года, т/га

Прибавка

Окупаемость

1 кг д. в.

урожаем, кг

Годы

исследований

2010

2011

2012

т/га

%

Контроль

2,1

10,2

3,8

5,4

16,1

-

-

-

N32Р32К17

2,9

11,4

5,5

6,6

19,8

3,7

23,0

45,7

N49Р32K17

2,9

10,7

6,1

6,6

19,7

3,6

22,4

36,7

N16P54K17

3,0

10,6

5,7

6,4

19,3

3,2

19,9

36,8

N32P54K17

3,6

12,2

6,8

7,5

22,6

6,5

40,4

63,1

N49Р54К17

4,0

12,9

6,8

7,9

23,7

6,8

47,2

63,3

N32Р32

2,9

11,6

5,1

6,5

19,6

3,5

21,7

54,7

N32К17

2,8

11,2

5,4

6,5

19,4

3,3

20,5

67,3

N32Р81

3,0

13,0

5,8

7,3

21,8

5,7

35,4

50,4

N60

2,9

11,0

5,2

6,4

19,1

3,0

18,6

50,0

HCP05

0,31

0,42

0,6

Примечание: в 2011 г. урожайность представлена суммарная с двумя укосами, доля первого укоса составляет от 76,7 до 80,4%.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3