Диагностика минерального питания кукурузы на каштановой почве Саратовского Заволжья

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Диагностика минерального питания кукурузы на каштановой почве Саратовского Заволжья

Специальность 06.01.04. - агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Белоголовцев Виктор Петрович

Саратов 2009

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» в 2004-2007 гг.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Пронько Виктор Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Чуб Майя Павловна

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Данилов Александр Никифорович

Ведущая организация - Федеральное государственное научное учреждение РосНИИСК «Россорго»

Защита диссертации состоится 11 июня 2009 года в 13 часов на заседании диссертационного совета Д.220.061.05 при Саратовском государственном аграрном университете им. Н.И. Вавилова по адресу: 410012, Саратов, Театральная площадь, 1, СГАУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ».

Автореферат разослан 11 мая 2009 года

Ученый секретарь диссертационного совета Н.А. Пронько

кукуруза минеральный урожайность

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Создание прочной кормовой базы животноводства всегда было и остается одной из основных задач растениеводства. Реализация постановления правительства Саратовской области по интенсификации животноводства и доведения поголовья всех видов скота до уровня 1990 года зависит от увеличения производства кормов, особенно на возрождаемых орошаемых землях заволжской зоны.

Повышение урожайности сельскохозяйственных культур, в том числе кукурузы, и получение необходимого качества продукции возможно только при использовании удобрений, на основе комплексной почвенно-растительной диагностики минерального питания растений.

Особую актуальность решение данной проблемы приобретает применительно к орошаемым каштановым почвам Саратовского Заволжья, поскольку вопросы почвенной и растительной диагностики орошаемой кукурузы здесь не исследовались.

Цель исследований. Целью исследований являлось установление зональных показателей оптимального содержания в растениях кукурузы азота и фосфора по фазам роста и развития, а также доступных форм питательных веществ в почве, обеспечивающих получение высоких урожаев зерна с хорошими кормовыми качествами, и методов корректировки системы удобрения на основе комплексной почвенной и растительной диагностики минерального питания.

Задачи исследований:

1. Установление оптимальных уровней содержания в почве доступных форм питательных элементов, затрат удобрений для их достижения, а также взаимосвязей уровней плодородия с урожаем с целью раннего прогнозирования урожайности и качества продукции.

2. Определение влияния удобрений на концентрацию основных элементов питания в растениях кукурузы, установление индексов обеспеченности азотом и фосфором и в связи с этим нахождение возможностей прогнозирования урожая и его качества задолго до уборки.

3. Расчет коэффициентов использования растениями азота и фосфора из почвы и удобрений, расчет выноса этих элементов с единицей урожая, расчёт коэффициентов водопотребления.

4. Проведение энергетической и экономической оценки систем удобрения, способствующих получению высокого и качественного урожая зерна кукурузы.

Научная новизна. Впервые на орошаемой каштановой почве Заволжья с использованием методов почвенной и растительной диагностики установлены оптимальные уровни содержания в почве и растениях элементов питания, обеспечивающих получение до 7,0 т/га высококачественного зерна, а также определены нормативы затрат удобрений для достижения этого уровня.

Установлены тесные корреляционные зависимости между содержанием в почве доступных форм азота и фосфора и урожаем кукурузы, а также между концентрацией этих элементов в растениях по фазам роста и развития и урожаем, что позволяет прогнозировать его величину и качество.

Определены затраты удобрений на создание единицы урожая и коэффициентов использования питательных веществ из почвы и удобрений.

Практическая значимость работы. По результатам выполненных исследований предложены методы расчета доз для системы удобрения и их корректировки на основании результатов анализов почвы, а также растений по фазам роста и развития, обеспечивающие оптимизацию условий минерального питания и получение 7,0 т/га зерна кукурузы.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на международных научно-практических конференциях: Вавиловские чтения 2008, посвященной 95-летию Саратовского ГАУ им. Н.И.Вавилова, (Саратов, 2008), «Развитие инновационного потенциала агропромышленного производства, науки и аграрного образования ДонГАУ» (п. Персиановский Ростовской области, 2009), научно-практической конференции «Инновационные технологии в растениеводстве», посвященной 55-летию агрономического факультете Мичуринского ГАУ (Мичуринск, 2009), научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Саратовского государственного агроуниверситета им. Н.И.Вавилова (Саратов 2007, 2008)

Реализация результатов исследований. Разработанные системы удобрения внедрены в КФХ «Русь» и ИП «Седова» Питерского района Саратовской области на площади 10 и 8 га. Урожайность составила 81-79% к расчетной. Прибавка урожая зерна была в пределах 2,6 - 2,5 т/га. Условный чистый доход составил 5512 - 4048 руб/га.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ общим объёмом 1,24 п.л. в том числе авторских 0,86 п.л. из которых одна в реферируемом журнале по перечню ВАК России.,

Основные положения, выносимые на защиту:

- в результате применения минеральных удобрений в каштановой почве повышается содержание подвижных форм питательных веществ и общих форм азота и фосфора в растениях;

- под влиянием минеральных удобрений увеличивается вынос с урожаем азота на 7-24%, фосфора на 9-28%;

- оптимизация агрохимических свойств орошаемой каштановой почвы позволяет повысить урожай зерна кукурузы, улучшить его качество и снизить коэффициент водопотребления.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 7 глав экспериментальной части, выводов, предложений производству, списка использованной литературы и приложений. Она изложена на 112 страницах компьютерного текста, включает 24 таблицы и 24 рисунка в основном тексте, 14 таблиц в приложении. Список использованной литературы включает 145 наименований, в том числе 9 иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в 2004-2007 годах на орошаемой каштановой тяжелосуглинистой карбонатной почве Саратовского Заволжья на полях КФХ «Русь» Питерского района Саратовской области. Содержанием гумуса 2,31-2,39 % в слое 0-40 см, нитратного азота к моменту посева содержалось 9,9-10,7 мг/кг почвы в слое 0-60 см, подвижного фосфора 12,1-12,7 мг/кг (по Мачигину) в слое 0-30 см, обменного калия 360-390 мг/кг; плотность почвы в слое 0-30 см 1,26-1,28 г/см³ . рНсол.- 7,3. Таким образом, почва характеризуется низкой обеспеченностью нитратным азотом и подвижным фосфором и высокой - обменным калием.

Объектами исследований были: кукуруза гибрид Коллективный 160 ТВ и почва каштановая тяжелосуглинистая. Полевые опыты осуществлялись в 6-польном зерно-травопропашном севообороте, предшественником во все годы исследований была яровая пшеница. Площадь каждой делянки была 85 м², учетной - 60 м², повторность 4-х кратная, варианты в повторениях размещали систематическим методом в 4 яруса. Удобрения в виде аммиачной селитры, простого гранулированного суперфосфата и аммофоса вносились под основную обработку почвы, калийные удобрения не вносились вследствие высокой обеспеченности почвы обменным калием.

Норма высева 80 тысяч всхожих семян на 1 га, уборка початков производилась вручную во всех повторностях с последующим обмолотом зерна.

Сроки поливов устанавливали по состоянию влажности почвы, не допуская снижения ее менее 70% НВ в слое 0-60 см от всходов до 10-11 листьев, затем до потемнения нитей початков - не ниже 80% НВ и далее 70% НВ до восковой спелости зерна. Влажность почвы определялась термостатно-весовым способом.

Фенологические наблюдения и биометрические измерения проводили по Методическим указаниям по проведению полевых опытов с кормовыми культурами (ВНИИ кормов.1987), определяли прирост надземной массы весовым методом по пробному снопу, содержание протеина, крахмала, жира, клетчатки.

В почвенных образцах определяли гумус по Тюрину, легкогидролизуемый азот по Тюрину и Кононовой, нитратный азот - ионометрическим методом с помощью переносной лаборатории «Диагностика» в слое почвы 0-60 см, подвижный фосфор по методу Мачигина в 1% углеаммонийной вытяжке в слое 0-30 см.

При химическом анализе растений общий азот и фосфор определяли в одной навеске методом мокрого озоления в серной кислоте с перекисью водорода: азот - по Кьельдалю, фосфор - колориметрически. Содержание протеина высчитывали перемножением показателя общего азота на коэффициент 6,25, содержание жира - методом обезжиренного остатка по А.Н.Лебедянцеву и С.В.Рушковскому.

Статистическая обработка экспериментальных данных проводилась по методике Б.А.Доспехова и программам дисперсионного и регрессионного анализов на персональном компьютере и программам ВЦ НИИСХ Юго-Востока.

Учет экономической и энергетической эффективности в опытах проводили по «Инструкции и нормативам по определению экономической и энергетической эффективности применения удобрений» (1987) в ценах 2007 года. Расчет энергетической эффективности применения удобрений проводился по методике В.Г. Минеева («Агрохимия», 2004).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ

Наши исследования показали, что содержание нитратного азота в почве в слое 0-60 см во всех вариантах увеличивалось от посева до всходов (рис.1).

Установлено, что содержание нитратного азота в почве возрастало пропорционально внесенным дозам азотных удобрений и между этими показателями существует тесная корреляционная зависимость. Это подтверждается уравнением регрессии Y=11,2 + 0,0885N, R=0,982± 0,092, где Y- количество нитратного азота в почве, мг/кг, N- доза азота удобрения, кг/га действующего вещества, R² -коэффициент детерминации.

В среднем за годы исследований концентрация N-NO₃ в слое 0-60 см повышалась на 1 мг/кг почвы от внесения 7,5-9,5 кг действующего вещества азотных удобрений на фоне возрастающих доз фосфорных, при внесении одного азотного удобрения норматив составлял уже 10,7-11,7 кг/мг. Между урожаем зерна кукурузы и содержанием нитратного азота в почве перед посевом имеется тесная положительная взаимосвязь, которая описывается уравнением регрессии второго порядка: У=2,622+0,155N-0,001N²при R²=0,904, где Y-урожай, т/га, N -содержание нитратного азота в почве, мг/кг почвы в слое 0-60 см. В последующие фазы также отмечена тесная положительная взаимосвязь.

На основании теоретических кривых графиков зависимости урожайности кукурузы от содержания в почве нитратного азота в разные фазы роста и развития растений определены оптимальные уровни содержания его для достижения запланированного урожая зерна (табл. 1).

Таблица 1 Оптимальные уровни содержания нитратного азота, обеспечивающие достижение планируемого урожая (Среднее за 2004-2007 гг.)

Планируемая урожайность, т/га	Содержание нитратного азота в почве, мг/кг в слое 0-60 см
	Перед посевом	всходы	5-6 листьев
3,5	6,0	7,2	7,6
3,5…4,0	6,0…9,4	7,2…11,7	7,6…12,1
4,0…5,0	9,4…16,8	11,7…21,0	12,1…22,0
5,0…6,0	16,8…26,0	21,0…32,2	22,0…33,9
6,0…7,0	26,0…39,1	32,2…47,2	33,9…50,9

При содержании нитратного азота ниже требуемого уровня, соответствующего планируемой урожайности, расчет доз азотных удобрений следует проводить по методу доведения до оптимума (МДОП). Для этого используется формула ВИУА: D = [(Nопт. - Nисх.)*Н, где D- расчетная доза азота удобрений, кг/га действующего вещества, Nисх.- исходное содержание N-NO₃ в слое 0-60 см, мг/кг, Nопт. - содержание нитратного азота в слое 0-60 см, обеспечивающее получение запланированного урожая, мг/кг почвы, Н- норматив затрат действующего вещества удобрения на увеличение содержания нитратного азота на 1 мг в килограмме почвы.

Как установлено в наших опытах, при совместном внесении азотных и фосфорных удобрений этот норматив составил в зависимости от доз и соотношений азота и фосфора, в среднем по годам исследований 7,5-9,5 кг/мг, при внесении только одного азотного удобрения этот норматив составил 10,7-11,7 кг/мг.

Установлена прямая пропорциональная зависимость между дозами фосфорных удобрений и содержанием подвижного фосфора в почве, которая описывается для первого срока отбора почвы (перед посевом) уравнением регрессии Y=15,72 + 0.01P при R²=0,997, где Y- содержание подвижной Р₂О₅, мг/кг почвы, Р - доза фосфора удобрения, кг/га д.в., R²- коэффициент детерминации. Отдельное внесение фосфорного удобрения в дозе 40 кг/га д.в. способствовало увеличению содержания подвижного фосфора в почве перед посевом на 4,2 мг/кг. Расчет показывает, что для повышения содержания доступного фосфора на 1 мг/кг каштановой почвы в слое 0-30 см требуется внести в среднем 9,8 кг/га д.в. удобрения. При совместном внесении фосфорных удобрений с азотными норматив затрат фосфора на увеличение содержания подвижной Р₂О₅ снижается и составляет в зависимости от доз азота и фосфора 5,0-7,8 кг/мг. В наших исследованиях установлена тесная положительная зависимость между содержанием подвижного фосфора в почве во все сроки определения и продуктивностью кукурузы, что позволило установить оптимальные уровни содержания подвижного фосфора в почве для обеспечения планируемой урожайности (табл. 2).



Таблица 2 Оптимальные уровни содержания подвижного фосфора в почве, обеспечивающие получение запланированного урожая ( Среднее за 2004-2007 гг.)

Планируемая урожайность, т/га	Содержание подвижной P2O5 в почве, мг/кг в слое 0-30 см
	перед посевом	всходы	5-6 листьев
3,5	12,3	13,4	12,6
3,5…4,0	12,3 …14,2	13,4…15,5	12,6…14,4
4,0…5,0	14,2…18,9	15,5…20,5	14,4…19,2
5,0…6,0	18,9…24,7	20,5…26,8	19,2…24,7
6,0…7,0	24,7…32,3	26,8…34,9	24,7…33,3

Чтобы получить запланированный урожай в случае содержания фосфора ниже оптимального уровня необходимо довести его до такового внесением удобрений. Для этого надо иметь показатель сдвига содержания подвижного фосфора на 1 мг/кг почвы в расчётном слое от внесенных 100 кг/га действующего вещества фосфорного удобрения.

В наших опытах этот норматив затрат удобрения для каштановой тяжелосуглинистой почвы установлен в среднем в 9,8 кг д.в. на 1 га, или увеличение содержания Р₂О₅ от 100 кг/га действующего вещества удобрения составляет в среднем 10,2 мг/кг почвы.

Таким образом, выявленные закономерности и тесные зависимости между содержанием доступных растениям форм питательных веществ в почве и урожайностью кукурузы, а также установленные уровни оптимального содержания нитратного азота и подвижного фосфора в почве в диагностируемых слоях и нормативы затрат удобрений для их достижения дают практическим работникам возможность прогнозировать и, внося удобрения, получать запланированные урожаи.

СОДЕРЖАНИЕ АЗОТА И ФОСФОРА В РАСТЕНИЯХ

Результаты наших опытов показали, что применение различных доз и соотношений азотно-фосфорных удобрений, в значительной степени изменяя эффективное плодородие почвы, положительно влияло на вариабельность содержания азота и фосфора в растениях кукурузы.

В динамике азота в биомассе кукурузы по основным фазам роста и развития установлено максимальное его содержание в начальные фазы со снижением к уборке (рис.2.). Удобрения способствовали повышению концентрации общего азота в биомассе кукурузы уже с начальных фаз роста и развития.

Преимущественное влияние на эту картину оказывали азотные удобрения, повышая содержание азота в фазу 5-6 листьев на 0,25 - 0,56% (абсолютных) от N70-N210. Фосфорные удобрения также изменяли этот показатель, но уже в меньшей степени - на 0,09 - 0,20 % от P40-P120.

Результаты регрессионного анализа показывают, что между концентрацией общего азота в растениях кукурузы и содержанием нитратного азота в почве существует тесная корреляционная зависимость, описываемая уравнениями регрессии: в фазу 5-6 листьев от содержания N-NO₃ перед посевом - Y=3,225+0,047N при R²=0,965, перед уборкой от

содержания N-NO₃ перед посевом - Y=0,721+0,011N при R²=0,967, где Y-содержание общего азота в растении, % , N - содержание нитратного азота в почве, мг/кг почвы, R² - коэффициент детерминации. В другие фазы теснота зависимости также достаточно высокая, что позволяет прогнозировать содержание азота в продукции задолго до уборки и, при необходимости, корректировать азотное питание растений внесением удобрений. Установлена также тесная математическая зависимость урожая зерна кукурузы от содержания общего азота в растениях по фазам роста и развития, что выражается уравнениями:

фаза 5-6 листьев - Y= - 3,952 + 2,197N, R²=0,79,

фаза 9-10 листьев - Y= -3,408 +2,138N, R²=0,78,

вымётывание -Y= - 3,417 + 5,89N, R²=0,77,

где Y - урожайность, т/га, N - содержание общего азота, %, R²- коэффициент детерминации. Построенные на основе этих уравнений графики позволили установить оптимальные уровни содержания общего азота в растениях, обеспечивающие получение запланированных величин урожайности (табл.3).

Таблица 3 Оптимальное содержание общего азота в растениях, обеспечивающее получение запланированного урожая зерна (среднее за 2004-2007 гг.)

Планируемая урожайность, т/га	Содержание общего азота, в % на абс. сухое вещество
	5-6 лист	9-10 лист	вымётывание
3,5	3,47	3,08	1,21
3,5…4,0	3,47…3,63	3,08…3,20	1,21…1,32
4,0…4,5	3,63…3,77	3,20…3,33	1,32…1,37
45…5,0	3,77…3,94	3,33…3,48	1,37..1,43
5,0…5,5	3,94…4,12	3,48…3,65	1,43…1,49
5,5…6,0	4,12…4,34	3,65…3,84	1,49…1,56
6,0…6,5	4,34…4,62	3,84…4,08	1,56…1,68
6,5…7,0	4,62…5,21	4,08…4,55	1,68…1,92

Для доведения содержания общего азота до требуемого для определенного уровня урожая необходимо внести азотное удобрение с учетом норматива затрат его на изменение содержания на 0,01%. В наших опытах этот норматив установлен: для внесения в фазу 5 -6 листьев - 2,5 -2,8 кг/га, в фазу 9 -10 листьев -2,8 -3,2 кг/га, в фазу выметывания султана - 7,0 -7,8 кг/га действующего вещества. Из приведенных значений затрат видно, что наиболее экономное расходование удобрения будет в начальные фазы роста и развития растений.

Анализом динамики общего фосфора в биомассе кукурузы по основным фазам роста и развития установлено максимальное его содержание в начальные фазы со снижением к уборке.

Внесенные удобрения способствовали повышению концентрации общего фосфора в биомассе кукурузы уже с начальных фаз роста и развития. Преимущественное влияние на этот показатель оказывали фосфорные удобрения, повышение содержания фосфора от дозы Р120 в фазу 5-6 листьев составило 0,30% (абсолютных). Азотные удобрения в дозе N140 также изменяли этот показатель, но уже в меньшей степени - на 0,11 %.

Результаты корреляционно-регрессионного анализа показывают, что между концентрацией общего фосфора в растениях кукурузы и содержанием подвижного фосфора в почве существует тесная корреляционная зависимость, описываемая уравнениями регрессии: в фазу 5-6 листьев от содержания подвижной Р₂О₅ перед посевом - Y=0,717+0,019Р при R²=0,859, перед уборкой от содержания Р₂О₅ перед посевом - Y=0,445+0,0092Р при R²=0,832, перед уборкой от содержания подвижного фосфора в фазу всходов, когда наблюдалось его максимальное содержание - Y=0,439+0,0089Р при R²=0,837, где Y-содержание общего фосфора в растении, %, Р - содержание подвижного фосфора, мг/кг почвы, R² - коэффициент детерминации. В другие фазы теснота зависимости также достаточно высокая, что позволяет прогнозировать содержание фосфора в продукции задолго до уборки и, при необходимости, корректировать фосфорное питание растений внесением удобрений.

Установлена также тесная математическая зависимость величины урожая зерна кукурузы от содержания общего фосфора в растениях по фазам роста и развития, что выражается уравнениями третьего порядка:

фаза 5-6 листьев - Y= - 9,006 + 14,488Р - 4,971Р², R=0,949±0,079,

фаза 9-10 листьев - Y= - 45,553+86,24Р-40,541Р², R=0,821±0,143,

где Y - урожайность, т/га, Р - содержание общего фосфора, % на сухое вещество, R- коэффициент корреляции. Построенные на основе этих уравнений графики позволили установить оптимальные уровни содержания общего фосфора в растениях, обеспечивающие получение запланированных величин урожайности (табл.4).

Таблица 4 Оптимальное содержание общего фосфора в растениях, обеспечивающее получение запланированного урожая зерна (среднее за 2004-2007 гг.)

Планируемая урожайность, т/га	Содержание общего фосфора, в % на сухое вещество
	сроки отбора образцов растений
	5-6 листьев	9-10 листьев	вымётывание
3,5	0,89	0,77	0,56
3,5…4,0	0,89…0,93	0,77…0,83	0,56…0,61
4,0…4,5	0,93…0,97	0,83…0,87	0,61…0,65
4,5…5,0	0,97…1,01	0,87…0,94	0,65…0,70
5,0…5,5	1,01…1,07	0,94…1,01	0,70…0,75
5,5…6,0	1,07…1,13	1,01…1,07	0,75…0,81
6,0…6,5	1,13…1,22	1,07…1,14	0,81…0,87
6,5…7,0	1,22…1,26	1,14…1,22	0,87…0,93

Для доведения содержания общего фосфора до требуемого для определенного уровня урожая необходимо внести фосфорное удобрение с учетом норматива затрат его на изменение содержания на 0,01%. В наших опытах этот норматив установлен: для внесения в фазу 5 -6 листьев - 4,0-6,0 кг/га, в фазу 9 -10 листьев -4,4-6,3 кг/га, в фазу вымётывания султана -6,7-9,2 кг/га действующего вещества.

УРОЖАЙ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА КУКУРУЗЫ

Результаты наших опытов (табл. 5) показали, что азотные и фосфорные удобрения при отдельном внесении оказывали практически одинаковое воздействие на величину прибавки урожая зерна (1,06 и 1,10 т/га от N70 и P40 соответственно при урожае на контроле 3,37т/га).

Совместное применение азотных и фосфорных удобрений в различной степени обеспечивало прибавку урожая в зависимости от доз и соотношений азота и фосфора. Удобрения в различных сочетаниях азота и фосфора увеличивали прибавку на 1,9-3,38 т/га. Внесение удобрений в расчете на урожайность 8,0 т/га обеспечило в среднем за четыре года урожай с 84% вероятностью.

Влияние минеральных удобрений проявилось и на качестве зерна.

Они увеличивали содержание протеина в зерне в зависимости от доз и видов удобрений на 1,9-5,8% (абсолютных) при значении на контроле 9,1%.

Таблица 5 Влияние удобрений на урожай зерна кукурузы

Варианты опыта	Урожай зерна, т/га	Прибавка урожая
	годы исследований	Среднее из 4-х лет	т/га	в % к контролю
	2004	2005	2006	2007
Контроль	3,17	3,52	3,74	3,04	3,37
N70	4,34	4,54	4,64	4,18	4,43	1,06	31
N140	4,68	4,96	5,23	4,46	4,83	1,46	43
N210	4,88	5,00	5,15	4,60	4,91	1,54	46
P40	4,39	4,55	4,68	4,24	4,47	1,10	32
P80	4,67	4,93	5,10	4,36	4,77	1,40	41
P120	4,72	4,97	5,25	4,47	4,85	1,48	44
N70P40	5,20	5,34	5,57	5,02	5,28	1,91	57
N70P80	5,35	5,52	5,79	5,23	5,47	2,10	62
N70P120	5,50	5,70	5,94	5,46	5,65	2,28	68
N140P40	5,68	5,94	6,14	5,59	5,84	2,47	73
N140P80	5,90	6,13	6,32	5,79	6,04	2,66	79
N140P120	5,93	6,19	6,36	5,85	6,08	2,71	80
N210P40	6,03	6,27	6,47	5,93	6,18	2,81	83
N210P80	6,27	6,55	6,78	6,19	6,45	3,08	91
N210P120	6,48	6,60	6,79	6,35	6,56	3,18	94
N240P80	6,46	6,57	6,78	6,36	6,54	3,17	94
Расчетный на 8,0 т/га	6,62	6,90	6,91	6,55	6,75	3,38	99
НСР 0,95, т	0,35	0,37	0,37	0,34	0,09

Между содержанием протеина в зерне и содержанием нитратного азота в почве перед посевом выявлена тесная положительная взаимосвязь, описываемая уравнением регрессии: П=10,214-0,138N+0,005N² при R=0,902±0,108, где П - содержание протеина в % на абсолютно сухое вещество, N - содержание нитратного азота, мг/кг почвы в слое 0-60 см перед посевом. Влияние подвижного фосфора также было положительным, однако несколько ниже: R=0,82±0,164.

Установлено, что азотные удобрения снижали содержание крахмала на 1,5-2,6% (абсолютных) по сравнению с неудобренным вариантом. Эта зависимость выражается уравнением регрессии К=60,2 - 0,0078N при R²= 0,921, где К - содержание крахмала, % на абсолютно сухое вещество, N - доза азота удобрений, кг/га д.в., R² - коэффициент детерминации.

Фосфорные удобрения при отдельном внесении обнаружили тенденцию к повышению содержания крахмала в зерне. При совместном внесении азота и фосфора уменьшение крахмалистости было заметно также от азотных удобрений.

Азот удобрений способствовал снижению количества клетчатки в зерне на 0,05-0,12%.

Влияние азота и фосфора удобрений и их парных сочетаний на содержание «сырого» жира в зерне было аналогично их действию на количественный показатель клетчатки.



КОЭФФИЦИЕНТЫ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ КУКУРУЗЫ

Результаты проведенных опытов показали, что все удобрения в разных дозах и соотношениях, повышая урожайность кукурузы, вели к снижению коэффициента водопотребления - КВ (рис. 3).

Так, если неудобренные растения расходовали на создание одной тонны зерна от 1250 до 1580 кубометров воды, то внесение одного фосфорного удобрения в дозе Р40 снижало КВ на 20-28% по сравнению с контролем.

Совместное внесение азотно-фосфорного удобрения в дозах N70P40, способствовавшего увеличению урожая кукурузы, снижало коэффициент водопотребления на 34-50% в годы исследований, наиболее экономное расходование влаги было отмечено на расчетном варианте - на 46-58 % меньше, чем в неудобренном варианте.



ВЫНОС ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ И КОЭФФИЦИЕНТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЗОТА И ФОСФОРА ИЗ ПОЧВЫ И УДОБРЕНИЙ

В наших исследованиях установлено, что расход азота в расчёте на 1 тонну зерна увеличивался под влиянием азотных и фосфорных удобрений. (табл.6).

Однако, если под влиянием азота удобрений его вынос увеличивался на 7-24 % по сравнению с контролем, то внесение фосфора незначительно повышало вынос азота.

Таблица 6 Вынос питательных веществ с урожаем кукурузы

Варианты опыта	Вынос питательных элементов на 1 тонну зерна
	азот	фосфор
	кг	прибавка, кг	% к контролю	кг	прибавка, кг	% к контролю
Контроль	20,3			12,7
N70	21,8	1,5	7,2	14,0	1,3	9,0
N210	25,2	4,9	24,3	15,6	2,9	20,4
Р40	20,7	0,4	2,0	14,3	1,6	11,0
Р120	21,0	0,7	3,4	14,8	2,1	14,5
N70P40	22,0	1,7	8,5	14,6	1,9	13,2
N70P120	22,5	2,2	11,1	16,2	3,5	24,5
N140P40	23,3	3,0	15,0	15,7	3,0	21,1
N140P120	23,6	3,3	16,3	15,8	3,1	21,7
N210P40	24,5	4,2	20,9	15,7	3,0	20,9
N210P120	24,7	4,4	21,7	16,7	4,0	28,0
Расчётный на 8,0 т/га	25,0	4,7	23,3	16,6	3,9	27,2
НСР 0,95, кг		0,15			0,08

Результаты корреляционно - регрессионного анализа указали на тесную взаимосвязь между урожаем зерна и выносом азота и фосфора с единицей

продукции, что описывается уравнениями регрессии второго порядка:

У= - 0,212+0,37N+0,0001N², R=0,745±0,167,

У=-18,909+0,992P-0,13P², R=0,892±0,114,



где У -урожайность, т/га, N и Р вынос азота и фосфора с одной тонной зерна, R- коэффициент корреляции. По приведенным уравнениям построены графики, по которым определены оптимальные уровни выноса азота и фосфора с единицей урожая для определенной величины урожайности (табл.7).

Таблица 7 Оптимальные уровни выноса питательных веществ для расчета доз удобрений, обеспечивающих планируемую урожайность (среднее за 2004-2007 гг.)

Планируемая урожайность, т/га	Вынос питательных веществ, кг на 1 тонну зерна
	азота	фосфора
3,5	17,4	12,8
3,5…4,0	17,4…19,0	12,8…13,4
4,0…4,5	19,0…20,3	13,4…14,0
4,5…5,0	20,3…21,8	14,0…14,6
5,0…5,5	21,8…23,3	14,6…15,2
5,5…6,0	23,3…24,5	15,2…15,9
6,0…6,5	24,5…26,0	15,9…16,8
6,5…7,0	26,0…27,3	16,8…17,3

Для расчета доз удобрений методом элементарного баланса следует использовать вынос азота и фосфора с 1 тонной зерна, соответствующий планируемой урожайности.

Расчет коэффициентов использования удобрений (КИУ) разностным методом показал (при расчёте коэффициентов в вариантах с парным сочетанием удобрений из выноса вычитались значения, соответствующие вариантам с внесением только азота и фосфора), что увеличение доз азотных удобрений на неизменных фосфатных фонах ведет к уменьшению коэффициента использования азота удобрений. Так, повышение дозы азота с 70 кг/га до 210 на фоне Р40 снижало этот показатель с 56% до 30%. Аналогичная картина наблюдалась с этими же дозами на фонах Р80 и Р120. Однако внесение N70 на фоне Р40 обеспечивало коэффициент использования азота на 16% больше, по сравнению с дозой N70, но без фосфатного фона. То есть, при внесении азотных удобрений совместно с фосфорными коэффициент их использования увеличивался. Это подтверждает необходимость совместного внесения азотных и фосфорных удобрений в целях более экономного их использования. Поскольку почва имела низкое исходное содержание нитратного азота, то коэффициент его использования на контрольном варианте был достаточно высокий (91%). Наибольшее значение этого показателя отмечено в 2006 году. С увеличением количества нитратного азота под влиянием отдельно внесенных азотных удобрений коэффициент снижался с 76% в варианте N70 до 58% в варианте N210.

Коэффициенты использования фосфора из удобрений при внесении их без азота в дозах Р40-120 находились в пределах 48-24% соответственно.

Использование подвижного фосфора во всех вариантах было высоким и колебалось в пределах 71 - 99%.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ ПОД КУКУРУЗУ

Наши исследования показали, что во всех вариантах опыта энергетический КПД выше единицы (рис.4), что говорит о высокой энергетической эффективности применяемых удобрений. Наименьшие показатели энергоотдачи были в вариантах с внесением одного азотного удобрения в дозах 140 и 210 кг действующего вещества (1,8 и 1,3 соответственно). Наиболее высокие КПД отмечены в вариантах с внесением одних фосфорных удобрений. Расчетный вариант показал энергоотдачу в 2,4 единицы и самую высокую урожайность.

Самая высокая окупаемость затрат на применение удобрений получена в варианте Р40 (4,74 руб/руб затрат). Азотное удобрение в дозах 70-210 кг/га обеспечило окупаемость 2,43 - 1,36 рубль/рубль соответственно.

В вариантах с парным сочетанием азота и фосфора лучшим был при внесении удобрений в дозах N70P40 - 2,97 руб/руб. В остальных вариантах окупаемость колебалась в пределах 1,91…2,70 рубля. Окупаемость в расчётном варианте составила 2,0 рубля, но здесь был самый высокий урожай (6,75 т/га в среднем за четыре года).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Применение минеральных удобрений под кукурузу на каштановой почве повышало в ней содержание доступных растениям форм азота и фосфора, усиливало их поступление в растения и способствовало повышению урожайности. Оптимальными по агрономической эффективности были варианты с внесением дозы удобрений N210P120 и расчётный. Прибавка урожая по этим вариантам по сравнению с неудобренным посевом составила в среднем за 4 года соответственно 3,19 и 3,38 т/га при урожайности на контроле 3,37 т/га.

Урожайность в производственных посевах составила 81-79% к расчетной.

2. Внесение удобрений увеличивало содержание «сырого» протеина с 9,1 до 11,6%, жира с 5,2 до 5,6%, но снизило содержание крахмала. На увеличение содержания протеина преимущественное влияние оказывало азотное удобрение.

3. Установленная корреляционная зависимость между урожаем кукурузы и содержанием нитратного азота в почве в слое 0-60 см перед посевом (R=0,853 ± 0,130, t=6,541*) описывается уравнением регрессии второго порядка и позволяет прогнозировать урожай. Определены оптимальные параметры содержания нитратного азота и подвижного фосфора в почве, обеспечивающие запланированные величины урожая зерна.

Взаимосвязь урожая кукурузы с содержанием подвижного фосфора также достаточно тесная (R=0,910 ± 0,104) и описывается уравнением регрессии второго порядка. Выявлена тесная положительная взаимосвязь между содержанием общего азота и общего фосфора в растениях по фазам роста и развития и урожайностью.

4. Расчетами установлено, что для увеличения содержания в почве нитратного азота на 1 мг/кг почвы в слое 0-60 см требуется внести до посева 7,5-9,5 кг/га действующего вещества азотного удобрения при совместном внесении с фосфором, при внесении только азотного удобрения норматив составляет 10,7-11,7 кг/га.

Норматив затрат фосфорного удобрения для повышения содержания Р₂О₅ на 1 мг/кг почвы перед посевом определен в среднем 9,8 кг/га действующего вещества. При совместном внесении фосфорных и азотных удобрений норматив установлен в пределах 5,0-7,8 кг/га.

При расчете доз удобрений на планируемый урожай следует пользоваться формулой предложенной ВИУА.

5. Между урожаем зерна кукурузы и выносом питательных веществ с единицей продукции выявлены тесные математические зависимости, позволившие установить оптимальные параметры выноса для расчета доз удобрений на запланированные уровни урожая.

6. Применение минеральных удобрений под кукурузу при возделывании её на каштановой почве при низкой обеспеченности почвы азотом и подвижным фосфором и повышенной обменным калием энергетически эффективно и экономически выгодно. Энергоотдача в зависимости от доз и соотношений удобрений составляла 2,2…4,5 единицы. Наиболее высокий энергетический КПД выявлен в варианте с внесением одного фосфорного удобрения в дозе 40 кг/га действующего вещества и составил 33 единицы.

Окупаемость затрат азотно-фосфорных удобрений составила 1,91…2,97 рубля на 1 рубль. Наивысшую окупаемость показали варианты с внесением одного фосфорного удобрения.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. На орошаемой каштановой почве минеральные удобрения под кукурузу на зерно необходимо применять на основе результатов почвенной диагностики с использованием метода доведения содержания питательных веществ в почве до оптимального (МДОП ВИУА) для определенного уровня урожая.

Оптимальное содержание нитратного азота в почве перед посевом для обеспечения урожайности 7,0 т/га составляет 39 мг/кг в слое 0-60 см, фосфора - 32 мг/кг в слое 0-30 см, для урожайности 6 т/га соответственно 26 и 25 мг/кг почвы.

Расчет доз удобрений производить по нормативам затрат удобрений на повышение содержания в почве на 1 мг/кг перед посевом: азотные - 8,5 кг д.в., 6,5-7,2 кг/га действующего вещества азотного удобрения при совместном внесении с фосфором, фосфорные - 6,8 кг/га действующего вещества, при совместном внесении фосфорных и азотных удобрений норматив установлен в пределах 5,6-6,2 кг/га.

2. Для расчета доз удобрений балансовым методом рекомендуем использовать установленные в опытах показатели выноса питательных веществ с единицей урожая и коэффициенты использования.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Белоголовцев, В.П. Фосфатный режим орошаемой каштановой почвы Саратовского Заволжья и оптимизация фосфорного питания кукурузы на зерно. /В.П. Белоголовцев., В.В. Пронько//Вестник Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова, №3. - Саратов. - 2009. - С.7-10.

2. Белоголовцев, В.П. Оптимизация азотного питания кукурузы на зерно в условиях орошения на каштановой почве Саратовского Заволжья. / В.П. Белоголовцев// Вавиловские чтения-2008. Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 95-летию Саратовского агроуниверситета. - Саратов,2008. - С.57-59.

3. Белоголовцев В.П. Палагина Т.Я. Минеральный состав и вынос питательных веществ урожаем кукурузы./ В.П. Белоголовцев, Т.Я. Палагина//Инновационные технологии в растениеводстве. Материалы науч.-практич. конф., посвящённой 55-летию агрономического факультета Мичуринского ГАУ. - Мичуринск. - 2009.- С. 32-36.

4. Белоголовцев, В.П. Влияние минеральных удобрений на продуктивность кукурузы на зерно на орошаемой каштановой почве Заволжья./ В.П., Белоголовцев, Т.Я. Палагина//»Аграрная наука в ХХI веке. Проблемы и перспективы»: материалы III Всероссийской науч.-практич. конференции. ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов. - 2009. - С.34-37.

5. Белоголовцев, В.П. Влияние минеральных удобрений на качество урожая зерна кукурузы./ В.П. Белоголовцев, Т.Я. Палагина//Развитие инновационного потенциала агропромышленного производства, науки и аграрного образования Донского ГАУ: материалы международной научно-практической конференции.- п. Персиановка, 2009. -С.16-19,

Размещено на Allbest.ru