Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Методика и условия проведения исследований 39
а. Метеорологические условия в годы проведения опытов 42
Глава 2. Влияние разных доз и форм минеральных удобрений на свойства дерново-подзолистых почв разной степени окультуренности 47
2.1. Агрохимические свойства почвы 47
2.2. Содержание аммония, нитратов и активность уреазы 55
Глава 3. Влияние разных доз и форм минеральныхиобрений на урожай и качество ячменя московский в зависимости от уровня плодородия дерново-подзолистых почв 74
3.1.1. Урожай ячменя при одноразовом применении удобрений 74
3.1.2. Качество зерна ячменя при одноразовом применении удобрений 97
а. Содержание разных форм азота 99
б. Содержание белка 106
в. Фракционный состав белка ИЗ
г. Содержание крахмала 118
3.1.3. Использование элементов питания растениями яч
меня при внесении разных доз и форм удобрений 121
3.2.1. Урожай ячменя при повторном применении удобрений 130
3.2.2. Качество зерна ячменя при повторном применении удобрений 141
а. Содержание разных форм азота 141
б. Содержание белка 143
в. Содержание крахмала 147
3.2.3. Использование элементов питания растениями ячменя при повторном применении удобрений 148
Глава 4. Влияние трехлетнего применения различных доз и форм минеральных удобрений на урожай и качество озимой пшеницы сорта мироновская в зависимости от уровня плодородия дерново-подзолистых почв 151
4.1. Урожай озимой пшеницы 151
4.2. Качество зерна озимой пшеницы 160
а. Содержание разных форм азота 160
б. Содержание белка 163
в. Содержание крахмала 168
4.3. Использование элементов питания растениями озимой пшеницы 172
Выводы 181
Список использованной литературы
- Метеорологические условия в годы проведения опытов
- Содержание аммония, нитратов и активность уреазы
- Качество зерна ячменя при одноразовом применении удобрений
- Качество зерна озимой пшеницы
Введение к работе
26 съезд КПСС наметил обширную программу работ по дальнейшему развитию сельского хозяйства СССР с целью улучшения снабжения населения страны продуктами питания. В принятой в связи с этим на майском (1982 г.) Пленуме ЦК КПСС Продовольственной программе подчеркивается, что ключевой проблемой сельского хозяйства является ускоренное и устойчивое наращивание производства высококачественного продовольственного и фуражного зерна. За десятилетие урожайность зерновых культур необходимо поднять на 6-7 ц и довести ее к 1990 году в среднем по стране до 21-22 ц/га.
Метеорологические условия в годы проведения опытов
Под ячмень минеральные удобрения вносили весной под предпосевную культивацию. При посеве озимой пшеницы доза азотных удобрений была разделена следующим образом: на вариантах с применением мочевины (в составе N РК) с осени под вспашку вносили по 50 кг/га N м, а остальную часть дозы - весной в подкормку. На вариантах с сочетаниями N м с N мфу (в составе NPK), мфу вносили под вспашку с осени, а весной в подкормку по 50 кг/га и м. Фосфорные и калийные удобрения вносили с осени под вспашку.
Учет урожая ячменя и озимой пшеницы проводили методом пробного снопа (Доспехов, 1979).
Вегетационные опыты проводили в почвенной культуре на средне-окультуренной и елабоокультуренной (неизвесткованной) дерново-подзолистых почвах с ячменем сорта Московский 121 в вегетационном домике факультета почвоведения МГУ. Характеристика среднеокультуренной почвы приведена в таблице 2. Неизвесткованная слабоокультурен-ная почва мало отличалась от известкованной по содержанию гумуса, Ро0с и ЫЗ, но естественно была более кислой - рН - 4,6; Нг„-4,27 мг экв; Нобм. - 0,40 мг экв; степень насыщенности почв основаниями - 67,3$, А1 подв. - 3,4 мг/ЮО г почвы.
Использовали сосуды с отверстиями емкостью б кг сухой почвы, повториость опыта 6-8-кратная.
Удобрения в вегетационном опыте в виде мочевины (и м), моче-виноформальдегидного удобрения ( N мфу), мочевины, капсулирован-ной радиационно-полимеризованным метилметакрилатом с периодом полурастворения 27 дней ( N мк 27, сод.н - 39,56$, балласта - 14$) и 40 дней ( N мк 40, сод.и - 32,66$, балласта - 29$), двойного суперфосфата (Род), хлористого калия (Кх, сод. К20 - 60%) в дозах 0,1, 0,2, 0,3 и 0,5 г/кг почвы действующего вещества вносили согласно схемам, представленным в таблицах 5 и 6.
В 1979 и 1980 гг. проводили опыты с однократным применением разных доз и форм удобрений, в 1980 и 1981 г.г. - с повторным применением тех же доз и форм туков по аналогичной схеме. В этом случае брали почву с соответствующих вариантов вегетационного опыта с овсом (проводимого Н.А.Коротаевской по аналогичной схеме), перемешивали и вновь набивали сосуды с внесением доз и форм туков, соответствующих варианту. В сосуды высевали по 30 растений, для учета урожая оставляли по 15 растений на сосуд.
Динамику содержания аммонийного и нитратного азота, уреазную активность почв изучали в сосудах без растений, заложенных по аналогичным схемам. Компостирование проводили в тех же условиях и в те же сроки, что и вегетационные опыты с ячменем.
Урожайные данные полевых и вегетационных опытов обрабатывали методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1979).
Абсолютную массу 1000 зерен ячменя и озимой пшеницы определяли по ГОСТу 10842 - 64 (1973). В зерне ячменя и озимой пшеницы определяли содержание общего азота, фосфора и калия нейтронно-актива-ционным методом в ВЙУА им. Д.Н.Прянишникова, белковый азот - по Барнштейну, небелковый - по разности между общим, определенным по Кьельдалю после сжигания в H2SO с s е, и белковым, процент белка - путем умножения процента белкового азота на коэффициент 5,7; фракции белка по Осборну в модификации Ермакова, крахмал - по Эвер-су (поляриметрически).
В соломе этих культур определяли - азот и калий - нейтронно-активационным методом, фосфор - колориметрически с окраской по Дениже после озоления по Гинзбург-Щегловой.
Анализы почвы проводили общепринятыми методами. (Агрохимические методы исследования почв, 1975). Аммиачный азот определяли в вытяжке 0,1 н КС1 с окраской реактивом Неселера и последующим колориметрированием. Содержание нитратного азота - по Грандваль-Ляну. Активность уреазы в почве - по Галстяну.
Метеорологические условия в годы проведения опытов Характер роста, развития и продуктивности сельскохозяйственных растений во многом определяется метеорологическими условиями.
Годы проведения опытов (1979-1982) существенно отличались по количеству выпавших осадков в течение вегетационного периода и по температурному режиму (табл. I). В 1979 году сумма осадков за период вегетации ячменя составила 77$ от нормы, а температура воздуха была в среднем выше нормы на 2.
В период с II мая по 27 июня выпало всего б мм осадков, а температура воздуха была выше нормы на 6,0-1,5. Жаркая, с суховейными явлениями в конце мая погода неблагоприятно сказалась на развитии растений - они были низкорослыми, отмечалось слабое кущение и более быстрое прохождение фаз развития. В июле выпало 144 мы осадков, что составляет 188$ от нормы, температура воздуха была ниже средней многолетней на 0,6. Это привело к тому, что ячмень сформировал сильный подгон, который благодаря сухому и теплому августу полностью вызрел к моменту уборки. 1980 год относится к редко наблюдаемым влажным холодным годам. За период вегетации количество осадков составило 188$ от нормы, а температура воздуха была ниже нормы в среднем на 1.
Погодные условия в мае были малоблагоприятными для развития растений - среднемесячная температура воздуха была на 3,5 ниже нормы, дважды выпадал снег, количество осадков вдвое превышало среднемесячную норму. Однако благодаря теплому и дождливому июню (температура была на 2,5 выше нормы, а количество осадков превысило норму в 2,5 раза) растения ячменя интенсивно раскустились, сформировав значительную вегетативную массу, что привело к их полеганию на удобренных вариантах. Июль и август оказались прохладными и влажными (температура воздуха была на 0,9-2,0 ниже средней многолетней, количество осадков значительно превышало норму).
Содержание аммония, нитратов и активность уреазы
Несколько более высокое содержание РрО на этих вариантах объясняется тем, что при применении Рп и Рф определение подвижного фосфора в почве методом Кирсанова (0,2 н неї ) дает завышенные результаты (Хациева, 1982).
Полученные данные еще раз свидетельствуют о том, что наряду с известкованием, применение высоких доз фосфорных и калийных удобрений на соответствующих фонах азотных, является важным фактором повышения уровня плодородия дерново-подзолистых почв и создания положительного баланса по этим элементам.
Аналогичные закономерности по влиянию однократного применения высоких доз удобрений на основные агрохимические показатели свойств почв разной степени окультуренноети получены нами в вегетационных опытах 1979 и 1980 г.г. Несмотря на то, что в вегетационных опытах использовали неиввесткованную елабоокультуренную почву (см.стр. 40), применение высоких доз (0,2 и 0,3 г/кг почвы) NPK в первый год исследований существенно не изменило основные физико-химические показатели обеих почв (табл. 5 и 6). Применение же мочевины и ее сочетания с мфу (в составе ярк ) в сверх высокой дозе - 0,5 г/кг почвы привело к снижению рН и суммы поглощенных оснований, степени насыщенности почв основаниями, увеличению гидролитической кислотности елабоокультуреиной почвы. На ереднеокультуренной почве вышеназванные показатели существенно не изменились.
При повторном применении тех же доз и форм туков наблюдали ухудшение агрохимических свойств елабоокультуренной дерново-подзолистой почвы (табл. 7). С увеличением дозы туков возросли все виды кислотности, содержание подвижного А1 ; рН снизился с 4,7 до 4,2 при увеличении дозы NPK от 0,1 до 0,3, гидролитическая кислотность увеличилась с 4,1 до 5,бмгэкв, содержание подвижного AI выросло с 3,3 до 7,3-8,0 ыг/ЮО г почвы.
На средне окультуренной почве наблюдали лишь тенденцию к снижению рН, увеличению Нобм. Нгидр. увеличилась с 1,8 до 3,2-2,9 мгэкв. на 100 г почвы. При этом содержание подвижных форм фосфора и калия увеличилось по сравнению с однократным применением тех же форы туков в дозах 0,2 и 0,3 г/кг на обеих почвах.
Следует обратить внимание на то, что ухудшение свойств слабо-окультуренной почвы (увеличение всех видов кислотности; снижение рН, увеличение обменной и гидролитической кислотности, содержания подвижных форм А1 , снижение степени насыщенности почв основаниями); произошло в одинаковой мере как при применении мочевины, так и при применении ее сочетаний с мфу, а так-же при внесении капсулированных форм мочевины с различным периодом полурастворения при одних и тех же дозах NPK.
Таким образом, в полевых и вегетационных опытах показано,что замена части мочевины на мфу в составе NPZ не изменила характер действия минеральных удобрений на физико-химические свойства дерново-подзолистых почв разной степени окультуренное ти.
Для объяснения отсутствия различий в действии мочевины и ее сочетаний с мфу в составе высоких доз тройного минерального удобрения на основные физико-химические показатели дерново-подзолистых почв разного уровня плодородия и выяснения вопроса о содержании минеральных форм азота в почве при применении мочевины и ее сочетаний с мфу в зависимости от доз туков и уровня плодородия почв мы провели исследование динамики накопления аммония и нитратов в почвах и уреазной активности почв.
Многие исследователи считают, что интенсивность процесса нитрификации и ферментативная активность достаточно надежные показатели биологических свойств почвы и уровня обеспеченности растений азотом (Купревич, Щербакова, 1966; Галстян, 1974; Hofman at al, 1951 и др.).
Вопрос о скорости минерализации мочевины и мфу изучен достаточно полно (Калинкевич, 1961; Унанянц, 1973; Кореньков, 1976 и др.). Данные по влиянию их совместного применения на динамику содержания аммония и нитратов в дерново-подзолистых почвах разной степени окультуренноети отсутствуют.
Данные, полученные нами в 1980 г. (табл. 8), свидетельствуют о том, что при применении Ими сочетаний N м с ы мфу в составе NPK в дозе 0,1 г/кг почвы содержание аммония в слабоокульту-ренной почве было невысоким в течение всего периода компостирования (75 дней) и было фактически равным как при внесении N М, так и при применении сочетаний N м с N мфу. После 15 дней инкубации оно составляло 8,1 мг/ЮО г на варианте с н м и 7,0 мг/ 100 г на варианте с сочетанием, а к 60 дню снизилось до 1,4 мг/ 100 г почвы. Увеличение дозы туков до 0,3 и 0,5 г/кг способствовало значительному накоплению аммония в почве, максимальное содержание которого отмечалось на 45 день компостирования. Причем высокое содержание аммония при этих дозах отмечается как при внесении N м, так и при замене ее части на мфу и достигало при 0,3 г/кг -41,1 и 33,0 мг/ЮО г, при 0,5 г/кг - 58,8 и 70,6 мг/ЮО г почвы соответственно формам.
Качество зерна ячменя при одноразовом применении удобрений
В своих опытах мы провели исследование возможности применения фосфоритной муки наряду с суперфосфатом в составе высоких доз NPK , где азот представлен водорастворимой мочевиной.
Известно, что усвоение труднорастворимых фосфатов зависит от сопутствующих удобрений: физиологически кислые повышают, а физиологически щелочные и известь понижают эффективность фосфоритной муки (Прянишников, 165). В связи с этим мы предположили, что высокая доза мочевины будет способствовать лучшему усвоению растениями фосфора фосфоритной муки, так как при внесении в высоких дозах она способна сильно подкислять почвенный раствор вследствие интенсивной нитрификации ее азота (Кореньков, 1976; Авдонин,1972). В свою очередь, применение фосфоритной муки позволит снизить отрицательное влияние высокой дозы мочевины на почву и растения,т.е. предотвратить возможное нежелательное подкисление почвы вследствие нитрификации аммония мочевины, так как фосфоритная мука, представляющая собой трикальцийфосфат, применяемая на фоне як, оказывает нейтрализующее действие (Подколзина, 1974). Суперфосфат, применяемый на том же фоне,повышает кислотность почв по сравнению с водо-нерастворимыми фосфатами.
Преципитат по доступности его фосфора для растений занимает промежуточное положение между суперфосфатом и фосфоритной мукой. Для всех культур он является эффективным фосфорным удобрением, не уступающим по своему действию суперфосфату (Сдобникова, Попова, 1979). Преципитат в опытах применяли для возможности сравнения действия разных по доступности для растений форм фосфорных удобрений в составе высоких доз NPK , где азот представлен водорастворимой ,ормой.
Данные, полученные в наших опытах,показали, что применение преципитата в составе 200 кг/га НЕЕ дало одинаковый эффект,сравнительно с применением двойного суперфосфата как в 1979, так и в 1980 г.г. Урожай ячменя тш- этих вариантах составил на слабоокуль-туренной почве 26,2 и 26,3 ц/га соответственно, а на среднеокультуренной - 31,5 и 32,7 ц/га (табл. 17).
При замене суперфосфата на фосфоритную муку в отличие от применения преципитата в ее действии на урожай зерна ячменя проявились различия в зависимости от степени окультуренноети почв. Так, на средне окультуренной почве с высоким содержанием подвижных форм фосфора фосфоритная мука не изменила урожай зерна ячменя по сравнению с применением суперфосфата в составе той же дозы N м РК. На елабоокультуренной известкованной почве она уступала суперфосфату и преципитату - здесь урожай зерна ячменя по сравнению с вариантом 200 Н м 200 Рсд 200 Кк снизился в среднем за 2 года на 3,6 ц/га. Повидимому, определенную роль в данном случае сыграла известь, внесенная перед закладкой опыта, которая, как известно, затрудняет переход фосфора фосфоритной муки в более доступное для растений состояние (Прянишников, 1965).
Следовательно, фосфоритная мука, применяемая на фоне высокой дозы N м Кк уступала двойному суперфосфату в действии на урожай зерна ячменя при однократном ее применении на слабоокультуренной дерново-подзолистой известкованной почве с низким содержанием подвижных форм фосфора.
Необходимо обратить внимание на роль степени окультуренности дерново-подзолистых почв в формировании урожая ячменя Московский 121 при одноразовом применении разных доз и форм минеральных удобрений.
Известно, что в условиях Нечерноземной зоны урожай зерновых культур во многом зависит от уровня плодородия дерново-подзолистых почв (Авдонин, 1965, 1982; Кулаковская, 1978 и др., см.обзор литературы, стр.33 ).
Г.А.Соловьевым, А.П.Батудаевым (1980, 198I) было установлено, что при внесении высоких доз (до 300 кг/га) минеральных удобрений степень окультуренности дерново-подзолистых почв продолжает играть важную роль в формировании урожая и его качества для озимых пшеницы и ржи, кормовых бобов.
В наших опытах почвы мало отличались по рН, Нгидр., Нобм., сумме поглощенных оснований, содержанию подвижного А1, но характеризовались разным содержанием гумуса, PgO и К 0 и разной ферментативной активностью. Однако, применение высоких доз минеральных удобрений (150 и 200 кг/га) должно было обеспечить растения элементами питания в полной мере как на средне-, так и на слабо-окультуренной почвах, а заменой части мочевины на мфу надеялись снизить или даже исключить отрицательное влияние высоких концентраций элементов питания и физиологически кислых минеральных удобрений (азотных) на растения ячменя. Все это могло бы привести (естественно, наряду с известкованием) к выравниванию уровней урожаев, получаемых на почвах разной степени окультуренности при одних и тех же дозах и формах минеральных удобрений.
В наших исследованиях уровень плодородия средне окультуренной почвы обеспечил прибавку урожая в среднем за 2 года без применения удобрений 11,9 ц/га при урожае на слабоокультуренной почве 11,6 ц/га (табл. 17).
Внесение минеральных удобрений, повысив урожай зерна ячменя, не выравнило его величины на почвах разного уровня плодородия. Урожай зерна на ереднеокультуренной почве был на о-30$ или на 5,3-7,5 ц/га выше, чем на слабоокультуренной при одних и тех же дозах и формах минеральных удобрений.
Качество зерна озимой пшеницы
Большинство исследователей утверждает, что под влиянием повышенных и высоких доз азота увеличение суммарного белка происходит за счет запасных белков (Ми-неев, 1965; Кукреш, 1979; Мосолов, 1979; Павлов, 1967; Берестов, 1975; Мяделец, Воллейдт,Кукреш, 1975; Найденова, 1971 и др.). Причем,состав белка изменяется всегда по строго определенным закономерностям, независимо от того, под действием каких факторов повышается процент белка. С увеличением процента суммарного белка увеличивается содержание запасных белков (Павлов, Минеев, 1982).
Однако все эти данные были получены при применении растворимых форм минеральных удобрений. Данные по влиянию медленнодействующих форм азотных удобрений на фракционный состав бежа в литературе отсутствуют.
В наших исследованиях, проведенных в полевых и вегетационных опытах на почвах разной степени окультуренноети, замена растворимых форм минеральных удобрений на ыедленнодействующие не привела к увеличению содержания белка по сравнению с применением растворимых форм в тех же дозах.
В связи с этим интересен вопрос о том, какое влияние сочетания мочевины с мфу оказывают на фракционный состав белка.
Как следует из табл. 27, в которой представлены данные по фракционному составу белка, в 1979 и 1980 г.г. несмотря на различные погодные условия изменение содержания их,как это отмечалось выше, идет за счет увеличения содержания проламинов и глютенинов как при внесении растворимых форм, так и при полной и частичной замене их на медленнодействующие, что подтверждает мнение большинства исследователей. Здесь отмечаются некоторые отличия в формировании различных фракций на почвах разной степени окультуренноети. Так, белок, получаемый на среднеокультуренной почве,отличается лучшим качеством, т.к. сумма фракций альбуминов и глобулинов составляет на вариантах с удобрениями в среднем за 2 года от 38 ,8 до 44,5$. В то же время на слабоокультуренной почве она составляет 31,5$ - 37,3$ от извлеченного белка.
Применение растворимых форм минеральных удобрений в дозе 100 кг/га вело к увеличению содержания в белке всех фракций. С повышением дозы до 200 кг/га содержание белка в зерне ячменя повысилось за счет роста фракции проламинов на обеих почвах. При этом доля альбуминов и глобулинов в белке снизилась на среднеокультуренной почве с 43,3$ до 38,8$. На слабоокультуренной почве дальнейшего снижения по сравнению с дозой 100 кг/га не происходило -доля альбуминов и глобулинов здесь составляла 34,3-33,2$ (в среднем за 2 года).
При замене части мочевины на мфу в составе N РК. содержание глютенинов и их процентное содержание в белке с увеличением дозы фактически не менялось на обеих почвах.
Полная замена мочевины на мфу улучшила качество белка по сравнению с применением одних растворимых форм туков в тех же дозах на обеих почвах. Те же закономерности отмечены нами и в вегетационном опыте 1979 г. (табл. 28). г) Содержание крахмала
Повышение процентного содержания белка в зерне, как правило, сопровождается относительным снижением содержания в нем крахмала (Сичкарь, 1961; Павлов, 1967; Карманенко, 1969; Авдонин, 1979 и ДРО ггВ наших исследованиях так же были получены данные по содержанию крахмала в зерне ячменя, сопряженные с содержанием бежа. Как следует из табл. 29, в среднем за 2 года применение раст воримой формы азотных удобрений в дозе 100 кг/га (нрк) на слабо-окультуренной почве снизило содержание крахмала в зерне ячменя по сравнению с контролем на 1,4$. При увеличении дозы от 100 до 150 и 200 кг/га к РК содержание крахмала продолжало снижаться с 51,2 до 49,2 и 48,0$ соответственно. Снижение содержания крахмала при увеличении дозы до 150 кг можно объяснить повышением содержания белка на этих вариантах. При применении жен ы Род Кк в дозе 200 кг/га отмечено снижение содержания крахмала, что свидетельствует о тенденции к затруднению оттока пластических веществ в зерно, так как содержание белка при этом оставалось на прежнем уровне. На замедление оттока ассимилятов из листьев зерновых культур в зерно с увеличением уровня минерального питания указывают в своих работах Н.М.Андреева с соавторами (1979) и Г.Е.Попова (1983).
На среднеокультуренной почве растворимые формы минеральных удобрений, применяемые в возрастающих дозах,снизили содержание крахмала в зерне по сравнению с контролем на 2,0-3,6$. При увеличении доз удобрений от 100 до 200 кг/га величина этого показателя снизилась с 49,3 до 48,2 и 47,7$ соответственно. При замене части ц м на N мфу на елабоокультуренной почве увеличение дозы мфу на фоне 50 кг/га мочевины в составе N РК дт 50 до 100 и 150 кг/га вело к снижению содержания крахмала с 52,2 до 49,2 и 48,6$ соответственно.
На среднеокультуренной почве снижение содержания крахмала шло только с увеличением дозы от 100 до 150 кг/га с 50,5 до 48,8$. При повышении дозы до 200 кг/га процент крахмала не менялся, во всех случаях содержание крахмала коррелировало с содержанием белка.
