Введение
В настоящее время при усиливающемся антропогенном воздействии на аг-росистемы все большее значение приобретают приемы биологизации земледе-лия, включая рациональное применение навоза и других органических удобре-ний. Возрастает интерес к альтернативным системам, основанным на внесении одних органических удобрений и полном отказе от минеральных. Главный до-вод при этом – возможность получения чистой продукции и защите от загряз-нения окружающей среды. В последнее время наметилось снижение объемов применения минеральных удобрений в ряде стран Европы, США, Японии. Но в этих странах даже 50% снижение их потребления сохраняет применение в рас-чете на гектар 200 – 300 кг NPK. В связи с этим актуальна объективная характе-ристика различных систем: органической, минеральной и органоминеральной – при сравнительном изучении их влияния на урожайность, качество продукции, параметры почвенного плодородия, а также на экологические показатели.
В наших исследованиях проводится комплексная оценка трех систем удоб-рений (органической, минеральной и органоминеральной) на зерново-подзолистой легкосуглинистой почве Костромской области. Опыт проводится в кормовом стационарном севообороте кафедры агрохимии, почвоведения и за-щиты растений.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ НА ТЕМУ: “ ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙ И КАЧЕСТВО ЯЧМЕНЯ И КАРТОФЕЛЯ “
1.1. Биологические особенности ячменя
Продуктивность ячменя в значительной степени определяется его биологи-ческими особенностями. Ячмень культура короткого периода развития. Веге-тационный период его в Нечерноземной зоне колеблется в пределах 90-100 дней. Ячмень является холодостойкой культурой. Семена ячменя могут прорас-тать при температуре 1-2 0С и дают дружные всходы при температуре 4-5 0С. Отрицательные температуры во время прорастания вредно сказываются на дальнейшем росте растений. В фазу кущения наиболее благоприятна темпера-тура 10-12С .В последующий период (до фазы колошения оптимальная темпе-ратура 15-17С .В период наливания и созревания зерна ячменя легче переносит высокие температуры. Температура ниже 13-14 0С тормозят развитие растений. Ячмень наиболее засухоустойчивая культура. Семена ячменя при прорастании нуждаются в меньшем количестве воды (48-65% от массы зерна), чем семена других лаков . После появления всходов из-за слабого развития корневой сис-темы требует большого количества влаги. Максимальное количество воды рас-тения расходуют в фазу кущения - трубкования.
Недостаток влаги в тот период вызывает увеличение числа бесплодных цветков.[15]
Несмотря на высокую приспособленность ячменя к различным условиям возделывания, он очень требователен к почвенному плодородию. В Нечерно-земной зоне наиболее пригодны суглинистые почвы. На лёгких песчаных и су-песчаных почвах ячмень растет плохо.
При возделывании ячменя на дерново-подзолистых почвах предпочтитель-ны поля, где рН=6-6.5, гумуса содержание не менее 2%, подвижного фосфора и обменного калия 15-20мг/100 г почвы. При допосевном внесение полного ми-нерального удобрения на таких участках урожайность интенсивных сортов мо-жет достигать 5,5т /га. [6]
Ячмень развивается быстро, период вегетации. Он начинает использовать питательные вещества сразу после появления всходов наиболее быстро исполь-зовать азот и калий, а фосфор используется медленными темпами. Так, к выхо-ду в трубку используется основная часть калия (87%) и азот (74%) от общего выноса, а к периоду максимума (в фазу колошения) - весь азот и калий. Хоро-ший фосфорный режим необходим до конца вегетации. [39]
Климатические условия Нечерноземной зоны в основном благоприятны для нормального роста ячменя. Однако отклонения погоды от нормы в отдель-ные годы приводит к значительным колебаниям урожая. Высокие урожаи ячме-ня при внесении удобрения в зоне формируются при среднесуточной темпера-туре воздуха в период посев-кущение в пределах 13-15 0С , достаточном (80-100 мм) количеством осадков в период интенсивного роста и умеренном увлажне-нии во время налива зерна (50-60 мм осадков в июле). [16]
1.2. Влияние удобрений на урожай и качество ячменя
В Нечерноземной зоне наиболее распространена комбинированная систе-ма удобрений. В ней минеральные удобрения и известковые материалы сочета-ются с применением в севообороте подстилочного навоза, торфонавозных ком-постов и зеленых удобрений. Внесение физиологически кислых минеральных удобрений на дерново-подзолистых почвах под культуры, требовательные к ре-акции среды, отрицательно влияет на урожай.
Известкование меняет режим питания, что в свою очередь, изменяет усло-вия эффективного использования удобрений. До посева ячменя на кислых поч-вах проводят известкование, которое дает прибавки не менее 3-5 ц/га зерна. Из-весть вносят под зябь или перепашу в полных дозах ( по величине гидролити-ческой кислотности) в форме доломитовой муки или других форм. [25]
Правильное применение удобрений является средством улучшения пита-ния растений и повышения урожая ячменя.
В нашей стране и а рубежом внесение навоза и других органических удоб-рений, непосредственно под ячмень практикуют довольно редко. Ячмень глав-ным образом возделывают в полевых севооборотах. Он использует последейст-вие органических удобрений, внесенных под предшествующие культуры . При последействие умеренных норм навоза (8-10т] в среднем а год урожай ячменя увеличивалась на 6-10 ц/га и более, белковость, как правило , не изменялась. [2]
При устранении избыточной кислотности почвы и внесении фосфорно-калийных удобрений в большинстве почвенно-климатических зон страны наи-большее влияние на урожай, белковость и другие показатели качества зерна яч-меня оказывают азотные удобрения. Потому в настоящее время ,когда пробле-ма качества зерна ячменя стоит особенно остро, большое внимание уделяют азотным удобрениям : выявляют оптимальные нормы, формы, сроки и способы их внесения.
При благоприятных погодных условиях внесение умеренных норм (40-60кг/га) азотных удобрений может повысить урожай зерна ячменя на 10-15 ц/га.
Однако такие нормы азотных удобрений повышают главным образом ве-личину урожая, а на содержание белка они влияют слабо. Увеличение белково-сти, как правило, не превышает 1-1,5%. Резко поднять белковость зерна ячменя, что особенно важно при кормовом его использовании, возможно только при применении повышенных и высоких норм азотных удобрений.
Так, оптимальные нормы азотных удобрений для Белоруссии, а также для Центрального, Волго-Вятского районов Нечерноземной зоны, производящие значительное количество зерна ячменя, при погодных условиях, близких к среднемноголетним, находится в пределах 80-120 кг/га. [13]
При среднегодовых нормах азотных удобрений 90-120 кг/га на фоне фос-форно-калийных удобрений содержании белка повышалось на 4-5%, что со-ставляло в среднем 50 % от исходного содержания его в контрольном варианте ( без удобрений). [23]
В исследованиях Л. Д. Детковской и Е. М. Лимантовой установлено, что формирование урожая зерна ячменя на уровне 36-38 ц/га в благоприятные годы возможно на среднеокультуренной почве при внесении N 60. В условиях засухи такой урожай был получен только на хорошо окультуренных почвах при внесе-нии N 120. [11]
Действие азотных удобрений более полно проявляется на фоне фосфорно-калийных удобрений. Ячмень хорошо отзывается на внесение полного мине-рального удобрения почти во всех почвенно-климатических зонах нашей стра-ны, о чем свидетельствуют результаты многочисленных опытов. [30]
Фосфорные и калийные удобрения оказывают положительное влияние на ячмень на почвах с низким содержанием подвижных форм фосфора и калия; одностороннее внесение азотных удобрений на таких почвах неэффективно.
Так, в опытах проведенных на кислой дерново-подзолистой почве Москов-ской области, длительное одностороннее внесение азотных удобрений снижало белковость зерна ячменя ; при дополнительном внесении фосфорных удобрений она достигла прежнего уровня. [37]
Из фосфатов на дерново-подзолистых почвах хорошо действуют супер-фосфаты, суперфос, а также эффективные полифосфорные удобрения. [14]
Использование растениями калия и удобрений в значительной степени за-висит от обеспеченности азотом и фосфором. В опытах В. И. Никитишена, на неудобренном фоне посевами усваивалось 50%, на фоне азотного и фосфорного удобрения - 96% внесенного калия. [26]
Таким образом, высокий уровень азотного питания ячменя предполагает необходимость увеличения также и дозы калийного питания.
Л. П. Обручникова изучала урожайность ячменя в стационарном кормовом севообороте в зависимости от фона почвенного. Получение в опытах данные позволили сделать выводы о том, что высокое содержание гумуса в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве обеспечивает более высокую и стабиль-ную по годам урожайность ячменя. [28]
Выводы:
• На урожай и качество зерна ячменя наибольшее влияние оказывают азотные удобрения. Дозы азота должны дифференцироваться в зависимости от поч-венно-климатических условий, агротехники, сортовых особенностей.
• При низком содержании подвижного фосфора и обменного калия в почве фосфорно-калийные удобрения повышают урожай и качество зерна ячменя.
• Величина и качество урожая ячменя зависят от уровня плодородия почвы.
• При более высоком уровне плодородия почвы повышается урожай и белко-вость зерна ячменя.
• Получение высокого урожая картофеля зависит от содержания в почве гуму-са и подвижных форм фосфоры и калия. Проблема поддержания бездафи-цитного баланса гумуса решается по-разному, в зависимости от зоны.
• Большой эффект достигается при совместном внесении органических и ми-неральных удобрений под картофель. Причем дозы удобрений устанавлива-ются в соответствии с запасом питательных веществ в почве.
• На прибавку урожая от минеральных удобрений влияет окультуренность почв, агротехника, а также сортовые особенности картофеля.
• Недостаток фосфора и калия отрицательно сказывается на формировании урожая клубней картофеля, так как нарушает обмен веществ и угнетает рас-тение.
• Высокие дозы сезонных удобрений снижают крахмалистость клубней.
1.3. Биологические особенности картофеля
Картофель принадлежит к числу важнейших сельскохозяйственных куль-тур, его справедливо называют вторым хлебом.
Клубни картофеля содержат около 25% сухих веществ, в том числе 14...22% крахмала, 1,4...3% белков, около1% клетчатки, 0.2...0.3% жира и 0.8...1.1% зольных веществ. Картофель источник витаминов C, B1, B2, B6, РР и К. Особенно богаты витаминами молодые клубни.
Весь период роста картофеля условно разделяют на три части. Первый пе-риод - от всходов до начала цветения. На том тапе главным образом увеличива-ется масса ботвы. Прирост клубней незначителен.
Второй период охватывает цветение и продолжается до прекращения при-роста ботвы, практически до начала ее увядания. В то время происходит наибо-лее интенсивный прирост клубней.
Третий период - от прекращения прироста ботвы до естественного ее увя-дания. Прирост клубней продолжается, но менее интенсивно, чем во второй пе-риод.
Наиболее важен в формировании клубней второй период , в то время нака-пливается до 65...75% конечного урожая. Погодные условия складывающиеся в тот период , определяют уровень урожая.
Для растений картофеля очень важен температурный режим, так при 10...12 0С в умеренно влажной почве дают всходы на 25...27-й день, при 14...16 0С - на 18...22-й день. Лучшая температура для проращивания клубней в усло-виях средней полосы 18...22 0C. Сочетание хорошей влагообеспеченности поч-вы и оптимальной температуры во время прорастания способствуют ускорен-ному появлению всходов.
Наиболее благоприятная температура для клубнеобразования 15...20 0C. При температуре нее 6 0С и выше 23 0С прирост клубней задерживается, а при 26...29 0C клубнеобразование прекращается.
Картофель - светолюбивое растение. Потому большое значение имеет вы-бор оптимальной густоты стояния. Наиболее целесообразно такая густота стоя-ния, при которой в конкретных условиях произрастания растений обеспечивает-ся формирование около 40 тыс. м2 листовой поверхности на 1 га это соответст-вует при средней норме внесения удобрений 230...250 тыс. стеблей на 1 га у продовольственного и 250...270 тыс. стеблей у семенного картофеля.
Картофель предъявляет высокие требования к воздушному режиму почвы. Чтобы иметь достаточное количество кислорода в суглинистой почве, необхо-димо сохранить ее в рыхлом состоянии с объемной массой не менее 0.9...1.2 г/см3.
Картофель - растение, требовательное к влажности почвы. Наиболее бла-гоприятные условия для роста картофеля и образования высокого урожая клуб-ней создаются при влажности почвы от 60% ППВ до 100% ППВ. Снижение влажности почвы до 40% ППВ в условиях средней полосы снижает урожай на 40% и более.
Для обеспечения высоких урожаев картофеля в средней полосе необходи-мо , чтобы а вегетацию выпадало не менее 300 мм осадков.
Картофель имеет специфические требования к корневому питанию. ту важную биологическую особенность обуславливает слаборазвитая корневая система. Для нормального роста , развития и накопления урожая картофель ну-ждается в большем количестве питательных веществ , чем многие другие поле-вые культуры .
С 1 т клубней и соответствующим количеством ботвы (0.4 т) и корневых остатков выносят, кг: N-5...6 , Р2O5 - 1.5...2 , K2O - 7...10. [5]
В растения картофеля азот поступает в течение всей вегетации , однако больше всего его потребляется в период бутонизации - цветения. В то же время хорошая обеспеченность азотом на ранних этапах роста способствует более бы-строму и мощному формированию вегетативной массы . Благодаря тому расте-ния продуктивнее используют весенние запасы влаги в почве и лучше форми-руют урожай клубней.
Фосфор картофель потребляет в течение всей вегетации; в период бутони-зации - цветения поглощение фосфора усиливается. Во время формирования ботвы интенсивно поступает калий.
Отношение питательных веществ N : Р2О5 : К2О в урожаи составляет 1 : 0.3 : 1.4.
И того соотношения видно , что картофель - калиелюбивая культура. [5]
1.4. Влияние удобрений на урожай и качество картофеля
Картофель - культура, высокотребовательная к органическим и минераль-ным удобрениям. Высокие урожаи картофеля получают при внесении органиче-ских и минеральных удобрений, а также известковании.
Продуктивность картофеля главным образом зависит от содержания гумуса в почве подвиныx форм фосфора и калия.
Проблему поддержания бездефицитного баланса гумуса решают по-разному в зависимости от зоны, наличие в севообороте многолетних трав, сиде-ритов, понивныx посевов. В Нечерноземной зоне, например, на 1 га пашни вно-сят качественно приготовленные органические удобрения в таком количестве:
• в специализированных картофелеводческих севооборотах, не имеющих в своем составе многолетних трав или сидеритов, на дерново-подзолистых суглинистых почвах - 15...18 т , на дерново-подзолистых суглинистых почвах - 18...20 т ;
• в специализированных картофелеводческих севооборотах , имеющих в своем составе многолетние травы или сидериты , на дерново-подолистыx суглини-стых почвах - 10...12 т , на дерново-подзолистых супесчаных почвах - 13...15 т. [4]
Практика передовых хозяйств свидетельствует о том , что в различных почвенно-климатических зонах внесение навоза или компостов в количестве 30...60 т/га является действенным средством для получения высоких и устойчи-вых урожаев семенного и продовольственного картофеля. По мере увеличения норм навоза под картофель урожай возрастает, и только при внесении свыше 100 т/га повышение урожайности часто не наблюдается. В том случае отмечает-ся мощное развитие ботвы растений в ущерб накоплению клубней, такой кар-тофель больше поражается болезнями и повреждается вредителями. [32]
Под картофель, особенно ранних сортов, вносят только перепревший или полуперепревший навоз, а также хорошо приготовленные торфонавозные ком-посты. Применять органические удобрения на суглинистых почвах лучше осе-нью, под зяблевую вспашку, а на песчаных и супесчаных - рано весной под пе-репашку зяби. [40]
При разработке система удобрений картофеля необходимо учитывать ско-роспелость сорта. Ранние сорта более отзывчивы на минеральные удобрения, они используют питательные вещества интенсивнее в короткий период. Позд-неспелые сорта лучше усваивают питательные вещества почвы и навоза.
При установленной норме минеральных удобрений для конкретных усло-вий возделывания картофеля необходимо учитывать запасы питательных ве-ществ почвы и элементов питания , вносимые с органическими удобрениями. В опытах Г. М. Ночайкиной , чем больший чистый доход , рентабельность и оку-паемость затрат продукции были получены при совместном внесении 40 т/ га торфонавозного компоста и NРК на планируемый урожай на уровне 30 т/га. [27]
О высокой эффективности совместного применения органических и мине-ральных удобрений свидетельствуют опыты Н. М. Белоуса. [8]
Оптимальные дозы азота для среднеспелых и позднеспелых сортов карто-феля колеблются от120 до 150 кг/га при условии сбалансированности с другими элементами питания. При внесении с удобрениями 120 кг азота на 1 га в сред-нем на 1 кг азота получают 50-60 кг клубней. На легких супесчанныx почвах при достаточном количестве влаги эффективность может быть и выше. Если азотные удобрения применяют на фоне подстилочного навоза (40-50 т/га), то доза азота может быть снижена до 80 - 90 кг/ га.
При разработки систем удобрения картофеля необходимо учитывать ско-роспелость сорта. Ранние сорта более отзывчивы на минеральные удобрения, они используют питательные вещества интенсивнее в короткий период. Позд-неспелые сорта лучше усваивают питательные вещества почвы и навоза.
При установлении норм минеральных удобрений для конкретных условий возделывания картофеля необходимо учитывать запас питательных веществ почвы и элементы питания, вносимые с органическими удобрениями. В опытах Г.М. Ночайкиной, наибольший чистый доход, рентабельность и окупаемость затрат продукцией были получены при совместном внесении 40 т/га торфона-возного компоста и NPK на планируемый урожай на уровне 30 т/га. [27]
О высокой эффективности совместного применения органических и мине-ральных удобрений свидетельствуют опыты Н.М. Белоус. [8]
Оптимальные дозы азота для среднеспелых и позднеспелых сортов карто-феля колеблются от 120 до 150 кг/га при условии сбалансированности с други-ми элементами питания. При внесении с удобрениями 120 N на 1 га в среднем на 1 кг N получают 50-60 кг клубней. На легких супесчаных почвах при доста-точном количестве влаги эффективность может быть и выше.
Если азотные удобрения применяются на фоне подстилочного навоза (40-50 т/га), то доля азота может быть понижена до 80-90 кг/га. [5]
На прибавку урожая от минеральных удобрений влияет окультуренность почвы. По данным Авдонина Н.С. и Соловьев Г.А. прибавка урожая клубней картофеля от полного минерального удобрения на слабоокультуренной почве в 2 раза ниже чем на средне и хорошоокультуренных почвах. Одностороннее вне-сение азотных удобрений снижало содержание крахмала в клубнях картофеля. [3]
Эффективность минеральных удобрений при совместном применении с ор-ганическими удобрениями зависит как от доз применяемых органических удоб-рений, так и от их вида. В опытах Н.М. Белоус, на дерново-слабоподзолистой песчаной почве под картофель целесообразно применение высоких доз безпод-стилочного навоза без дополнительного внесения полного минерального удоб-рения. [7]
Картофель отрицательно реагирует на недостаточное фосфорное и калий-ное питание. Фосфор способствует более быстрому формированию клубней и улучшению их качества. Под его влиянием в клубнях возрастает содержание крахмала.
Дозы фосфорсодержащих удобрений, а также отношение между в удобрениях зависит от уровня обеспеченности почвы подвижным фосфором. Под картофель можно применять все формы фосфорных удобрений.
Дозы под картофель тоже зависят от содержания подвижного калия в почве и от того, для каких целей предназначены клубни. Лучше применять под картофель безхлорные калийные удобрения. Если применяются хлорсодержа-щие удобрения, то их рекомендуется вносить по осени. [6]
Недостаток вышеперечисленных элементов уже в первый период роста на-рушает нормальный обмен веществ, угнетает растения и резко снижает урожай и его качество.
Крахмал в картофеле – основное питательное вещество, поэтому изучению влияния удобрений на содержание крахмала посвящено много исследований. Для установления влияния удобрений на крахмалистость клубней были обоб-щены результаты 89 опытов, проведенных на дерново-подзолистой почве Не-черноземной зоны.
Азотные удобрения в составе NPK при норме внесения N 120 на фоне на-воза заметно снижали содержание крахмала клубней. [1]
К подобным выводам пришли и другие ученые. Применение повышенных доз азотных удобрений также приводит к мощному развитию надземной массы, ассимиляционного аппарата растений. В связи с этим отток пластических ве-ществ из листьев в аккумулирующие органы ослабевает, интенсивность накоп-ления крахмала снижается. Азотные удобрения усиливают рост ботвы, что уд-линяет вегетативный период, и происходит задержка созревания. [20, 38]
Однако, у ранних сортов картофеля, как правило, снижение крахмалисто-сти не наблюдается, так как к уборке растения успевают закончить вегетацию. В.А. Сухоиванов считает, что применять под картофель повышенные дозы азотных удобрений нужно обязательно с учетом сортовых особенностей и по-годных условий. [38]
Исследованиями установлено, что под влиянием азотных удобрений в клубнях картофеля повышается содержание азота и белка, увеличивается сбор белка. [9, 18]
Так в опытах В.И. Понасина и др. на дерново-подзолистых почвах изучали действие азотных удобрений с различными нормами (фон ). Хотя азот-ные удобрения и увеличивают относительное содержание сырого протеина в клубнях, но биологическая ценность белка от примененных под картофель норм азотных удобрений снижается. [33, 36]
Повышение нормы азота отрицательно влияет на такое кулинарное качест-во картофеля, как потемнение клубней. По данным Н.П. Кукреш, внесение под картофель на дерново-подзолистых почвах более 120 кг/га азота приводило во влажные годы к потемнению клубней и ухудшению вкусовых качеств. [19]
Крахмалистость клубней в значительной степени зависит от снабжения растений фосфором, который принимает участие в фотосинтезе. При недоста-точности фосфорного питания содержание крахмала в картофеле резко падает. [9]
Действия фосфора на крахмалистость картофеля во многом определяется азотно-калийным фоном удобрений. При обобщении результатов 89 опытов, проведенных на дерново-подзолистых почвах Нечерноземья, установлено, что фосфорные удобрения повышают содержание крахмала в клубнях картофеля или не изменяют его. [1]
Фосфорные удобрения способствуют максимальной утилизации моносаха-ров, низкому уровню их содержания, что является показателем высокого каче-ства картофеля. [9]
Потемнение мякоти клубней картофеля под действием фосфорных удобре-ний было либо минимальным, либо отсутствовало. [35]
Внесение фосфора улучшало кулинарные качества картофеля и снижало содержание нитритов и нитратов. [36]
Действия калийных удобрений на крахмалистость картофеля во многом определяется формой примененного калийного удобрения. При использовании под картофель хлоросодержащего калийного удобрения хлор неблагоприятно влияет на рост и развитие картофеля, что сказывается на урожае и его качестве. Содержание крахмала при этом снижалось. [35]
Применение калийных удобрений, не содержащих хлора приводит к по-вышению крахмалистости клубней. По данным опытов, проведенных на дерно-во-подзолистых почвах, для повышения содержания крахмалистости в клубнях следует применять сернокислый калий и кальцит фиотационный. [10]
Под действием калийных удобрений содержание белка в клубнях картофе-ля снижалось или существенно не изменялось. Причем калийные удобрения улучшают биологическую ценность белков картофеля, т.к. снижалось содержа-ние восстанавливающих сахаров. [29]
Снижая ферментативное потемнение, калийные удобрения улучшают вид и кулинарные качества картофеля. [9]
Таким образом на дерново-подзолистых суглинистых почвах Нечерноземья для получения высокого урожая картофеля с хорошими качествами, необходи-мо использовать систему удобрений с соотношением питательных элементов: [17]
В настоящее время при усиливающемся антропогенном воздействии на аг-росистемы все большее значение приобретают приемы биологизации земледе-лия, включая рациональное применение навоза и других органических удобре-ний. Возрастает интерес к альтернативным системам, основанным на внесении одних органических удобрений и полном отказе от минеральных. Главный до-вод при этом – возможность получения чистой продукции и защите от загряз-нения окружающей среды. В последнее время наметилось снижение объемов применения минеральных удобрений в ряде стран Европы, США, Японии. Но в этих странах даже 50% снижение их потребления сохраняет применение в рас-чете на гектар 200 – 300 кг NPK. В связи с этим актуальна объективная характе-ристика различных систем: органической, минеральной и органоминеральной – при сравнительном изучении их влияния на урожайность, качество продукции, параметры почвенного плодородия, а также на экологические показатели.
В наших исследованиях проводится комплексная оценка трех систем удоб-рений (органической, минеральной и органоминеральной) на зерново-подзолистой легкосуглинистой почве Костромской области. Опыт проводится в кормовом стационарном севообороте кафедры агрохимии, почвоведения и за-щиты растений.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ НА ТЕМУ: “ ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙ И КАЧЕСТВО ЯЧМЕНЯ И КАРТОФЕЛЯ “
1.1. Биологические особенности ячменя
Продуктивность ячменя в значительной степени определяется его биологи-ческими особенностями. Ячмень культура короткого периода развития. Веге-тационный период его в Нечерноземной зоне колеблется в пределах 90-100 дней. Ячмень является холодостойкой культурой. Семена ячменя могут прорас-тать при температуре 1-2 0С и дают дружные всходы при температуре 4-5 0С. Отрицательные температуры во время прорастания вредно сказываются на дальнейшем росте растений. В фазу кущения наиболее благоприятна темпера-тура 10-12С .В последующий период (до фазы колошения оптимальная темпе-ратура 15-17С .В период наливания и созревания зерна ячменя легче переносит высокие температуры. Температура ниже 13-14 0С тормозят развитие растений. Ячмень наиболее засухоустойчивая культура. Семена ячменя при прорастании нуждаются в меньшем количестве воды (48-65% от массы зерна), чем семена других лаков . После появления всходов из-за слабого развития корневой сис-темы требует большого количества влаги. Максимальное количество воды рас-тения расходуют в фазу кущения - трубкования.
Недостаток влаги в тот период вызывает увеличение числа бесплодных цветков.[15]
Несмотря на высокую приспособленность ячменя к различным условиям возделывания, он очень требователен к почвенному плодородию. В Нечерно-земной зоне наиболее пригодны суглинистые почвы. На лёгких песчаных и су-песчаных почвах ячмень растет плохо.
При возделывании ячменя на дерново-подзолистых почвах предпочтитель-ны поля, где рН=6-6.5, гумуса содержание не менее 2%, подвижного фосфора и обменного калия 15-20мг/100 г почвы. При допосевном внесение полного ми-нерального удобрения на таких участках урожайность интенсивных сортов мо-жет достигать 5,5т /га. [6]
Ячмень развивается быстро, период вегетации. Он начинает использовать питательные вещества сразу после появления всходов наиболее быстро исполь-зовать азот и калий, а фосфор используется медленными темпами. Так, к выхо-ду в трубку используется основная часть калия (87%) и азот (74%) от общего выноса, а к периоду максимума (в фазу колошения) - весь азот и калий. Хоро-ший фосфорный режим необходим до конца вегетации. [39]
Климатические условия Нечерноземной зоны в основном благоприятны для нормального роста ячменя. Однако отклонения погоды от нормы в отдель-ные годы приводит к значительным колебаниям урожая. Высокие урожаи ячме-ня при внесении удобрения в зоне формируются при среднесуточной темпера-туре воздуха в период посев-кущение в пределах 13-15 0С , достаточном (80-100 мм) количеством осадков в период интенсивного роста и умеренном увлажне-нии во время налива зерна (50-60 мм осадков в июле). [16]
1.2. Влияние удобрений на урожай и качество ячменя
В Нечерноземной зоне наиболее распространена комбинированная систе-ма удобрений. В ней минеральные удобрения и известковые материалы сочета-ются с применением в севообороте подстилочного навоза, торфонавозных ком-постов и зеленых удобрений. Внесение физиологически кислых минеральных удобрений на дерново-подзолистых почвах под культуры, требовательные к ре-акции среды, отрицательно влияет на урожай.
Известкование меняет режим питания, что в свою очередь, изменяет усло-вия эффективного использования удобрений. До посева ячменя на кислых поч-вах проводят известкование, которое дает прибавки не менее 3-5 ц/га зерна. Из-весть вносят под зябь или перепашу в полных дозах ( по величине гидролити-ческой кислотности) в форме доломитовой муки или других форм. [25]
Правильное применение удобрений является средством улучшения пита-ния растений и повышения урожая ячменя.
В нашей стране и а рубежом внесение навоза и других органических удоб-рений, непосредственно под ячмень практикуют довольно редко. Ячмень глав-ным образом возделывают в полевых севооборотах. Он использует последейст-вие органических удобрений, внесенных под предшествующие культуры . При последействие умеренных норм навоза (8-10т] в среднем а год урожай ячменя увеличивалась на 6-10 ц/га и более, белковость, как правило , не изменялась. [2]
При устранении избыточной кислотности почвы и внесении фосфорно-калийных удобрений в большинстве почвенно-климатических зон страны наи-большее влияние на урожай, белковость и другие показатели качества зерна яч-меня оказывают азотные удобрения. Потому в настоящее время ,когда пробле-ма качества зерна ячменя стоит особенно остро, большое внимание уделяют азотным удобрениям : выявляют оптимальные нормы, формы, сроки и способы их внесения.
При благоприятных погодных условиях внесение умеренных норм (40-60кг/га) азотных удобрений может повысить урожай зерна ячменя на 10-15 ц/га.
Однако такие нормы азотных удобрений повышают главным образом ве-личину урожая, а на содержание белка они влияют слабо. Увеличение белково-сти, как правило, не превышает 1-1,5%. Резко поднять белковость зерна ячменя, что особенно важно при кормовом его использовании, возможно только при применении повышенных и высоких норм азотных удобрений.
Так, оптимальные нормы азотных удобрений для Белоруссии, а также для Центрального, Волго-Вятского районов Нечерноземной зоны, производящие значительное количество зерна ячменя, при погодных условиях, близких к среднемноголетним, находится в пределах 80-120 кг/га. [13]
При среднегодовых нормах азотных удобрений 90-120 кг/га на фоне фос-форно-калийных удобрений содержании белка повышалось на 4-5%, что со-ставляло в среднем 50 % от исходного содержания его в контрольном варианте ( без удобрений). [23]
В исследованиях Л. Д. Детковской и Е. М. Лимантовой установлено, что формирование урожая зерна ячменя на уровне 36-38 ц/га в благоприятные годы возможно на среднеокультуренной почве при внесении N 60. В условиях засухи такой урожай был получен только на хорошо окультуренных почвах при внесе-нии N 120. [11]
Действие азотных удобрений более полно проявляется на фоне фосфорно-калийных удобрений. Ячмень хорошо отзывается на внесение полного мине-рального удобрения почти во всех почвенно-климатических зонах нашей стра-ны, о чем свидетельствуют результаты многочисленных опытов. [30]
Фосфорные и калийные удобрения оказывают положительное влияние на ячмень на почвах с низким содержанием подвижных форм фосфора и калия; одностороннее внесение азотных удобрений на таких почвах неэффективно.
Так, в опытах проведенных на кислой дерново-подзолистой почве Москов-ской области, длительное одностороннее внесение азотных удобрений снижало белковость зерна ячменя ; при дополнительном внесении фосфорных удобрений она достигла прежнего уровня. [37]
Из фосфатов на дерново-подзолистых почвах хорошо действуют супер-фосфаты, суперфос, а также эффективные полифосфорные удобрения. [14]
Использование растениями калия и удобрений в значительной степени за-висит от обеспеченности азотом и фосфором. В опытах В. И. Никитишена, на неудобренном фоне посевами усваивалось 50%, на фоне азотного и фосфорного удобрения - 96% внесенного калия. [26]
Таким образом, высокий уровень азотного питания ячменя предполагает необходимость увеличения также и дозы калийного питания.
Л. П. Обручникова изучала урожайность ячменя в стационарном кормовом севообороте в зависимости от фона почвенного. Получение в опытах данные позволили сделать выводы о том, что высокое содержание гумуса в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве обеспечивает более высокую и стабиль-ную по годам урожайность ячменя. [28]
Выводы:
• На урожай и качество зерна ячменя наибольшее влияние оказывают азотные удобрения. Дозы азота должны дифференцироваться в зависимости от поч-венно-климатических условий, агротехники, сортовых особенностей.
• При низком содержании подвижного фосфора и обменного калия в почве фосфорно-калийные удобрения повышают урожай и качество зерна ячменя.
• Величина и качество урожая ячменя зависят от уровня плодородия почвы.
• При более высоком уровне плодородия почвы повышается урожай и белко-вость зерна ячменя.
• Получение высокого урожая картофеля зависит от содержания в почве гуму-са и подвижных форм фосфоры и калия. Проблема поддержания бездафи-цитного баланса гумуса решается по-разному, в зависимости от зоны.
• Большой эффект достигается при совместном внесении органических и ми-неральных удобрений под картофель. Причем дозы удобрений устанавлива-ются в соответствии с запасом питательных веществ в почве.
• На прибавку урожая от минеральных удобрений влияет окультуренность почв, агротехника, а также сортовые особенности картофеля.
• Недостаток фосфора и калия отрицательно сказывается на формировании урожая клубней картофеля, так как нарушает обмен веществ и угнетает рас-тение.
• Высокие дозы сезонных удобрений снижают крахмалистость клубней.
1.3. Биологические особенности картофеля
Картофель принадлежит к числу важнейших сельскохозяйственных куль-тур, его справедливо называют вторым хлебом.
Клубни картофеля содержат около 25% сухих веществ, в том числе 14...22% крахмала, 1,4...3% белков, около1% клетчатки, 0.2...0.3% жира и 0.8...1.1% зольных веществ. Картофель источник витаминов C, B1, B2, B6, РР и К. Особенно богаты витаминами молодые клубни.
Весь период роста картофеля условно разделяют на три части. Первый пе-риод - от всходов до начала цветения. На том тапе главным образом увеличива-ется масса ботвы. Прирост клубней незначителен.
Второй период охватывает цветение и продолжается до прекращения при-роста ботвы, практически до начала ее увядания. В то время происходит наибо-лее интенсивный прирост клубней.
Третий период - от прекращения прироста ботвы до естественного ее увя-дания. Прирост клубней продолжается, но менее интенсивно, чем во второй пе-риод.
Наиболее важен в формировании клубней второй период , в то время нака-пливается до 65...75% конечного урожая. Погодные условия складывающиеся в тот период , определяют уровень урожая.
Для растений картофеля очень важен температурный режим, так при 10...12 0С в умеренно влажной почве дают всходы на 25...27-й день, при 14...16 0С - на 18...22-й день. Лучшая температура для проращивания клубней в усло-виях средней полосы 18...22 0C. Сочетание хорошей влагообеспеченности поч-вы и оптимальной температуры во время прорастания способствуют ускорен-ному появлению всходов.
Наиболее благоприятная температура для клубнеобразования 15...20 0C. При температуре нее 6 0С и выше 23 0С прирост клубней задерживается, а при 26...29 0C клубнеобразование прекращается.
Картофель - светолюбивое растение. Потому большое значение имеет вы-бор оптимальной густоты стояния. Наиболее целесообразно такая густота стоя-ния, при которой в конкретных условиях произрастания растений обеспечивает-ся формирование около 40 тыс. м2 листовой поверхности на 1 га это соответст-вует при средней норме внесения удобрений 230...250 тыс. стеблей на 1 га у продовольственного и 250...270 тыс. стеблей у семенного картофеля.
Картофель предъявляет высокие требования к воздушному режиму почвы. Чтобы иметь достаточное количество кислорода в суглинистой почве, необхо-димо сохранить ее в рыхлом состоянии с объемной массой не менее 0.9...1.2 г/см3.
Картофель - растение, требовательное к влажности почвы. Наиболее бла-гоприятные условия для роста картофеля и образования высокого урожая клуб-ней создаются при влажности почвы от 60% ППВ до 100% ППВ. Снижение влажности почвы до 40% ППВ в условиях средней полосы снижает урожай на 40% и более.
Для обеспечения высоких урожаев картофеля в средней полосе необходи-мо , чтобы а вегетацию выпадало не менее 300 мм осадков.
Картофель имеет специфические требования к корневому питанию. ту важную биологическую особенность обуславливает слаборазвитая корневая система. Для нормального роста , развития и накопления урожая картофель ну-ждается в большем количестве питательных веществ , чем многие другие поле-вые культуры .
С 1 т клубней и соответствующим количеством ботвы (0.4 т) и корневых остатков выносят, кг: N-5...6 , Р2O5 - 1.5...2 , K2O - 7...10. [5]
В растения картофеля азот поступает в течение всей вегетации , однако больше всего его потребляется в период бутонизации - цветения. В то же время хорошая обеспеченность азотом на ранних этапах роста способствует более бы-строму и мощному формированию вегетативной массы . Благодаря тому расте-ния продуктивнее используют весенние запасы влаги в почве и лучше форми-руют урожай клубней.
Фосфор картофель потребляет в течение всей вегетации; в период бутони-зации - цветения поглощение фосфора усиливается. Во время формирования ботвы интенсивно поступает калий.
Отношение питательных веществ N : Р2О5 : К2О в урожаи составляет 1 : 0.3 : 1.4.
И того соотношения видно , что картофель - калиелюбивая культура. [5]
1.4. Влияние удобрений на урожай и качество картофеля
Картофель - культура, высокотребовательная к органическим и минераль-ным удобрениям. Высокие урожаи картофеля получают при внесении органиче-ских и минеральных удобрений, а также известковании.
Продуктивность картофеля главным образом зависит от содержания гумуса в почве подвиныx форм фосфора и калия.
Проблему поддержания бездефицитного баланса гумуса решают по-разному в зависимости от зоны, наличие в севообороте многолетних трав, сиде-ритов, понивныx посевов. В Нечерноземной зоне, например, на 1 га пашни вно-сят качественно приготовленные органические удобрения в таком количестве:
• в специализированных картофелеводческих севооборотах, не имеющих в своем составе многолетних трав или сидеритов, на дерново-подзолистых суглинистых почвах - 15...18 т , на дерново-подзолистых суглинистых почвах - 18...20 т ;
• в специализированных картофелеводческих севооборотах , имеющих в своем составе многолетние травы или сидериты , на дерново-подолистыx суглини-стых почвах - 10...12 т , на дерново-подзолистых супесчаных почвах - 13...15 т. [4]
Практика передовых хозяйств свидетельствует о том , что в различных почвенно-климатических зонах внесение навоза или компостов в количестве 30...60 т/га является действенным средством для получения высоких и устойчи-вых урожаев семенного и продовольственного картофеля. По мере увеличения норм навоза под картофель урожай возрастает, и только при внесении свыше 100 т/га повышение урожайности часто не наблюдается. В том случае отмечает-ся мощное развитие ботвы растений в ущерб накоплению клубней, такой кар-тофель больше поражается болезнями и повреждается вредителями. [32]
Под картофель, особенно ранних сортов, вносят только перепревший или полуперепревший навоз, а также хорошо приготовленные торфонавозные ком-посты. Применять органические удобрения на суглинистых почвах лучше осе-нью, под зяблевую вспашку, а на песчаных и супесчаных - рано весной под пе-репашку зяби. [40]
При разработке система удобрений картофеля необходимо учитывать ско-роспелость сорта. Ранние сорта более отзывчивы на минеральные удобрения, они используют питательные вещества интенсивнее в короткий период. Позд-неспелые сорта лучше усваивают питательные вещества почвы и навоза.
При установленной норме минеральных удобрений для конкретных усло-вий возделывания картофеля необходимо учитывать запасы питательных ве-ществ почвы и элементов питания , вносимые с органическими удобрениями. В опытах Г. М. Ночайкиной , чем больший чистый доход , рентабельность и оку-паемость затрат продукции были получены при совместном внесении 40 т/ га торфонавозного компоста и NРК на планируемый урожай на уровне 30 т/га. [27]
О высокой эффективности совместного применения органических и мине-ральных удобрений свидетельствуют опыты Н. М. Белоуса. [8]
Оптимальные дозы азота для среднеспелых и позднеспелых сортов карто-феля колеблются от120 до 150 кг/га при условии сбалансированности с другими элементами питания. При внесении с удобрениями 120 кг азота на 1 га в сред-нем на 1 кг азота получают 50-60 кг клубней. На легких супесчанныx почвах при достаточном количестве влаги эффективность может быть и выше. Если азотные удобрения применяют на фоне подстилочного навоза (40-50 т/га), то доза азота может быть снижена до 80 - 90 кг/ га.
При разработки систем удобрения картофеля необходимо учитывать ско-роспелость сорта. Ранние сорта более отзывчивы на минеральные удобрения, они используют питательные вещества интенсивнее в короткий период. Позд-неспелые сорта лучше усваивают питательные вещества почвы и навоза.
При установлении норм минеральных удобрений для конкретных условий возделывания картофеля необходимо учитывать запас питательных веществ почвы и элементы питания, вносимые с органическими удобрениями. В опытах Г.М. Ночайкиной, наибольший чистый доход, рентабельность и окупаемость затрат продукцией были получены при совместном внесении 40 т/га торфона-возного компоста и NPK на планируемый урожай на уровне 30 т/га. [27]
О высокой эффективности совместного применения органических и мине-ральных удобрений свидетельствуют опыты Н.М. Белоус. [8]
Оптимальные дозы азота для среднеспелых и позднеспелых сортов карто-феля колеблются от 120 до 150 кг/га при условии сбалансированности с други-ми элементами питания. При внесении с удобрениями 120 N на 1 га в среднем на 1 кг N получают 50-60 кг клубней. На легких супесчаных почвах при доста-точном количестве влаги эффективность может быть и выше.
Если азотные удобрения применяются на фоне подстилочного навоза (40-50 т/га), то доля азота может быть понижена до 80-90 кг/га. [5]
На прибавку урожая от минеральных удобрений влияет окультуренность почвы. По данным Авдонина Н.С. и Соловьев Г.А. прибавка урожая клубней картофеля от полного минерального удобрения на слабоокультуренной почве в 2 раза ниже чем на средне и хорошоокультуренных почвах. Одностороннее вне-сение азотных удобрений снижало содержание крахмала в клубнях картофеля. [3]
Эффективность минеральных удобрений при совместном применении с ор-ганическими удобрениями зависит как от доз применяемых органических удоб-рений, так и от их вида. В опытах Н.М. Белоус, на дерново-слабоподзолистой песчаной почве под картофель целесообразно применение высоких доз безпод-стилочного навоза без дополнительного внесения полного минерального удоб-рения. [7]
Картофель отрицательно реагирует на недостаточное фосфорное и калий-ное питание. Фосфор способствует более быстрому формированию клубней и улучшению их качества. Под его влиянием в клубнях возрастает содержание крахмала.
Дозы фосфорсодержащих удобрений, а также отношение между в удобрениях зависит от уровня обеспеченности почвы подвижным фосфором. Под картофель можно применять все формы фосфорных удобрений.
Дозы под картофель тоже зависят от содержания подвижного калия в почве и от того, для каких целей предназначены клубни. Лучше применять под картофель безхлорные калийные удобрения. Если применяются хлорсодержа-щие удобрения, то их рекомендуется вносить по осени. [6]
Недостаток вышеперечисленных элементов уже в первый период роста на-рушает нормальный обмен веществ, угнетает растения и резко снижает урожай и его качество.
Крахмал в картофеле – основное питательное вещество, поэтому изучению влияния удобрений на содержание крахмала посвящено много исследований. Для установления влияния удобрений на крахмалистость клубней были обоб-щены результаты 89 опытов, проведенных на дерново-подзолистой почве Не-черноземной зоны.
Азотные удобрения в составе NPK при норме внесения N 120 на фоне на-воза заметно снижали содержание крахмала клубней. [1]
К подобным выводам пришли и другие ученые. Применение повышенных доз азотных удобрений также приводит к мощному развитию надземной массы, ассимиляционного аппарата растений. В связи с этим отток пластических ве-ществ из листьев в аккумулирующие органы ослабевает, интенсивность накоп-ления крахмала снижается. Азотные удобрения усиливают рост ботвы, что уд-линяет вегетативный период, и происходит задержка созревания. [20, 38]
Однако, у ранних сортов картофеля, как правило, снижение крахмалисто-сти не наблюдается, так как к уборке растения успевают закончить вегетацию. В.А. Сухоиванов считает, что применять под картофель повышенные дозы азотных удобрений нужно обязательно с учетом сортовых особенностей и по-годных условий. [38]
Исследованиями установлено, что под влиянием азотных удобрений в клубнях картофеля повышается содержание азота и белка, увеличивается сбор белка. [9, 18]
Так в опытах В.И. Понасина и др. на дерново-подзолистых почвах изучали действие азотных удобрений с различными нормами (фон ). Хотя азот-ные удобрения и увеличивают относительное содержание сырого протеина в клубнях, но биологическая ценность белка от примененных под картофель норм азотных удобрений снижается. [33, 36]
Повышение нормы азота отрицательно влияет на такое кулинарное качест-во картофеля, как потемнение клубней. По данным Н.П. Кукреш, внесение под картофель на дерново-подзолистых почвах более 120 кг/га азота приводило во влажные годы к потемнению клубней и ухудшению вкусовых качеств. [19]
Крахмалистость клубней в значительной степени зависит от снабжения растений фосфором, который принимает участие в фотосинтезе. При недоста-точности фосфорного питания содержание крахмала в картофеле резко падает. [9]
Действия фосфора на крахмалистость картофеля во многом определяется азотно-калийным фоном удобрений. При обобщении результатов 89 опытов, проведенных на дерново-подзолистых почвах Нечерноземья, установлено, что фосфорные удобрения повышают содержание крахмала в клубнях картофеля или не изменяют его. [1]
Фосфорные удобрения способствуют максимальной утилизации моносаха-ров, низкому уровню их содержания, что является показателем высокого каче-ства картофеля. [9]
Потемнение мякоти клубней картофеля под действием фосфорных удобре-ний было либо минимальным, либо отсутствовало. [35]
Внесение фосфора улучшало кулинарные качества картофеля и снижало содержание нитритов и нитратов. [36]
Действия калийных удобрений на крахмалистость картофеля во многом определяется формой примененного калийного удобрения. При использовании под картофель хлоросодержащего калийного удобрения хлор неблагоприятно влияет на рост и развитие картофеля, что сказывается на урожае и его качестве. Содержание крахмала при этом снижалось. [35]
Применение калийных удобрений, не содержащих хлора приводит к по-вышению крахмалистости клубней. По данным опытов, проведенных на дерно-во-подзолистых почвах, для повышения содержания крахмалистости в клубнях следует применять сернокислый калий и кальцит фиотационный. [10]
Под действием калийных удобрений содержание белка в клубнях картофе-ля снижалось или существенно не изменялось. Причем калийные удобрения улучшают биологическую ценность белков картофеля, т.к. снижалось содержа-ние восстанавливающих сахаров. [29]
Снижая ферментативное потемнение, калийные удобрения улучшают вид и кулинарные качества картофеля. [9]
Таким образом на дерново-подзолистых суглинистых почвах Нечерноземья для получения высокого урожая картофеля с хорошими качествами, необходи-мо использовать систему удобрений с соотношением питательных элементов: [17]
|