CC BY
39
Ермохин Ю.И. Диагностика потребности озимой пшеницы в удобрениях на основе химического анализа растений // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2018. -№1 (12) январь - март. - URL http://e-journal.omgau.ru/images/issues/2018/1/00494.pdf. - ISSN 2413-4066
УДК 631.81
Ермохин Юрий Иванович
Доктор сельскохозяйственных наук, профессор ФГБОУВО Омский ГАУ, г. Омск ecolog omgau@mail.ru
Диагностика потребности озимой пшеницы в удобрениях на основе химического
анализа растений
Аннотация. В статье представлены результаты исследований по разработке системы растительной диагностики минерального питания озимой пшеницы в условиях лугово-чернозёмных почв Западной Сибири.Показана технология диагностики уровня обеспеченности растений элементами питания, расчета доз удобрений для дополнительного внесения. Представлены модели прогноза урожая озимой пшеницы в зависимости от содержания элементов питания в почве и листьях.
Ключевые слова. Почва, растение, озимая пшеница, диагностика питания, плодородие, удобрения, система.
Диагностирование обеспеченности сельскохозяйственных культур питательными веществами и отсюда - эффективность минеральных удобрений не могут исчерпываться только изучением запаса этих веществ в почве или постановкой полевых агрохимических опытов. Чтобы условия минерального питания не были лимитирующим фактором в получении планируемых урожаев, необходимо их изменение в процессе роста и развития в соответствии с требованиями растений, т. е. разработка динамической системы питания [13].
Растительная диагностика - перспективный метод, уточняющий действительную потребность сельскохозяйственных культур в удобрениях и дающий возможность принять меры к улучшению питания растений в период вегетации [4, 5].
Химический анализ почвы коррелирует с ростом и урожайностью растений только в условиях, когда остальные факторы, определяющие продуктивность растений, находятся в норме. В связи с этим, необходим контроль над обеспеченностью растений питательными элементами в течение вегетации методом растительной диагностики как части системы почвенно-растительной оперативной диагностики «ПРОД». Одной из ее центральных проблем является установление уровней обеспеченности элементами питания выращиваемых культур и, на основе этого, определение потребности растений в дополнительном внесении удобрений в течение вегетации (подкормках).
Озимая пшеница - основная зерновая культура в земледелии, отзывчивая на изменения условий минерального питания [6-11].
Цель исследования - разработать математические модели продуктивности озимой пшеницы для получения высоких урожаев зерна.
Объекты исследования - сорт озимой мягкой пшеницы Омская 4, почвы, минеральные удобрения, связанные в едином комплексе агротехнических мероприятий и метеорологических условий.
Полевые эксперименты проводили на опытном поле Сибирского НИИСХ 2004-2007 гг.. Лугово-чернозёмная почва тяжелосуглинистого гранулометрического состава опытного участка содержала: гумуса 6,3-7,1%, общего азота и фосфора 0,31-0,34% и 0,16-0,17%. В годы проведения опытов, в почве после пара, к моменту посева, в среднем содержалось N N03 - 1,94 мг; Р2О5 - 4,87 мг, К2О - 10,65 мг на 100 г слоя почвы 0-30 см (осенью) и весной N-N03 - 3,16 мг; Р2О5 - 6,72 мг, К2О - 11,8 мг на 100 г почвы (2% уксусно-кислая вытяжка, метод Ю.И. Ермохина). Агротехника - общепринятая для зоны. Лабораторные анализы проводили на кафедре агрохимии и почвоведения Омского ГАУ.
Минеральные удобрения оказывают существенное влияние на содержание элементов питания в листьях озимой пшеницы. Как правило, улучшение условий питания способствует наибольшей концентрации азота, фосфора и калия в листьях озимой пшеницы.
На основании экспериментальных данных системы «азотные удобрения-растение» с помощью статистического метода анализа были построены математические модели действия минеральных удобрений на содержание азота и фосфора в растениях озимой пшеницы (табл. 1).
Таблица 1
Связь между дозами азотных и фосфорных удобрений (Х кг д.в./га) и валовым содержанием азота и фосфора (К, Р %) в растениях озимой пшеницы по фазам развития (2004-2007 гг.)
Фаза развития Уравнение регрессии г
Выход в трубку = 3,66+0,0099Х; (1) 0,95
%Р = 0,56+0,0011Х; (2) 0,97
Цветение = 2,91+0,015Х; (3) 0,96
%Р = 0,20+0,0015Х. (4) 0,84
Исследования показали, что существует определенная зависимость (формулы 1-4) содержания валовых элементов и их соотношений в листьях озимой пшеницы в зависимости от доз внесенных удобрений.
С увеличением запаса азота в почве, благодаря возрастающим дозам азотных удобрений, происходит повышение процентного содержания общего азота в листьях озимой пшеницы.
Максимальные коэффициенты интенсивности действия («Ь») одного килограмма внесенного азотного удобрения на содержание N в растениях, по отношению к конечной фазе, отмечены в фазы активного роста культуры - выхода в трубку («Ь» 0,0099%) и в фазу цветения («Ь» 0,015%). Каждый килограмм внесенных фосфорных удобрений повышает содержание валового фосфора в листьях на 0,0011%, в фазу цветения - на 0,0015%.
Полученные величины интенсивности действия единицы (1 кг) азотных и фосфорных удобрений на химический состав листьев позволяют наиболее полно рассчитать дозы удобрений исходя из валового содержания азота и фосфора в листьях озимой пшеницы по фазам роста и развития, используя формулу (5) Ю.И. Ермохина (табл. 2).
Таблица 2
Расчет доз удобрений (Д, кгд.в./га) под озимую пшеницу на лугово-черноземной почве _по формуле растительного анализа_
Фаза развития Коэффициенты интенсивности действия удобрений, % Формула расчета доз удобрений
Ьм Ьр
Выход в трубку 0,0099 0,00011 Д = (5) " ь "• э0
Цветение 0,015 0,0015
Примечание: Эо и Эф - оптимальное и фактическое содержание азота и фосфора в растениях для конкретных фаз роста и развития озимой пшеницы
Кроме того, знание указанных выше коэффициентов дает возможность предсказать химический состав растений (%, Хп) в результате применения удобрений по формуле:
Хп = Хо + Д ■ Ь; (6)
где Хп - планируемое содержание элемента питания в растениях в результате применения удобрений, %;
Хо - содержание элемента питания в растениях неудобренного участка, %;
Д - доза удобрений, кгд.в./га; Ь - коэффициент интенсивности единицы внесенного удобрения на химический состав растения.
Так, если в листьях озимой пшеницы контрольного варианта содержалось в фазу выхода в трубку 3,66 % азота, то при внесении удобрений в дозе №оРзо, содержание азота в ткани составило:
%N = 3,66 + 0,01 ■ 30 = 3,96 %.
Расчетные данныене превышалидопустимой ошибки прогноза по сравнению с фактическими данными, полученными в опытах.
Установлено, что с увеличением дозы питательного вещества, вносимого под растения, концентрация этого вещества в тканях большинства культур возрастает до определенного уровня концентрации, на дальнейшее увеличение дозы растение практически не реагирует из-за того, что клеточный сок представляет собой буферную систему, переводящие минеральные элементы в различные состояния, а. следовательно.увеличение дозы удобрений может привести к снижению урожая и его качества [1, 2, 12-17].
В связи с этим нами проведена оценка химического состава листьев озимой пшеницы с учетом величины урожайности озимой пшеницы. В результате проведения опытов установлено, что при взаимодействии растений озимой пшеницы в период роста и развития с почвой, последняя оказывает влияние на растения содержащимися в ней элементами питания. Ткань растения отражает это влияние различиями в химическом составе и характером распределения по этапам развития. Следовательно, между химическим составом почвы, растений и урожаем наблюдается коррелятивная связь, выражаемая следующей функцией:
Х = /(П почвы)
а урожайность (У) - функцией химического состава растений:
У = /(Х растений)
Таким образом, химические элементы в растениях должны находиться в определенном количестве и сочетании. При дефиците этих элементов нарушается нормальная жизнедеятельность организма. Влияние поступившей дозы химического элемента на урожайность культуры отображается на графике в виде колоколообразной кривой «доза -ответная реакция растений» (рис. 1).
А
а б в г д
Концентрация питательного вещества в ткани,%
Рис.1. Ответная реакция растений на концентрацию химического вещества в ткани: зона а -голодания (предел выживания); зона б - положительная реакция на увеличение дозы элемента; зона в - оптимальный уровень содержания элемента; зона г - начальное и
токсическое действие избытка элемента
Рассматривая данные зависимости в общем плане, можно сделать вывод, что применение минеральных удобрений под озимую пшеницу повышает концентрацию элементов питания в листьях, одновременно увеличивая уровень урожайности до определенного предела, а затем урожайность не изменяется или даже снижается.
Как было показано выше, между химическим составом почвы, растений и урожаем наблюдается коррелятивная связь, выражаемая следующей функцией:
Х = /(П почвы), (Х растений)...
Данную функцию мы выразили через математические модели прогноза урожайности озимой пшеницы в зависимости от содержания в почве элементов минерального питания (Ы N03, Р2О5, мг/100 г), химического состава листьев (Ы, Р, %) на основе уравнений множественной регрессии (табл. 3, уравнения 7- 9).
Таблица 3
Модели прогноза урожая озимой пшеницы в зависимости от валового содержания элементов питания в почве и листьях на лугово-черноземной почве лесостепи Западной _Сибири (2005-2007 гг.)_
Содержание в почве, мг/100 г Содержание в листьях, % Фактиче ская урожайн ость т/га Модель прогноза урожайности г
N-N03 Р2О5 N Р
1,82 4,3 3,66 0,55 2,8 3,17 + 0,43 N-N03 -0,173 N (7) 0,80
1,75 6,8 3,54 0,61 3,53
2,39 6,4 3,95 0,60 3,50
2,79 4,6 3,7 0,57 3,54
2,79 6,9 4,12 0,58 3,85
3,95 6,8 4,29 0,60 4,09
4,91 7,5 4,47 0,56 4,13 3,76 + 0,35 Р2О5 - 3,9 Р; (8) 0,79
3,04 6,9 3,67 0,62 4,09
3,05 8,3 3,8 0,67 3,85
3,93 7,4 4,27 0,58 4,58
3,77 7,0 3,99 0,55 4,03
3,57 7,3 3,95 0,56 4,06
3,37 7,2 3,76 0,61 3,98
Модель по 4 показателям 2,02 + 0,3 N-N03 + 0,17 Р2О5 - 0,1 N + 0,23 Р. (9) 0,88
Таким образом, обработка данных химического анализа почвы взятой весной, величин урожая и валового содержания элементов в листьях озимой пшеницы позволила разработать математические модели урожайности озимой пшеницы.
Ссылки на источники
1. Ермохин Ю.И. Оптимизация минерального питания сельскохозяйственных культур (на основе системы «ПРОД»): монография / Ю.И. Ермохин, И.А. Бобренко. - Омск: Изд-во ФГОУ ВПО «ОмГАУ», 2005. - 284 с.
2. Ермохин Ю.И. Почвенно-растительная оперативная диагностика «ПРОД-ОмСХИ» минерального питания, эффективности удобрений, величины и качества урожая сельскохозяйственных культур: монография / Ю.И. Ермохин. - Омск: ОмГАУ. - 1995. - 208 с.
3. Ермохин Ю.И. Система почвенно-растительной оперативной диагностики минерального питания сельскохозяйственных культур / Ю.И. Ермохин, И.А. Бобренко // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2016. - №4 (7). - С. 4.
4. Ермохин Ю.И. Исторические аспекты развития метода комплексной диагностики минерального питания сельскохозяйственных культур / Ю.И. Ермохин, И.А. Бобренко, Е.Г. Бобренко // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2017. - №2 (9). - С. 6.
5. Ермохин Ю.И. Научное наследие академика Д.Н. Прянишникова и развитие агрохимической школы в Омском государственном аграрном университете (к 100-летию Омского ГАУ) / Ю.И. Ермохин, И.А. Бобренко // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2017. - №1 (8). - С. 4.
6. Improving Competitiveness of the Wheat Production within the Siberian Region (in Terms of the Omsk region) / I.A.Bobrenko, O.V.Shumakova, N.V.Goman, Y.I.Novikov, V.I. Popova, O.A.Blinov // Journal of Advanced Research in Law and Economics. - 2017. - V. VIII, Is. 2(24). -P.426-436.
7. Бобренко И.А. Эффективность обработки семян микроэлементами (Cu, Mn, Zn) при возделывании озимой пшеницы в условиях лесостепи Западной Сибири / И.А. Бобренко, Н.В. Гоман, В.И. Попова // Омский научный вестник. - 2014. - №1(128). - С. 107-111.
8. Гоман Н.В. Влияние микроудобрений на структуру урожая озимой пшеницы / Н.В. Гоман, В.И. Попова, И.А. Бобренко // Вестник Красноярского ГАУ - 2016. - №1. - С. 114-117.
9. Попова В.И.Влияние микроудобрений на продуктивность озимой пшеницы при возделывании на лугово-черноземной почве в условиях Западной Сибири / В.И. Попова, Н.В. Гоман // Проблемы научно-технологической модернизации сельского хозяйства: производство, менеджмент, экономика сборник трудов Международной науч.-практ. конф. обучающихся в магистратуре. Институт экономики и финансов ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина. - Омск, 2014. - С. 80-84.
10. Шубин О.А. Оптимизация минерального питания и моделирование продуктивности озимой пшеницы в условиях южной лесостепи Западной Сибири: дис.. ..канд.с.-х. наук. - Омск, 2008. - 221 с.
11. Эффективность основного внесения цинковых удобрений под озимые зерновые культуры на лугово-черноземной почве Западной Сибири / И.А. Бобренко, Н.В. Гоман, В.И. Попова, Е.П. Болдышева // Омский научный вестник. - 2011. - № 1 (104). - С. 246-250.
12. Ермохин Ю.И. Оптимизация минерального питания сорговых культур: монография / Ю.И. Ермохин, И.А. Бобренко. - Омск: Изд-во ОмГАУ, 2000. - 118 с.
13. Бобренко И.А. Диагностика минерального питания, величины и качества урожая сорговых культур на чернозёмах Западной Сибири: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук / И.А. Бобренко. - Омск, 1997. - 17 с.
14. Ермохин Ю.И. Диагностика минерального питания различных сортов и гибридов редиса / Ю.И. Ермохин, Е.Г. Бобренко, И.А. Бобренко // Агрохимия. - 2004. - №5. - С.14-20.
15. Ермохин Ю.И. Диагностика минерального питания сахарного сорго и его гибридов / Ю.И. Ермохин, И.А. Бобренко // Вестник РАСХН. - 2001. - №6. - 37-40.
16. Ермохин Ю.И. Диагностика минерального питания, величины и качества урожая суданской травы в условиях Западной Сибири / Ю.И. Ермохин, И.А. Бобренко // Агрохимия. - 1999. - № 7. - С. 45-50.
17. Ермохин Ю.И. Сортовые особенности продуктивности и качества редиса при использовании удобрений / Ю.И. Ермохин, Е.Г. Бобренко, И.А. Бобренко // Доклады РАСХН. - 2004. - № 5. - С. 12-14.
Yuri Yermokhin
Doctor of Agricultural Sciences, Professor
FSBEI HE Omsk SA U, Omsk
Diagnosis of the Needs of Winter Wheat to Fertilizers on the Basis of Chemical Analysis
of Plants
Abstract. The article presents the results of research on the development of a system of plant diagnostics of mineral nutrition of winter wheat in conditions of meadow-black soils of Western Siberia. Technology of diagnostics of level of security of plants by elements of food, calculation of doses of fertilizers for additional introduction is shown. Models of the forecast of a crop winter wheat depending on the maintenance of batteries in the soil and leaves are presented.
Keywords: Soil, plant, winter wheat, nutrition diagnosis, fertility, fertilizers, system.
