CC BY
11ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ ПОД ОЗИМУЮ РОЖЬ ПО СОДЕРЖАНИЮ ФОСФОРА И КАЛИЯ
В.А. Прошкин, к.с.-х.н., Е.С. Козеичева, ВНИИА
Разработана методика прогноза изменчивости прибавки урожайности озимой ржи в зависимости от доз азота и вариации содержания подвижных форм фосфора и калия в дерново-подзолистых почвах Центрального округа.
Ключевые слова: подвижный фосфор, подвижный калий, алгоритм, прибавка урожайности.
Обоснование цели исследований. В настоящее время при незначительных объёмах применения удобрений весьма актуально изучение условий, обеспечивающих максимально возможную продуктивность сельскохозяйственных культур. Вместе с тем проведенные ранее исследования [1,2,4,5] не обеспечивают возможности системного анализа, позволяющего выявить роль как отдельных агрохимических факторов, так и их комплекса в формировании прироста урожайности. В то же время наличие пестроты почвенного плодородия при решении вопроса о применении удобрений предполагает дифференцированный подход к оценке условий минерального питания с учетом комплекса факторов, определяющих эффективность удобрений. Описание влияния обеспеченности почвы подвижными формами питательных веществ, доз азотных удобрений, на формирование прибавки урожайности возможно с помощью линейной множественной функции или полинома. Однако их использование ограничено наличием объективных причин. В первом случае это объясняется крайне незначительной связью между расчетными и экспериментальными значениями выходной величины [6]. Во втором случае, таким весьма характерным свойством полиномов как их громоздкость - до 19-24 членов уравнения [7]. Естественно, что экспериментальная верификация этих моделей для различных условий в силу их огромной информативной емкости даже в блоковой раскладке весьма сложный и трудно реализуемый процесс [8]. Одной из возможностей решения этой проблемы является использование предложенного метода комплексной оценки влияния изменчивости показателей агрохимической характеристики почвы на эффективность удобрений путем выражения их в относительных величинах [3]. В этом случае доля участия каждого из агрохимических факторов в формировании прибавки урожайности выражается в процентах или в виде коэффициента. Такой подход не изменяет характера изучаемых связей, заметно упрощает расчеты и одновременно на основании комплексного анализа установленных зависимостей позволяет оценить вклад каждого из изучаемых факторов в формирование прибавки урожайности.
В связи с этим цель настоящей работы - изучение комплексного подхода к выбору наиболее перспективных комбинаций сочетания показателей агрохимической характеристики почвы и доз азота, которые обеспечивают возможность получения максимального прироста урожайности озимой ржи от азотных удобрений при достаточно высокой их окупаемости.
Методика. Для решения поставленной задачи в качестве информационного поля использовали материалы Географической сети опытов с удобрениями, данные агрохимслужбы Российской Федерации и других научных учреждений, в которых при разных уровнях обеспеченности почвы подвижными формами фосфора и калия изучались различные дозы удобрений. В работе проанализированы и обобщены результаты полевых опытов с удобрением озимой ржи на дерново-подзолистых почвах Центрального округа. Массив опытных данных состоит из 116 строк, то есть измерений прибавки урожайности озимой ржи, и такого же
количества измерений каждого из изучаемых факторов: содержание в почве подвижного фосфора, подвижного калия, дозы азота. Выбор этих показателей проведен по уровню значимости корреляции между ними и результативному признаку. Влияние отдельных факторов на изменчивость результативного признака оценивается по индексу детерминации.
Результаты и их обсуждение. Последовательность анализа действия изучаемых факторов на изменчивость прибавки урожайности озимой ржи можно представить в виде концептуальной модели: растение - оценка влияния доз азота и вариации содержания подвижных форм питательных веществ в почве на формирование прибавки урожайности -прибавка урожайности. Верификация концептуальной модели позволяет определить долю участия уровней обеспеченности почвы подвижным фосфором и подвижным калием, долю участия доз азотных удобрений и их взаимодействие в формировании прибавки урожайности. Отправной точкой в расчетах является средневзвешенная прибавка урожайности в выборке. В нашем случае она составила 6,0 ц/га. Принимая указанную величину прибавки урожайности за 100%, рассчитывали относительный вклад того или иного фактора. Формула расчета имеет следующий вид:
ОВф! = ^ Ф1 -100 /8 ( ^ Ф1 + ^Ф2 + ^2ФЭ ), (1)
где ОВ - относительный вклад фактора, %; индекс детерминации и Ф1-Ф3 - изучаемые факторы.
Количественный вклад изучаемых факторов определяли по величинам их относительного вклада и прибавке урожайности по формуле:
КВ = П х ОВ, (2)
где КВ - количественный вклад ц/га; П - прибавка урожайности, ц/га.
Расчеты выполнены отдельно по каждому фактору (табл.
1).
1. Вклад факторов в формирование прибавки урожайности
Факторы Вклад
% ц/га сумма, ц/га
Р2О5 33,5 2,01
К2О 25,5 1,53 6,0
Дозы азота 41,0 2,46
Следующий этап - оценка влияния уровней содержания (низкое, среднее, оптимальное) подвижных форм фосфора и калия на формирование прибавки урожайности. В общем виде алгоритм для расчета вклада отдельных факторов в формирование прибавки урожайности при различном содержании питательных веществ представляет собой фрагмент уравнения квадратической параболы:
КВд = Ъ е„ - ъ2 е„2, (3)
где КВд - количественный вклад фактора при том или другом уровне его значений, ц/га; Ъ1 и Ъ2 -коэффициенты, Сп
- содержание элемента питания в почве (мг/кг) или доза азота (кг/га). Коэффициенты Ъ1 и Ъ2 определяют по максимуму функции изучаемого фактора и его доли участия в формировании прибавки урожайности.
Ъ2 = КВ *М2Ф, (4)
где Ъ2 - коэффициент квадратичного члена уравнения, М2Ф
- квадрат максимума функции;
Ъ1=Ъ2 *2М2ф, (5)
где Ъ1 - коэффициент линейного члена уравнения регрессии. Результаты расчетов для удобства использования сведены в таблицу 2.
2. Суммарный вклад Р2О5 и К2О в формирование прибавки
урожайности, ц/га, в зависимости от вариации их
содержания в почве
Р2О5 К2О Суммарный
содержание вклад содержание вклад вклад
низкое 0,6238 1,3147 низкое 0,6908 среднее 1,0852 1,7760 оптимальное 1,5300 2,2208
Далее произвели оценку изменчивости доли участия азотных удобрений в формировании прибавки урожайности при вариации доз азота и одновременно вариации содержания в почве подвижных форм фосфора и калия. Зависимость эффективности азотных удобрений от содержания в почве, например, подвижного фосфора, показана в работах [4, 9].
Алгебраическая форма алгоритма может быть представлена следующей формулой:
ВАп =Ъ1Б-Ъ2 Б2, (6)
где ВАП - вклад азотных удобрений в формирование прибавки урожайности при различном содержании Р2О5 или К2О; Д - доза азота; Ъ1 и Ъ2 - коэффициенты. Порядок расчета такой же, как и в приведенных выше формулах (4 и 5). Пример расчета показан в таблице 3.
3. Вклад азот ных удобрений в формирование прибавки урожайности, ц/га
Содержание Р2О5 и К2О в почве Дозы азота, кг/га
30 60 90 120
Низкое 0,610 0,947 1,009 0,800
Среднее 0,715 1,144 1,287 1,144
Оптимальное 0,642 1,101 1,376 1,468
Для получения выходной информации, то есть, прогноза величины прибавки урожайности, данные таблиц 2 и 3, сведены в одну таблицу (табл. 4).
Низкое Низкое 2,2 2,7 2,8 2,5
Среднее 2,7 3,2 3,3 2,9
Оптимальное 3,2 3,7 3,7 3,4
Среднее Низкое 3,3 3,9 4,2 3,9
Среднее 3,7 4,4 4,6 4,4
Оптимальное 4,2
Оптимальное Низкое 3,7 4,5 4,9 5,1
Среднее 4,2 4,9 5,4 5,6
Оптимальное 4,6 5,4 6,0 5,8
Считаем, что достоинством предлагаемой методики прогноза является возможность учета как дифференцированной оценки влияния отдельных факторов на формирование прибавки урожая, так и их комплекса при планировании применения удобрений. Так, по прогнозу прибавка урожайности от оптимальной дозы азота при низком содержании Р2О5 и К2О в почве может составить 2,8, при среднем - 4,6, а при оптимальном - 6,0 ц/га. Таким образом, использование прогноза обеспечивает реальную возможность перехода от общепринятой безотносительно к агрохимическим свойствам почвы характеристики эффективности удобрений к конкретной привязке доз азота к обеспеченности почвы подвижными формами питательных веществ в широком интервале значений агрохимических показателей почвы, доз азота.
Литература
1. Державин Л.М. Применение минеральных удобрений при интенсивном земледелии. -т М.: Колос, 1992. -271 с. 2. Ельников И.И., Аракелян Х.Л. О методике комплексной оперативной диагностики плодородия почв. // Бюл. Почв ин-та им. В.В. Докучаева.- 1895№ 36. С. 36-42 3. Кулаковская Т.Н., ак. ВАСХНИЛ. Почвенно-агрохимические основы получения высоких урожаев. -Мн.: Ураджай, 1978. - 272 с. 4. Минеев В.Г. и др. Применение фосфорных удобрений в Нечерноземной зоне РСФСР (рекомендации). Москва. Россельхозиздат, 1986. 46 с. 5. Сычев В.Г. Тенденции изменения агрохимических показателей плодородия почв Европейской части России. Под ред. В.Г.Минеева. - М.: ЦИНАО. -2000.- 187 с. 6. Сычев В.Г., Завалин А.А., Шафран С.А. и др. Методика разработки нормативов окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая сельскохозяйственных культур. М.: 2009. - 48с. 7. Стребков И.М. Основные закономерности воздействия векторов почвенного плодородия, удобрений и погоды в условиях дерново-подзолистых почв Центрального района НЧЗ РСФСР (количественные оценки на основе моделей продуктивности культур в системе почва-удобрения-погода-урожай).// Агрохимия, 1989, №2. С.36-41. 8. Стребков И.М., Кирикой Я.Т., Халанская Т.П. Методическое руководство по использованию принципов системного подхода в агрохимических исследованиях закономерностей действия удобрений. ВАСХНИЛ. ВИУА. М. 1988. 72 с. 9. Шафран С.А., Прошкин В.А. Прогноз прибавки урожая озимой ржи при различной обеспеченности почв питательными веществами. Агрохимия и экология: история и современность. Том 1, Н. Новгород, ВВАГС, 2008. С.264-267.
PROGNOSIS OF NITROGEN FERTILIZER EFFICIENCY FOR WINTER RYE AT DIFFERENT LEVELS
OF PHOSPHORUS AND POTASSIUM
V. A. Proshkin, E.S. Kozeicheva
D.N. Pryanishnikov All-Russian Scientific Research Institute of Agrochemistry, ul Pryanishnikova 31a, Moscow, 127550 Russia Summary. A technique was developed for predicting the increase in winter rye yield depending on the rates of nitrogen fertilizers and the variation in the contents of phosphorus and potassium mobile forms in soddy-podzolic soils of the Central Administrative District. This allowed specifying the rates of nitrogen fertilizers to provide the soil with mobile forms of nutrients. Key words: available phosphorus, exchangeable potassium, algorithm, additional yield.
низкое 0,6238 2,0925
среднее 1,4686 среднее 1,0852 2,5538
оптимальное 1,5300 2,9986
низкое 0,6238 2,6338
оптимальное 2,0100 среднее 1,0852 3,0952
оптимальное 1,5300 3,5400
4. Прогноз прибавки урожая озимой ржи на дерново-подзолистых почвах Центрального округа, ц/га
Содержание
Дозы азота, кг/га
Р2О5
К2О
30
60
90
120
