CC BY
19
References
1. Prodovol'stvennaja i sel'skohozjajstvennaja organizacija ONN. http://aostat3.fao.org.
2. Kukuruza i sorgo: biologija i tehnologija vozdelyvanija: monografija / N.M. Belous, V.E. Torikov. A.V. Dronov, V.V. Djachenko. Brjansk: Izd-vo Brjanskoj GSHA. 2010. 128 s.
3. Il'in V.S., Loginova A.M., Getc G.V. Rannespelye gibridy kukuruzy - dlja uslovij Zapadnoj Sibiri //Sovremennye problemy nauki i obrazovanija. 2014. №6. S. 1618.
4. Sotchenko V.S. Rol' kukuruzy v povyshenii prodovol'stvennoj bezopasnosti strany // Vestnik Ros-sijskoj akademii nauk. 2015. T.85. №1. S.12-14.
5. Koshkin E.I., Gatulina E.I., Djakov A.B. Chastnaja selekcijapolevyh kul'tur. M.: KolosS, 2005. 344 s.
6. Stulin A.F. Produktivnost' kukuruzy v uslovijah dlitel'nogo primenenija udobrenij i soderzhanie tjazhelyh metallov v pochve i rastenijah // Kukuruza i sorgo. 2017. №1. S.3-9.
7. Izuchenie mineral'nogopitanija kormovogo sorgo/A.V. Dronov, V.V. Djachenko, R.N. Svetlichnyj, Ju.M. Hramko // Agrohimicheskij vestnik. 2012. №5. S.30-31.
8. Chirkov E.P., Dronov A.V., Laretin N.A. Innovacionnye napravlenija v tehnologijah zagotovki i hranenija objomistyh kormov // Jekonomika sel'skohozjajstvennyh i pererabatyvajushhih predprijatij. 2013. №1. S.10-13.
9. Hramchenkova A.O., Chirkov E.P. Sovershenstvovanie organizacii i oplaty truda v kormoproizvod-stve // Jekonomika sel'skohozjajstvennyh i pererabatyvajushhih predprijatij. 2017. №1. S.32-36.
10. Firjulin I.I. Formirovanie produktivnosti rannespelyh gibridov kukuruzy i prijomy ih vozdelyvanija na zerno v uslovijah lesostepi Srednego Povolzhja: dis. ... na soisk. uch. step. kand. s.-h. nauk. Penza, 2002. 140 s.
11. Orljanskij N.A., Orljanskaja N.A. Ocenka rezul'tatov jekologicheskogo sortoispytanija gibridov kukuruzy s ispol'zovaniem selekcionnyh indeksov //Kukuruza i sorgo. 2016. №2. S.3-7.
12. Djachenko V.V., Djachenko O.V. Vozdelyvanie sudanskoj travy v Brjanskoj oblasti // Agrarnaja nauka. 2013. № 12. S. 19-22.
13. Metodika gosudarstvennogo sortoispytanija sel'skohozjajstvennyh kul'tur. Vypusk 2. M.: Gos-komissija po sortoispytaniju sel'skohozjajstvennyh kul'tur. 1989. 197 s.
УДК 631.4: 551.5
ВЛИЯНИЕ ТРАИСПИРАЦИИ НА СОДЕРЖАНИЕ МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ
В ЗЕРНЕ ОЗИМОЙ РЖИ
The Influence of Transpiration on the Content of Macro - and Microelements in Grain of Winter Rye
ПакшинаС.М., д. б. н., профессор, [email protected] Малявко Г.П., д. с.-х. н., профессор, [email protected] Белоус И.Н., кандидат с.-х. н.
Pakshina S.M., Malyavko G. P., Belous I.N.
ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет» 243345 Брянская область, Выгоничский район, с. Кокино, ул. Советская, 2а Bryansk State Agrarian University
Реферат. В настоящее время существует большой банк данных по биовыносу элементов питания сельскохозяйственными культурами, возделываемыми в разных регионах страны. Имеются данные о коэффициентах использования элементов питания из почвы, ми-неральных и органических удобрений, о содержании их в разных частях одного и того же растения включая клетку, о необходимых количествах на формирование 1 ц зерна, о соотно-шениях между разными элементами в зерне и других органах. Потому основной целью экспериментально-полевых исследований явилось выявление механизма передвижения элементов питания по проводящей системе растения и выражение процесса переноса в виде математической формулы. В результате была установлена экспоненциальная зависимость массы макро- и микроэлементов в урожае зерна озимой ржи от транспирации в период вегетации (ЕвЕт). Зависимость имеет следующий вид: Xi ЕвЕт = ln(C¡/C0), где Xi- постоянный для данной культуры и элемента питания коэффициент, C¡,C0 - масса элемента питания в урожае зерна при внесении и без внесения удобрений соответственно. Коэффициент Xi для элементов питания P, К, Ca. Mg, S, Na, Си, Zn, Mn имеет соответственно следующие значения: 15,7; 16,3; 18,3; 16,0; 15,9; 16,4; 15,8; 15,3; 14,9 м-1.
Summary. At present there is a large databank on biocarry-over of the nutrients by the agricultural crops cultivated in different regions of the country. There is information concerning use coefficients of nutrients from the soil, mineral and organic fertilizers, their content in different parts of the same plant including the cell, their required quantities for the 1 hundredweight grain formation, and the relationships between the different elements in the grain and other organs. So the main objective of the experimental-field research was to determine the movement mechanism of nutrient elements in the plant conductive system and the expression of the transport process in a mathematical formula. The work resulted in exponential dependence of the mass of macro - and microelements in grain yield of winter rye from transpiration during the growing season (LeLm). The dependence is as follows: Xi EeLm = ln( C/C0), with Xi being a constant coefficient for the given crop and the nutrient element, and Ci,C0 are the masses of the nutrient in the grain yield when applied with and without fertilization, respectively. The coefficient Xi for P P, К, Ca, Mg, S, Na, Си, Zn, Mn is 15.7; 16.3; 18.3; 16.0; 15.9; 16.4; 15.8; 15.3; 14.9 м-1, respectively.
Ключевые слова: озимая рожь, транспирация, макро- и микроэлементы, зависимость, экспонента, зерно, урожайность.
Keywords: winter rye, transpiration, macro - and micronutrients, dependence, exponent, grain, yield.
Введение. В настоящее время имеется большой банк данных по биовыносу элементов питания сельскохозяйственными культурами, возделываемыми в разных регионах страны.
Имеются данные о коэффициентах использования элементов питания из почвы, минеральных и органических удобрений, о содержании их в разных частях одного и того же растения включая клетку, о необходимых количествах на формирование 1 ц зерна, о соотношениях между разными элементами в зерне и других органах.
Цель данной работы заключается в том, чтобы по результатам экспериментально-полевых исследований выявить основной механизм передвижения элементов питания по проводящей системе растения и выразить процесс переноса в виде математической формулы.
Объект и методы исследования. Исследования проводили в многолетнем стационарном полевом опыте на Новозыбковской сельскохозяйственной опытной станции ВНИИ люпина. Почва опытного участка - дерново-подзолистая, рыхлопесчаная, сформированная на древнеаллювиальной супеси, подстилаемой связным песком. Мощность гумусового горизонта составляет 20-22 см. Исходные показатели агрохимической характеристики почвы пахотного слоя следующие: содержание органического вещества 2,4-2,5%; pHKCl - 6,7-6,9; гидролитическая кислотность (по Каппену-Гильковицу) - 0,58-0,73 мг-экв/100 г почвы; сумма поглощенных оснований - 7,18-16,88 мг-экв/100 г почвы; содержание подвижного Р205 и обменного К20 (по Кирсанову) соответственно 38,5-51,0 и 6,9-11,7 мг на 100 г почвы. Плотность загрязнения почвы 137Cs колебалась в пределах 526-666 кБк/м2.
Опыт развернут в плодосменном севообороте со следующим чередованием культур: картофель
- овес - люпин на зеленый корм - озимая рожь. Севооборот заложен в 1993 году, с 2009 года началась пятая ротация. Объект исследований - сорт озимой ржи Пуховчанка.
В эксперименте применялся системный подход к исследованиям. В качестве единственного различия выступал не отдельный агроприем, а завершенная технология. Сравнивали и объективно оценивали 10 технологий возделывания озимой ржи, отличающиеся между собой уровнем интенсификации: 1 - контроль; 2 - последействие навоза, 80 т/га; 3 -последействие навоза, 40 т/га + N70P30K60; 4 - N70P30K60; 5 - N140P60K120; 6 - N210P90K180; 7 - последействие навоза, 40 т/га + N70P30K60+ пестициды; 8
- N70P30K60 + пестициды; 9 - N140P60K120 + пестициды; 10 - N210P90K180+ пестициды.
В качестве органического удобрения использовали подстилочный навоз крупного рогатого скота с удельной активностью 137Cs в среднем 890 Бк/кг, химический состав навоза следующий (%): влаги в среднем 77,2; азота - 0,53; фосфора - 0,25; калия - 0,57. Из минеральных удобрений применяли: аммиачную селитру (34,4% N), суперфосфат двойной гранулированный (45,4% Р205); калий хлористый (55,8% К20). Всю расчетную дозу фосфорных удобрений вносили в предпосевную культивацию почвы. Азотные и калийные удобрения применяли дробно: N-70K50 ^ N30K30 до посева с осени + N40K30 - весеннее возобновление вегетации; N140K120 ^ N30K30 до посева с осени + N70K90 - весеннее возобновление вегетации + N40 - выход в трубку; N210K180 ^ N30K30 до посева с осени + N90K150 - весеннее возобновление вегетации + N90 - выход в трубку.
Система защиты растений озимой ржи предусматривала применение следующих пестицидов: фундазол 50% с.п. - 0,6 кг/га осенью в фазу кущения; кампозан М - 4 л/га и байлетон 25% с.п. - 0,6 кг/га в фазу выхода в трубку - колошение; децис 25% к.э. - 0,3 л/га - в фазу цветения.
Повторность вариантов опыта четырехкратная, посевная площадь делянки 90 м2, учетная - 70 м2. Расположение делянок систематическое. Агротехника возделывания озимой ржи в опытах соот-
ветствовала общепринятой для юго-запада Центрального региона России.
Макро- и микроэлементный химический анализ зерна выполнен во Всероссийском научно-исследовательском институте минерального сырья имени Н.М. Федоровского (ВИМС) масс-спектральным (1СР-М8) и атомно-эмиссионным с индуктивно связанной плазмой (1СР-АЕ8) методами на спектрометре Е1ап-6100 [1-3].
Элементы, количество которых составляет 10 - 0,001% и менее 0,001 от массы вещества, относят соответственно к макро- и микроэлементам.
Для расчетов испаряемости (Ео) в период весенне-летней вегетации посевов озимой ржи использовалась формула М.И. Будыко (1955 г.):
Ео = ХВс/Ь, (1)
где £Вс- радиационный баланс, Ь - удельная теплота парообразования [4]. При выборе значений Ь учитывалась температура воздуха.
Коэффициент использования посевами ФАР (Кфар) рассчитывался по формуле:
Кфар = У*я*100/Хв дф, %, (2)
где У - урожайность абсолютно сухой массы зерна, кг/га; q - калорийность зерна, Дж/кг; £вдф - сумма фотосинтетически активной радиации за период вегетации, то
ХвЕт = 0,4 КФАР£вВс/Ь, (3)
где ХвВс - сумма суточных значений радиационного баланса за период вегетации, МДж/м2; КФАР -коэффициент использования фотосинтетически активной радиации (ФАР), %; Ь - удельная теплота парообразования при температуре воздуха в период вегетации, Дж/м3 [5].
Коэффициент транспирации (Кт по зерну) рассчитывался по формуле:
Кг = ХвЕт/У, (4)
где У - урожайность абсолютно-сухого зерна, т/га.
Результаты и их обсуждение. Зависимость урожая зерна озимой ржи от транспирации представлена на рисунке 1. При построении графика использовались средние значения урожая зерна и транспирации за 2005 - 2007 годы исследований.
У, т/га;
^вЕт,мм
Рисунок 1 - Зависимость урожайности зерна озимой ржи от транспирации
Как следует из рисунка 1, соблюдается линейная и прямо пропорциональная зависимость между значениями урожайности зерна и транспирации. Тангенс угла наклона прямой равен продуктивности транспирации и составляет 2,0 г сухого вещества зерна, накопленного растением за период, когда оно испаряет 1кг воды. Из коэффициента регрессии следует, что транспирационный коэффициент (Кт.) составляет 497 т воды, испаряемой при накоплении в зерне 1т сухого вещества.
Минимальное значение урожайности зерна (контроль) составляет 0,69 т/га, максимальное (вариант К210Р90К180+ пестициды) - 2,49 т/га [1-3].
На рисунке 2 представлены зависимости содержания макроэлементов P, К, Mg, S, Ca, Na в урожае зерна озимой ржи от транспирации посевов.
^ кг/га
^вЕт,мм
Рисунок 2 - Зависимость содержания макроэлементов в урожае зерна озимой ржи от транспирации
Для всех макроэлементов соблюдается линейная прямо пропорциональная зависимость массы макроэлементов в урожае зерна от транспирации в период вегетации. Из коэффициентов регрессии следует, что с 1мм транспирируемой воды в урожае зерна аккумулируются следующие количества макроэлементов P, К, Mg, S, Ca, № соответственно 98,6; 98,1; 35,4; 30,1; 13,1; 0,34 г.
Из последовательности чисел следует, что наиболее интенсивным массопереносом в растительном организме озимой ржи характеризуются фосфор и калий.
Фосфор в виде остатков фосфорной кислоты входит в состав АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты), нуклеотидов, ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), РНК (рибонуклеиновой кислоты), коферментов НАД (никотинамидадениндинуклеотида), НАДФ (никотинамидадениндинуклео-тидфосфата), ФАД (флавинадениндинуклеотида), фосфорилированных Сахаров, фосфолипидов, многих ферментов.
Калий участвует в регуляции водного режима растения, входит в состав ферментов, участвует в фотосинтезе, в виде ионов К+ в состав клеточного сока вакуолей.
В три раза меньшей интенсивностью массопереноса, чем фосфор и калий, характеризуются магний и сера. Магний входит в состав молекул хлорофилла, сера входит в состав серосодержащих аминокислот (цистина, цистеина, метионина).
Пониженной интенсивностью массопереноса характеризуется кальций. Ионы Ca2+ образуют соли с пектиновыми веществами, которые придают твердость межклеточному веществу.
Самой низкой интенсивностью массопереноса в растительном организме характеризуется натрий. Ионы участвуют в поддержании осмотического потенциала клеток, который обеспечивает поглощение воды из почвы.
На рисунке 3 представлены зависимости содержания микроэлементов Mn, Zn в урожае зерна (^ мг/га) озимой ржи от транспирации посевов (^^т, мм). Для микроэлементов так же, как и для макроэлементов, соблюдается линейная прямо пропорциональная зависимость между содержанием элемента и транспирацией посевов. С 1мм транспирирующей воды в урожае зерна аккумулируются следующие количества Mn, Zn: 0,10; 0,43; 0,49 мг. Эти микроэлементы входят в состав различных ферментов.
С, мг/га
^вЕт, мм
Рисунок 3 - Зависимость содержания микроэлементов в урожае зерна озимой ржи от транспирации
Сравнение интенсивности массопереноса макро- и микроэлементов с их ролью в растительном организме показывает, что передвижение ионов по капиллярной системе растений от корня до колоса зависит от количества ионов участвующих в реакциях фотосинтеза.
Включение элементов в процесс биосинтеза органического вещества усиливает их транспорт. Элементы, не вовлечённые в процесс, распределяются по растению в экспоненциальной зависимости от высоты растения [6].
При описании процесса биовыноса элемента питания с урожаем зерна озимой ржи примем за начальное значение содержание элемента на контроле (С0) и найдем отношение значения (С1 /С0). Здесь С1 - содержание элемента в урожае на разных вариантах опыта.
На рисунке 4 представлены зависимости значений 1п (С1/С0) от транспирации для макроэлементов, а на рис. 5 - для микроэлементов.
1п Са
1п Ыа
^вЕт, мм
Рисунок 4 - Графики зависимости 1п(С1/Со) = ^^вЕт) для макроэлементов Р, К, Mg, 8, Са, №
1,6 1,4 1,2
1 0,8 0,6 0,4 0,2
0
0
^вЕт, мм
Рисунок 5 - Графики зависимости 1п(С1/Со) = 1(£вЕт) для микроэлементов Мп, Си
Как следует из рис. 4 и 5, соблюдается линейная прямо пропорциональная зависимость между значениями 1п (С/Со) и ^вЕт. Тогда уравнение биовыноса элемента урожаем зерна примет следующий вид:
1п (С/Со)= XI ^вЕт, (5)
где XI (1/м) - постоянный, независимый от содержания элемента в урожае зерна и транспира-ции коэффициент. Здесь ^вЕт, м.
Макроэлементы Р, К, М§, 8, Са, Ка имеют следующие, рассчитанные значения XI: 15,7; 16,3; 16,0; 15,9; 18,3; 16,4 м-1. Микроэлементы Си, Мп, 7п имеют следующие значения XI: 15,8; 14,9; 15,3 м-1. По величине миграционной подвижности в растительном организме озимой ржи макроэлементы располагаются в следующей убывающей последовательности: Р<8,< Mg<K<Na<Ca. По величине миграционной подвижности микроэлементы располагаются в следующей последовательности: Мп<Гп<Си. Миграционная подвижность в растительном организме зависит от валентности ионов и плотности отрицательных зарядов на стенках капилляров [7].
Уравнение (5) можно использовать для составления прогноза содержания микроэлементов в зерне озимой ржи, особенно высоко опасных для здоровья человека, к которым относятся Сё, Л8, РЬ, 8е, 2п.
Рассчитаем содержание Zn в зерне озимой ржи при получении урожая абсолютно-сухого зерна, равного 2,5; 3; 5 т/га. При значении Кт., равном 497, на транспирацию потребуется соответственно 124; 149; 248 мм воды.
При Х^ = 15,3 м-1, 1п (С1/С0) составит соответственно 1,9; 2,29; 3,79. Отсюда, значения С1/С0 составит соответственно 6,69; 9,78; 44,3.
При биовыносе Zn на контроле с урожаем зерна с площади в 1га, равном 19,8 мг/га, значения С1 составит соответственно 132,5; 183,6; 887,1 мг/га. Значит, содержания Zn в зерне составит соответственно 53; 61,2; 177 мг/кг.
ПДК в урожае зерна зерновых культур составляет 50 мг/кг. Следовательно, контроль за качеством зерна по содержанию Zn при возделывании озимой ржи на дерново-подзолистых песчаных почвах потребуется проводить при получении урожаев зерна, превышающих 2,5 т/га.
Выводы. В работе установлена экспоненциальная зависимость массы макро- и микроэлементов в урожае зерна озимой ржи от транспирации в период вегетации (ЕвЕт).
Зависимость имеет следующий вид: X ЕвЕт = 1п(С/С0), где Х- постоянный для данной культуры и элемента питания коэффициент, С;,С0 - масса элемента питания в урожае зерна при внесении и без внесения удобрений соответственно.
Коэффициент X для элементов питания Р, К, Са, Mg, 8, Ка, имеет соответственно следующие значения: 15,7; 16,3; 18,3; 16; 15,9; 16,4 м . Микроэлементы Си, Мп, Zn имеют следующие значения ХТ 15,8; 14,9; 15,3 м-1.
Уравнение биовыноса элементов питания урожаем зерна озимой ржи можно использовать для прогноза содержания опасных для здоровья человека элементов.
1п Мп
Библиографический список
1. Содержание ТМ в зерне озимой ржи в зависимости от удобрений и средств защиты растений / Н.М. Белоус, Г.П. Малявко, В.Ф. Шаповалов, A.A. Резунов // Плодородие. 2009. № 2. С. 51-52.
2. Малявко Г.П., Белоус И.Н. Возделывание озимой ржи на радиоактивно загрязнённых почвах // Агрохимический вестник. 2012. № 5. С. 17-19.
3. Малявко Г.П. Эколого-агрохимическое обоснование технологий возделывания озимой ржи на Юго-Западе России: автореф. дис. ... на соискание ученой степени д-ра с.-х. наук. Брянск. 2009. 41 с.
4. Будыко М.И. Об определении испарения с поверхности суши // Метеорология и гидрология. 1955. № 1. С. 52-58
5. Пенман X. Круговорот воды. М.: «Мир», 1972. С. 60-72.
6. Железная А.Б. Формулы Волобуева - Пакшиной и их использование. М., 2006. 80 с.
References
1. Soderzhanie TM v zerne ozimoj rzhi v zavisimosti ot udobrenij i sredstv zashhity rastenij / N.M. Belous, G.P. Maljavko, V.F. Shapovalov, A.A. Rezunov //Plodorodie. 2009. № 2. S. 51-52.
2. Maljavko G.P., Belous I.N. Vozdelyvanie ozimoj rzhi na radioaktivno zagrjaznjonnyh pochvah // Agrohimicheskij vestnik. 2012. № 5. S. 17-19.
3. Maljavko G.P. Jekologo-agrohimicheskoe obosnovanie tehnologij vozdelyvanija ozi-rzhi na Jugo-Zapade Rossii: avtoref. dis. ... na soiskanie uchenoj stepeni d-ra s.-h. nauk. Brjansk. 2009. 41 s.
4. Budyko M.I. Ob opredelenii isparenija s poverhnosti sushi //Meteorologija i gidrologija. 1955. № 1. S. 52-58
5. Penman H. Krugovorot vody. M. : «Mir», 1972. S. 60-72.
6. Zheleznaja A.B. Formuly Volobueva - Pakshinoj i ih ispol'zovanie. M., 2006. 80 s.6. УДК 631.6
СИСТЕМА КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ НА ЗЕМЛЯХ БРЯНСКОГО АГРАРНОГО УНИВЕРСИТЕТА
Drip Irrigation System on the Lands of the Bryansk Agrarian University
Белоус H.M., д.с-х.н., профессор, Ториков B.E., д.с-х.н., профессор, Василенков В.Ф., д.т.н., профессор, Василенков C.B., к.т.н., доцент, Байдакова Е.В., к.т.н.,доцент, Аксёнов Я.А., аспирант Belous N.M., Torikov V.E., Vasilenkov V.F., Vasilenkov S.V., Baidakova E.V., Aksenov Ya.A.
ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет» 243365 Брянская область, Выгоничский район, с. Кокино, ул. Советская, 2а Bryansk State Agrarian University
Реферат. Целью исследований является совершенствование технологии поливов ягодных культур при капельном орошении, создание оптимальных режимов подачи воды, рационализация использования водных ресурсов, разработка методов расчёта режимов орошения. Исследования проводились на лесных почвах легкосуглинистого мехсостава. Климатические показатели (осадки, температура, влажность воздуха) измерялись на расположенной на территории системы капельного орошения метеостанции. Разработаны эксплуатационные режимы орошения клубники для погодных условий 2016 года. Суммарное водопотребление определялось по формуле H.H. Иванова с поправкой Л.А Молчанова . Построены графики режимов орошения клубники из условия, во-первых, поддержание влажности почвы вблизи ППВ (HB), во-вторых, влажность почвы поддерживалась поливами ближе к среднему значению между ППВ и влажностью разрыва капилляров и в-третьих, вблизи влажности разрыва капилляров. Анализ графиков режима орошения показал, что поливы по первому варианту оказались самыми нерациональными с точки зрения экономии водных ресурсов, а поливы по третьему варианту обеспечивают наибольшую экономию поливной воды и почти полное использование дождевых осадков. Второй вариант занимает промежуточное положение. Выбор варианта в начале поливного сезона основывается на прогнозах погодных условий текущего года. Частые поливы малыми поливными нормами в рассмотренных режимах орошения, дают возможность поливать в соответствии с ходом водопотребления, т.е. за сутки поливать нормой, равной суточному водопотреблению. Такая технология полива обеспечивает рост урожайности культур.
