close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Обеспеченность подвижной серой основных типов пахотных почв Красноярского края и действие серосодержащих удобрений на продуктивность и качество яровой пшеницы.

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Патрина Марина Сергеевна
ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ ПОДВИЖНОЙ СЕРОЙ ОСНОВНЫХ
ТИПОВ ПАХОТНЫХ ПОЧВ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ И
ДЕЙСТВИЕ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ УДОБРЕНИЙ НА
ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ
06.01.04 – Агрохимия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Улан-Удэ 2013
Работа выполнена на кафедре почвоведения и агрохимии
ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»
и ФГБУ Государственный центр агрохимической службы
«Красноярский»
Научный
руководитель:
Танделов Юрий Павлович,
доктор сельскохозяйственных наук
Официальные
оппоненты:
Пигарева Нина Николаевна,
доктор биологических наук, старший научный
сотрудник ФГБУН «Институт общей и
экспериментальной биологии СО РАН»
Маладаев Алексей Анатольевич,
кандидат биологических наук, заведующий кафедрой
почвоведения и агрохимии ФГОУ ВПО «Бурятская
государственная сельскохозяйственная академия им.
В.Р. Филиппова»
Ведущая
организация:
ГНУ Красноярский НИИ сельского хозяйства СО
Россельхозакадемии
Защита состоится 10 декабря 2013 г. в 10-00 на заседании
диссертационного Совета Д. 003.028.01 в ФГБУН «Институт общей и
экспериментальной биологии Сибирского отделения Российской
Академии Наук» по адресу: 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахъяновой, 6;
факс (3012) 433034; e-mail: ioeb@biol.bscnet.ru.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Бурятского
научного центра СО РАН.
Автореферат разослан 8 ноября 2013 г. и размещен на официальном
сайте института http://igaeb.bol.ru и на официальном сайте ВАК
Министерства образования и науки Российской Федерации
http://vak2.ed.gov.ru
Ученый секретарь
диссертационного совета,
канд. биол. наук
Л.Н. Болонева
2
Введение
Актуальность. Известно (Маслова, 1993), что при
достаточных количествах азота, фосфора и калия в почве,
растения нуждаются прежде всего в сере, чем, например, в
кальции или магнии. Сера необходима для деления и роста клеток
растения, является незаменимым компонентом белков, входит в
состав аминокислот (цистин, цистеин, метионин) и многих
органических серосодержащих соединений (витамины, липоевая
кислота, глутатион и др.), участвует в окислительновосстановительных процессах, усиливает фотосинтез и
накопление хлорофилла в листьях, повышает устойчивость
растений к заболеваниям. Цистин и цистеин через биохимические
реакции связаны с образованием углеводов (Плешков, 1975;
Лебедева, 1982). При достаточной обеспеченности серой
замедляется перенос тяжелых металлов из корней в побеги, тогда
как ее дефицит заметно повышает их подвижность в надземных
частях растений (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989).
Растения получают серу из воздуха, почвы и воды. Важными
ее источниками могут быть органические и минеральные
серосодержащие удобрения, пестициды. По данным (Schnug,
Haneklaus, 2005), необходимость применения серных удобрений
обусловлена резким уменьшением поступления серы из
атмосферы из-за сокращения промышленных выбросов и
перехода на концентрированные удобрения, практически не
содержащие серу. Ожидается, что мировой дефицит серных
удобрений в ближайшее время может достигнуть 11 млн т/год
(Messick еt al., 2005). Наиболее дефицитными по сере являются
почвы Азии и Америки. Недостаточная обеспеченность серой в
условиях интенсивного применения азотных удобрений вызывает
недобор урожая зерновых культур и экономический ущерб,
усиление потерь азота и риска загрязнения грунтовых вод
нитратами.
В настоящее время в разных регионах Российской Федерации
3
получены данные, подтверждающие низкое содержание подвижной
серы в пахотных почвах и эффективность применения серных
удобрений (Маслова, 1993; Голов, Теплякова, 2000; Аристархов,
2000; 2007; Сокаев, 2003; Сискевич, 2007; Слюсарев, 2007; Панасин,
2007). Для условий Восточной Сибири, в том числе Красноярского
края, имеются немногочисленные исследования по изучению
серного фонда почв и внесению серных удобрений (Бугакова, 1970;
Убугунов, 1987; Убугунов и др., 2001; Меркушева и др., 2006;
Меркушева, Убугунов, 2009).
Практически полное отсутствие научных сведений о
пространственно-временной динамике содержания подвижной
серы
в
почвах
различных
природных
округов
и
административных районов Красноярского края, о действии
серных удобрений на плодородие почв и урожайность
сельскохозяйственных культур обосновали актуальность наших
исследований.
Цель исследований. Изучить обеспеченность подвижной
серой основных типов пахотных почв Красноярского края и
оценить действие серных удобрений на продуктивность и
качество яровой пшеницы.
Задачи исследований:
1) определить
содержание
подвижной
серы
и
пространственно-временную ее динамику в почвах различных
природных округов Красноярского края по данным сплошного и
локального мониторинга;
2) выявить эффективность серосодержащих удобрений на
урожайность яровой пшеницы на черноземных, серых лесных и
дерново-подзолистых почвах;
3) изучить влияние серосодержащих удобрений на процессы
мобилизации питательных элементов в почвах;
4) установить закономерности взаимосвязей серного и
фосфорного питания растений в почвах;
5) разработать подходы определения нормативных и
4
минимальных доз серы под яровую пшеницу.
Научная новизна. Впервые установлена обеспеченность
подвижной серой основных типов пахотных почв Красноярского
края. Показано, что пахотные почвы региона характеризуются
преимущественно ее низким содержанием. Почвенный покров
территорий, примыкающих к крупным промышленным центрам и
районам интенсивного земледелия, характеризуется повышенной
концентрацией подвижной серы антропогенного происхождения.
Выявлено, что применение серосодержащих удобрений (на фоне
NP, NK и NPK) под яровую пшеницу увеличивает урожай зерна и
улучшает его качество. Создание фона, исключающего
дефицитное содержание подвижной серы в почвах, способствует
увеличению эффективности других удобрений, в особенности
фосфорных, а также возрастанию вероятности прогнозирования
их положительного действия.
Защищаемые положения:
1. Обеспеченность подвижной серой основных типов
пахотных почв Красноярского края преимущественно низкая.
Пространственно-временная динамика ее содержания в почвах
определяется их агрохимическими свойствами и уровнем
техногенных выбросов в районах промышленных центров.
2. Серосодержащие удобрения (на фоне NP, NK и NPK)
влияют на процессы мобилизации элементов питания в дерновоподзолистых, серых лесных почвах и черноземах, что
способствует увеличению урожайности яровой пшеницы и
улучшению качества зерна.
Теоретическая и практическая значимость. Полученные
результаты вносят вклад в теорию управления плодородием
пахотных почв Красноярского края и оптимизацию серного
питания растений путем применения серосодержащих удобрений.
При планировании высоких урожаев зерновых культур (свыше 25
ц/га) в зависимости от доз азотных и фосфорных удобрений
рассчитаны нормативные и минимальные уровни применения
серосодержащих удобрений.
Апробация работы. Основные положения диссертационной
работы доложены и обсуждены на научно-практических
5
конференциях Красноярского государственного аграрного
университета (2001-2012 гг.) и научных совещаниях специалистов
агрохимической службы Красноярского края и Хакасии
(2006–2010 гг.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10
работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа
изложена на 153 страницах, содержит введение, 4 главы, выводы,
список литературы, 36 таблиц, 41 рисунок, 16 приложений.
Список литературы включает 181 источник, в том числе 28 на
иностранном языке.
Личный вклад автора заключается в непосредственном
участии в разработке программы исследований, постановке,
проведении опытов, обобщении, обработке и интерпретации
полученного материала.
Глава 1. Сера в системе почва – растение и эффективность
серных удобрений
В главе приведен анализ литературных источников по оценке
влияния серы в системе почва – растение и эффективности
серных удобрений. Показано, что сера способствует оптимизации
процессов
минерального
питания,
поскольку
уровень
обеспеченности серой влияет на утилизацию фосфора, азота и
калия в растениях (Хоменко, 1978, 1983; Шкель, 1979; Маслова,
1993; Аристархов, 2007; Меркушева, Убугунов, 2009).
Установлено, что сера, поступающая с серосодержащими
удобрениями, оказывает двойственное воздействие на агроценозы
– прямое и косвенное. Прямое действие связано с
непосредственным участием в метаболизме растений, косвенное
проявляется в изменении доступности тех или иных питательных
элементов (Прянишников, 1952; Вальников и др., 1973).
Глава 2. Объекты и методы исследований
Объекты исследований. Исследования проведены на
земледельческой территории Красноярского края по трем
направлениям: 1) сплошной и 2) локальный мониторинг
6
содержания
подвижной серы; 3) изучение изменения
эффективного
плодородия
почв
под
воздействием
серосодержащих удобрений.
Сплошной мониторинг. Объектами сплошного мониторинга
являлись почвы пашни Красноярского края. Наблюдения
проведены в рамках агрохимического обследования, начиная с
2001 года.
Локальный мониторинг. Объектами локального мониторинга
являлись почвы и снег на реперных участках: 10 площадок в
Красноярском природном округе, 4 – в Ачинско-Боготольском, 2 –
в Чулымо-Енисейском.
Изменение эффективного плодородия почв изучалось в
вегетационных опытах.
Методы проведения исследований. Сплошной мониторинг
охарактеризован по территории пахотных массивов результатами
анализа проб почвы по элементарным участкам. Обследуемая
территория пашни разбита на участки средней площадью 10 или
20 га, с каждого из которых взята почвенная проба, состоящая из
30 индивидуальных точечных проб, равномерно отобранных по
маршрутному ходу, который прокладывали по середине каждого
участка вдоль удлиненной стороны. Пробы отбирали тростевым
буром из слоя почвы 0–20 см.
Локальный мониторинг. Исследования проведены по зоне
обслуживания агрохимцентра «Красноярский» на 12 реперных
участках (РУ), расположенных в 9 районах края. На них изучена
динамика содержания подвижной серы в слое 0–20 см пахотных
почв во времени (с шагом 1 год) и профильное ее распределение в
слое 0–100 см через 20 см, а также концентрация сульфатов в
пробах снега.
Вегетационные опыты проведены согласно общепринятой
методике в сосудах типа Митчерлиха объемом 5 л в
четырехкратной повторности, где выращивали по 20 растений
яровой пшеницы.
Схема опытов состояла из двух блоков вариантов: первый – с
основными макроэлементами без серы, второй – с
7
серосодержащими удобрениями, которые применялись с
основными питательными веществами в различных сочетаниях.
Элементы питания внесены согласно общепринятой методике для
вегетационных опытов из расчета по 0,1 г азота, фосфора и калия
и 0,04 г серы на 1 кг почвы (по д.в.).
Серия опытов № 1. Действие серосодержащих удобрений на
дерново-подзолистых и серых лесных почвах. Схема опытов:
бессерный блок состоял из контроля (без удобрений), NP, NPK и
NPK+Ca, где азот и фосфор вносили в виде нитроаммофоса
(НАФ), калий – Кх, в качестве известкового материала
использовали углекислый кальций. Для вычленения роли магния
введен вариант с азотнокислым магнием, примененным по фону
NPK. В серосодержащем блоке были варианты с Кс,
использованным совместно с NP, сернокислым магнием и серой
элементарной, внесенными по фону NPK. Культура: пшеница
сорта Тулунская-12.
Серия опытов № 2. Действие серосодержащих удобрений на
черноземных почвах. Схема опытов: блок без серы включал
контроль (без удобрений), NK, NP, NPK и NPK с двойной дозой
фосфора, в которых использовали Naa, Кх и Рсд. В блоке
серосодержащих вариантов идентичные варианты бессерного
блока дополнены внесением серы элементарной, сернокислого
магния и Na. Культура – пшеница сорта Новосибирская-29.
В течение вегетационного сезона велись фенологические
наблюдения и уход за растениями пшеницы. Уборку проводили
при полном созревании растений. Пробы почвы отбирали перед
набивкой сосудов весной и осенью, после уборки растений.
Методика проведения аналитических работ. Ежегодно
анализировали растительные и почвенные пробы с каждого
сосуда, пробы исходных почв и мониторинга (сплошного и
локального). В растительных образцах (в зерне и соломе)
определено содержание четырех элементов питания: азота –
фотоколориметрическим методом с использованием реакции
индофенольной зелени, фосфора – ванадо-молибдатным, калия –
пламенно-фотометрическим, серы – спектрофотометрическим
8
методом.
В почвенных пробах определено: органическое вещество по
методу Тюрина в модификации ЦИНАО; подвижная сера по
методу ЦИНАО; нитратный азот – ионометрическим методом в
модификации ЦИНАО; подвижные формы фосфора и калия по
методу Кирсанова в модификации ЦИНАО, а также по методу
Чирикова в модификации ЦИНАО; кальций, магний, рН солевой
вытяжки по методу ЦИНАО; гидролитическая кислотность по
методу Каппена в модификации ЦИНАО; обменные алюминий и
водород по Соколову.
Методы обработки результатов исследований. Полученные
материалы систематизированы и статистически обработаны
методами вариационной статистики, дисперсионного и
корреляционного анализа по программам Microsoft Excel.
Глава 3. Мониторинг серы в почвах
Оценка почв по агрохимическим показателям. Почвы
Красноярского края очень своеобразны (Попова, Любите, 1975;
Бугаков, Чупрова, 1995; Крупкин, 2002; Ершов, 1999; Сорокина,
2006; Романцова, Кураченко, 2006; Шпедт и др., 2006). В отличие
от своих европейских аналогов они расположены в
специфических климатических условиях, что определяет
особенности их физико-химических параметров. Это сезонномерзлотные почвы, отличаются укороченным гумусовым
горизонтом, слабой оподзоленностью, повышенным количеством
гумуса и обменных оснований, низким содержанием подвижного
алюминия, высокой степенью насыщенности основаниями.
Основные массивы почв богаты обменным калием, но
недостаточно обеспечены подвижным фосфором. Короткий
период
активной
микробиологической
деятельности
ограничивает процессы образования сульфатов (сульфофикации).
В годы с продолжительными и холодными веснами, в
особенности с обильными осадками, дефицит подвижной серы в
9
почвах проявляется в очень сильной степени.
Сплошной мониторинг серы. Содержание подвижной серы в
почвах сельскохозяйственных угодий по административным
районам Красноярского края варьирует в значительных пределах
от 2,6 до 13,6 мг/кг (рис. 1). Наиболее низким количеством
подвижной серы характеризуются почвы Канского и
Минусинского природных округов (4,1±0,6 и 4,3±0,8 мг/кг
соответственно) при величине коэффициента вариации 21-22 %.
В Красноярском округе из-за значительного техногенного
влияния ее содержание составляет 7,1±2,4 мг/кг с коэффициентом
вариации 47 %. В Чулымо-Енисейском округе концентрации
подвижной серы повышены (8,7±2,7 мг/кг и V=40 %) в связи с
высоким уровнем интенсификации растениеводства (удобрения,
пестициды, гербициды и т.д.), хотя в некоторых районах
отмечается низкое ее содержание.
Локальный мониторинг серы. Содержание подвижной серы
в почвах РУ варьирует от 0,2 до 74 мг/кг в слое 0-20 см, от 0,6-81
мг/кг на глубине 1 м. Динамика ее концентрации обусловлена
различиями гранулометрического состава и агрохимических
свойств почв. Количество сульфатов в пробах снега изменяется от
2 до 45 мг/л.
I
II
III
IV
Рисунок 1 – Средневзвешенное
содержание подвижной серы
в почве пашни Красноярского края
(по районам).
Природные округа:
I – Канский
II – Красноярский
III – Чулымо-Енисейский
IV – Минусинский
10
На величину содержания и распределение подвижной серы в
почвах существенное влияние оказывает удаленность от
источников загрязнения. Профильное ее распределение в слое
почвы 0-100 см характеризуется изменчивостью содержания по
слоям в зависимости от интенсивности поступления выбросов:
при высоких количествах выражена способность подвижной серы
мигрировать в результате инфильтрации.
Концентрация сульфатов в пробах снега изменяется от
наибольших значений на РУ в пригороде Красноярска,
обусловленных выбросами транспорта, до наименьших на
открытых полях с большей высотой снежного покрова.
Глава 4. Действие серосодержащих удобрений на плодородие
почв и урожайность растений
Изменение агрохимических показателей в почве. Дерновоподзолистая легкосуглинистая почва, используемая в опыте,
содержит 2 мг/кг SO4. При внесении сернокислого калия в дозе
0,04 г/кг отмечается увеличение количества подвижной серы до
25 мг/кг в 2002 г. и до 65 мг/кг в 2003 г. При использовании
большой дозы серы в виде сернокислого магния концентрация в
почве подвижной серы возрастает многократно. При внесении
азота в эту почву содержание нитратов повышалось относительно
исходного на 40-91 мг/кг по бессерным вариантам в 2002 г. и на 816 мг/кг в 2003 г., в то время как по серосодержащим вариантам
концентрации нитратов практически остаются на уровне
исходного.
Черноземы, используемые в опытах, отличаются по
содержанию подвижных фосфатов (69 и 260 мг/кг), но
характеризуются
практически
одинаковым
содержанием
подвижной серы (1,8 и 1,9 мг/кг). Применение серосодержащих
удобрений по фону NPK приводит или к снижению, или к
повышению ее концентрации в почве. Внесение серы совместно с
увеличенной дозой фосфора способствует повышению
количества подвижной серы в почве до 4-9 мг/кг.
При внесении серы по разным фонам отмечается
неодинаковый характер изменений подвижных фосфатов: по
варианту «NK+S» содержание фосфатов в почве снижается на 18
11
и 30 мг/кг относительно исходного, что больше изменений по
варианту без серы («NK»), по «NPK+S» – уровень фосфора
остается практически такой же, что и на «NPK». Применение
повышенной дозы фосфора на серном варианте увеличивает
содержание подвижного фосфора по сравнению с вариантом без
серы.
Урожайность пшеницы. Применение серы по фону NK и NP
способствует существенному увеличению урожая пшеницы.
Эффективность серосодержащих удобрений сильнее проявлялась
на дерново-подзолистых почвах по сравнению с черноземами. В
опытах на черноземах масса зерна по фону NK варьирует в
пределах 2-15 г/сосуд, а в присутствии серы возрастает до 7-20
г/сосуд. На кислых почвах урожай зерна по фону NP составляет
0,3-13 г/сосуд, увеличиваясь до 5-17 г/сосуд при внесении серы.
Растения пшеницы на серных вариантах существенно
отличаются по высоте и внешнему виду: они ярко-зеленого цвета,
без признаков хлороза, листовые пластины крупные, стебли
крепкие. На вариантах без внесения серы растения имеют
признаки серного голодания – хлоротичный окрас.
Биометрические параметры урожая. При сравнении
действия на урожай разных минеральных удобрений установлено
преимущество вариантов, содержащих серу (табл. 1). И хотя в
некоторых случаях величина прибавки от серы признается
несущественной, эффект от ее применения очевиден.
Основное влияние серы на урожай связано с увеличением
озерненности колоса, что при благоприятных прочих условиях
минерального питания в сочетании с остальными факторами
роста растений может быть выражено формированием большего
объема зерновой массы.
При внесении серы по фону NK существенно возрастает
общая масса растений. Величина прибавки составляет 6,4 г/сосуд
(или 23 % к фону) и получена за счет равноценного вклада как
зерна, так и соломы. Увеличение количества зерна составляет 27
% вследствие лучшей озерненности колоса и повышения массы
1000 зерен.
Действие удобрений на химический состав надземной
фитомассы. Установление в растениях соотношений S:N и S:P
12
имеет практическое значение. Так, соотношение S:N в пределах
0,14-0,16 единиц – показатель сбалансированного питания
растений (Маслова, 2002).
Таблица 1 – Влияние серосодержащих удобрений на биометрические
параметры урожая пшеницы Новосибирская-29 в опыте на черноземе с
исходным содержанием S-SO4 - 3,1 мг/кг, P2O5 - 34,5 мг/кг
NK+S
Кон- NK
троль
Фон 1 Фон 1+S
12,0
15,3
Масса зерна, г
4,6
Прибавка, %
27
15,2
18,3
Масса соломы, г
7,9
Прибавка, %
20
6,1
6,7
Масса листьев, г
3,2
прибавка, %
10
6,0
8,3
Масса стеблей, г
3,0
Прибавка, %
38
3,8
4,0
Масса половы, г
1,7
Прибавка, %
26
27,2
33,6
Общая фитомасса, г
12,5
Прибавка, %
23
65,3
73,1
Высота, см
50,4
Прибавка, %
12
6,0
6,1
Длина колоса, см
4,5
Прибавка, %
1
13,7
13,4
Число колосков, шт.
12,7
Прибавка, %
-2
19,4
24,1
Число зерен, шт..
10,8
прибавка, %
25
30,7
31,9
Масса 1000 зерен, г
21,2
Прибавка, %
4
Параметр
NK+
2P+S НСР
0,95
Фон 3 Фон 3+S
16,6
16,7
1,4
0
18,7
18,9
1,4
1
6,6
6,6
0,4
0
7,2
8,14
1,3
13
3,7
4,0
0,3
6
35,3
35,6
1,9
1
69,1
71,0
3,6
3
6,3
6,5
0,3
2
13,6
13,7
0,4
0
25,4
28,6
3,8
13
32,7
28,1
-14
NK+P NK+P+S NK+2P
Фон 2 Фон 2+S
14,8
16,4
11
17,5
17,0
-3
6,4
6,6
3
8,2
6,6
-20
3,7
3,9
6
32,2
33,4
4
66,9
68,8
3
6,1
6,2
3
13,6
13,5
-1
21,7
26,6
23
31,8
30,9
-3
Содержание серы в зерне пшеницы находится в пределах 0,150,25 %, что свидетельствует об обеспеченности растений
пшеницы серой в достаточной степени (табл. 2).
Содержание фосфора в зерне пшеницы варьирует от 0,29 до
0,57 %, что несколько ниже его оптимальных концентраций,
приводимых В.Н. Никитишеным (2003). При низком исходном
13
содержании в почве подвижного фосфора вносимые удобрения
используются в основном на построение фитомассы, в связи с
чем по большинству вариантов фосфор не накапливается в зерне
в достаточном количестве. В границы оптимальных значений
входят следующие варианты: при исходных 43,4 мг/кг P2O5 почвы
– вариант «NK+PS», при исходных 25,8 мг/кг P2O5 – вариант
«NK». По вариантам с наибольшими прибавками урожая
обнаружено, что при внесении фосфорных удобрений
содержание серы в зерне пшеницы в некоторых случаях
увеличивается.
Внесение
серосодержащих
удобрений
способствует увеличению концентрации фосфора в зерне
пшеницы.
Таблица 2 – Эффективность минеральных удобрений и накопление
химических элементов в зерне пшеницы на черноземе
Вариант опыта
Урожай
зерна,
г/сосуд
NK-фон
Фон+Sэл
Фон+P(KH2PO4)
Фон+Pсд
Фон+P+Sэл
НСР 0,95
17,6
17,9
16,2
16,5
15,5
-
NK-фон
Фон+Sэл
Фон+P(KH2PO4)
Фон+Pсд
Фон+P+Sэл
НСР 0,95
8,5
15,3
8,4
13,5
15,6
-
Прибав
ка
урожая
к фону,
г/сосуд
Оптимальные значения параметров химических
элементов в зерне
Уровень содержания, %
соотношение
S
P
N
N:S
Р:S N:P
не менее
0,652-3
14-16
1
5-6
0,12
0,70
Опыт № 1 (43,4 мг/ кг P2O5)
0,24
0,49
3,15
13,5
2,1
6,5
0,3
0,19
0,46
3,07
16,3
2,5
6,6
-1,7
0,25
0,49
3,07
12,3
1,9
6,3
-1,4
0,24
0,49
3,10
12,8
2,0
6,3
-2,4
0,24
0,51
2,68
11,4
2,1
5,3
1,7
Опыт № 2 (25,8 мг/ кг P2O5)
0,18
0,45
2,42
13,3
2,5
5,5
6,8
0,21
0,43
3,01
14,6
2,1
7,1
-0,1
0,20
0,41
2,77
14,2
2,1
6,7
5,0
0,17
0,33
2,89
16,8
1,9
8,9
7,1
0,18
0,37
2,52
14,7
2,1
6,8
2,0
-
По данным наших исследований, при оптимальном
содержании фосфора 0,68 % и соотношении фосфора к азоту 5-6,
концентрация азота должна составлять 3,4-4,0 %. При таких
значениях содержания азота и при оптимуме соотношения N:S
14
(12-14) концентрация серы составит 0,28-0,33 %. Исходя из этого,
соотношение между P:S будет равным 2,0-2,4.
Следовательно, при сопоставлении полученных данных
следует, что содержание фосфора в растениях оценивается как
низкое, что свидетельствует о его дефиците. Концентрация серы и
азота также ниже оптимального уровня. Большей концентрацией
фосфора и азота в зерне пшеницы характеризуются растения в
опыте с исходным уровнем содержания подвижного фосфора
(43,4 мг/ кг), что и выражается более высокими величинами
урожая. Так, при исходном уровне содержания фосфатов, равном
25,8 мг/кг, урожай на варианте NK невысокий, 8,5 г/ сосуд. При
внесении фосфорных и фосфорно-серных удобрений (на фоне
NK) урожай повышается с оптимальными соотношениями
питательных веществ.
Сопряженность
серного
питания
с
фосфорным.
Результатами наших опытов выявлено тождественное влияние
серосодержащих и фосфорных удобрений на урожай яровой
пшеницы (табл. 3).
Таблица 3 – Сравнение эффективности применения серосодержащих
и фосфорных удобрений под пшеницу на черноземах, г/сосуд
Номер
опыта
Содержание
в почве, мг/кг
S-SO4
P 2O 5
1
3,1
32,0
4
1,8
27,0
3
1,3
19,3
2
1,9
7,0
2
1
4
6
6
7
10,6
8,3
16,2
16,0
3,8
7,3
12,4
16,3
21,1
18,3
23,1
14,9
Фон
Урожай
по фону
Фон + Р
Емельяновский район*, 2010 г.
NK
28,3
33,7 (5,4)
NPK
33,7
36,1 (2,4)
NK
20,5
29,4 (9,0)
NPK
29,4
32,4 (2,9)
NK
7,9
18,2 (10,3)
NPK
18,2
23,1 (5,0)
NK
12,4
24,6 (12,3)
NPK
24,6
26,7 (2,1)
Балахтинский район**, 2007 г.
NK
2,3
12,1 (9,6)
NK
7,9
13,2 (5,2)
NK
14,6
20,0 (5,4)
NK
12,7
18,5 (5,8)
NK
9,3
19,0 (9,8)
NK
7,3
12,4 (5,1)
* Надземная масса; ** Масса зерна.
Примечание. В скобках величина прибавки урожая к фону.
15
Фон + S НСР0,95
34,6 (6,4)
35,6 (2,0)
30,1 (9,7)
30,4 (0,9)
19,6 (11,7)
23,8 (5,6)
13,3 (1,0)
25,9 (1,3)
-
7,9 (5,6)
12,5 (5,4)
19,6 (5,1)
20,3 (6,3)
18,0 (8,7)
13,6 (6,3)
5,3
8,3
4,6
5,0
8,0
1,4
Эффективность применения минеральных удобрений, в
частности, фосфорных, в некоторых случаях проявляется лишь по
фону сбалансированного минерального питания и с учетом
обеспеченности почв серой (табл. 4). В опытах между
содержанием подвижных форм серы и фосфора в исходных
почвах установлена тесная обратная корреляционная связь
(r=–0,93), т.е. при увеличении исходного содержания подвижного
фосфора в почве снижается содержание подвижной серы. По
бессерным фонам с увеличением исходного уровня в почве
подвижных фосфатов величина прибавок от фосфора возрастала.
При создании серосодержащего фона эффективность фосфорных
удобрений не противоречила общей закономерности, т. е. с
увеличением исходного уровня подвижных фосфатов прибавки от
внесения фосфора снижались, что, вероятно, вызвано
устранением дефицита серы. Возможно, это происходит за счет
поступившего фосфора, который, благодаря связи с почвенной
серой, способствует повышению ее доступности.
Таблица 4 – Сравнительная характеристика действия минеральных
удобрений на урожай зерна пшеницы на черноземах
Номер опыта
Показатель
3
1
4
2
3
1
4
2
уровень содержания питательных элементов в исходных
почвах
P2O5, мг/кг
11,9
17,3
18,4
25,8
11,9
17,3
18,4
25,8
SO4, мг/кг
8,9
6,3
4,3
3,2
8,9
6,3
4,3
3,2
От фосфора
Прибавка
От серы
к фону NK, %
2,5
4,5
18
20
22
25
0,4
1
59
61
3
15
14
11
30
20
18
17
32
80
84
61
к фону NKS,
%
19
16
17
8
0
12
3
11
-
-
-
-
Взаимосвязь урожая с химическим составом зерна
пшеницы. Основные, более тесные корреляционные связи
химического состава и показателей зерна пшеницы, отражены в
виде схемы (рис. 2).
16
Рисунок 2 – Взаимосвязи показателей качества
и химического состава зерна пшеницы
Сера не оказывает прямого влияния на величину урожая (r =
0,19). Ее воздействие осуществляется через связь с другими
элементами, в частности, N (r=0,57). Имея более тесную связь
между собой, N и P (r=0,72), приходят в баланс и далее через
соотношение N (r=0,66) оказывают влияние на урожай зерна.
Кроме того, содержание серы через соотношение S:P также
достаточно тесно связано с величиной урожая (r=0,63).
Нормативные подходы к применению серосодержащих
удобрений. Несмотря на то, что сера является незаменимым
элементом питания, в настоящее время применение на практике
серосодержащих удобрений незначительно или отсутствует. В
рекомендуемых агрохимслужбой региона дозах питательных
веществ под зерновые приводятся только три элемента: азот,
фосфор и калий. Нами установлено, что низкое содержание
подвижной серы в почве может выступить фактором,
сдерживающим получение достаточно высокого урожая
зерновых.
При высоких урожаях зерновых (30 ц/га и более) остро встает
вопрос о качестве зерна (Маслова, 2002; Аристархов, 2007).
Поскольку сера в своем специфическом действии не может
17
замещаться другим элементом, то необходимо использовать
серосодержащие удобрения.
По формулам А.Н. Аристархова (2007) и с учетом
рекомендуемых в Красноярском крае доз питательных веществ
под
планируемый
урожай
нами
были
рассчитаны
рекомендательные нормативные и минимальные дозы серы для
применения под пшеницу (табл. 5).
Таблица 5 – Дозы серы (нормативная и минимальная) под пшеницу,
установленные нормативно-расчетным методом в зависимости от доз,
вносимых с удобрениями азота и фосфора
Доза минерального
азота (планируемая
или нормативная),
кг/га
Доза минерального
фосфора (P2O5)
(планируемая или
нормативная), кг/га
Нормативная
доза серы,
кг/га
Минимальная
доза серы,
кг/га
10
0-60
0,7-25,9
0,7-11,5
25
0-60
2,1-27,0
2,1-12,9
30
0-60
2,1-27,3
2,1-12,9
40
0-60
2,8-28,0
2,8-13,6
50
0-60
3,5-28,7
3,5-14,3
60
0-60
4,2-29,4
4,2-15,0
70
0-60
4,9-30,1
4,9-15,7
Примечание. При условии высокого урожая основной продукции S:N = 0,14;
S:P = 0,84 (Дж.Кук, 1975).
Выводы
1. Почвы земледельческой территории Красноярского края
отличаются
низким
содержанием
подвижной
серы
преимущественно в Канском (83,7 % площади), Минусинском
(79,1 %) и Красноярском (64,3 %) природных округах.
Территории с почвами, характеризующимися ее более высокими
концентрациями, в основном антропогенного происхождения,
приурочены к крупным промышленным центрам и районам
18
интенсивного земледелия.
2. Динамика концентрации подвижной серы обусловлена
неоднородностью
гранулометрического
состава
и
агрохимических свойств почв, а также влиянием частоты и
интенсивности техногенных выбросов, определяющих ее
распределение в почвах. Уровень межгодовой вариабельности
содержания подвижной серы достигает высоких значений.
Эмиссия серы в почву из атмосферы, оцененная по ее
содержанию в пробах снега, характеризуется пространственновременной изменчивостью. В почвах с высокой концентрацией
подвижной серы возрастает интенсивность ее миграции.
3. Количество подвижной серы в дерново-подзолистых,
серых лесных и черноземных почвах возрастает при внесении
серосодержащих удобрений независимо от исходного содержания
ее в почве.
4. Серосодержащие удобрения, особенно в комплексе с
фосфорными, на дерново-подзолистых почвах и черноземах
способствуют
повышению
урожайности
пшеницы
на
статистически значимую величину. Прибавка урожая пшеницы
происходит за счет увеличения длины колоса, числа колосков и
массы 1000 зерен.
5. Соотношение P:N, N:S в зерне пшеницы при высокой
урожайности расширяется, а отношение P:S, напротив, сужается.
Установлено, что соотношение P:S наиболее сильно коррелирует
с урожайностью. Качество зерна в существенной степени зависит
от содержания N (r=0,81–0,82) и S (r=0,80).
6. Создание фона, исключающего дефицитное состояние
почвы по содержанию подвижной серы, способствует
увеличению эффективности других удобрений, в особенности
фосфорных, а также возрастанию вероятности прогнозирования
их положительного действия.
7. Введение серы в систему минерального питания
способствует
увеличению
эффективности
использования
19
питательных элементов и повышению урожайности яровой
пшеницы с улучшением качества зерна.
8. В зависимости от доз азотных и фосфорных удобрений
рассчитаны рекомендательные нормативные и минимальные дозы
серосодержащих удобрений.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
Статьи в рецензируемых научных журналах
1. Танделов Ю.П., Быстрова М.С. (Патрина М.С.). Влияние
серосодержащих удобрений на урожай яровой пшеницы и рапса в
Средней Сибири // Вестник КрасГАУ. – 2007. – Вып. 3. – С. 78–
84.
2. Танделов Ю.П., Быстрова М.С. (Патрина М.С.). Влияние
серосодержащих удобрений на урожай яровой пшеницы // Агрохимический вестник. – 2007. – Вып. 4. – С. 29–31.
3. Патрина М.С. Роль серосодержащих удобрений в оптимизации минерального питания серой лесной и дерновоподзолистой почвах Красноярской подтайги // Вестник КрасГАУ.
– 2011. – Вып. 10. – С. 40–45.
4. Танделов Ю.П., Патрина М.С. Роль серосодержащих
удобрений в оптимизации минерального питания серой лесной и
дерново-подзолистой почвах Красноярской подтайги // Вестник
КрасГАУ. – 2011. – Вып. 11. – С. 66–70.
Публикации и статьи по теме исследований
5. Быстрова М.С. (Патрина М.С.), Танделов Ю.П. Эффективность серосодержащих удобрений на кислых почвах Красноярского края // Красноярский край: освоение, развитие, перспективы: тез. докл. регион. студ. науч. конф. – Красноярск: Изд-во
КрасГАУ, 2003. – Ч. 2. – С. 48–49.
6. Танделов Ю.П., Быстрова М.С. (Патрина М.С.). Действие
магниевых удобрений на кислых почвах Красноярского края// Почвы Сибири: Особенности функционирования и использования: сб.
науч. ст. – Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2003. – С. 134–141.
20
7. Быстрова М.С. (Патрина М.С.), Танделов Ю.П. Эффективность применения серосодержащих удобрений на кислых почвах Красноярского края // Молодежь Сибири – науке России: матлы межрегион. науч.-практ. конф. – Красноярск: СИБУП; КРО НС
«Интеграция», 2003. – Ч. 1. – С . 84–87.
8. Танделов Ю.П., Быстрова М.С. (Патрина М.С.) Эффективность серосодержащих удобрений на кислых почвах Красноярского края // Почвы – национальное достояние России: мат-лы
IV съезда Докучаевского общества почвоведов. – Новосибирск:
Наука-Центр, 2004. – Кн. 2. – С. 111–112.
9. Быстрова М.С. (Патрина М.С.), Танделов Ю.П. Эффективность серосодержащих удобрений на кислых почвах Средней Сибири // Главный агроном. – 2005. – № 12. – С. 21–22.
10. Танделов Ю.П., Патрина М.С. Современное состояние
плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения в
Красноярском крае // Почвы Сибири: Особенности функционирования и использования: сб. науч. ст. – Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2012. – С. 37–44.
21
Санитарно-эпидемиологическое заключение № 24.49.04.953.П.
000381.09.03 от 25.09.2003 г.
Подписано в печать 7.11.2013. Формат 60х84/16. Бумага тип. № 1.
Печать – ризограф. Усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ №
Издательство Красноярского государственного аграрного
университета
660017, Красноярск, ул. Ленина, 117
22
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа