Теоретическая часть (обзор литературы)

Введение в биологический круго­ворот все возрастающего количества азота, фосфора, калия и других физиологически важных элементов пищи растений в условиях передовой агротехники и селекции растений, направленной на наиболее продуктивное использование элемен­тов питания, создает огромные возможности превращения не­исчерпаемой солнечной энергии в форму органического веще­ства непрерывно возрастающих урожаев.

Эффективность минеральных удобрений зависит от агроэкологических характеристик культур, уровня почвенного плодородия, погодных условий вегетационного периода и других факторов (Минеев В.Г. и др., 1993).

Особенно велика роль удобрений и в первую очередь азот­ных в районах Нечерноземной полосы на подзолистых, от природы бедных малоплодородных почвах. На таких почвах соблюдение высококачественных агротехнических приемов — своевременная и высококачественная обработка почвы, своевременный посев высококачественными семенами, хо­роший уход за растением, своевременная уборка урожая, но без внесения удобрений не дает хороших урожаев культур [5].

В последние годы в агрохимию начали широко внедрятся математические методы. Основная задача внедрения этих методов состоит в том, чтобы на базе некоторых объективных характеристик, относящихся к почве, климату, воздействию удобрений с почвой и другим условиям, дать производству рекомендации об оптимальных сочетаниях доз удобрений в расчете на максимальный эффект. Эта основная задача требует предварительного решения нескольких частных задач. Во-первых, необходимо построить математическую модель действия удобрений с их учетом взаимодействия. Во-вторых, после выбора подходящей математической модели (производственной функции) необходимо определять зависимость соответствующих параметров этой функции от агрохимических и других характеристик.

Для решения задачи прогнозирования эффективности удобрений в производстве на основе математических методов необходимо не только основываться на накопленном опытном материале, но и организовать накопление специального материала, содержащего более широкие данные – информацию о действии удобрений в зависимости от доз. Такую информацию дают результаты многолетних многофакторных опытов. В связи с этим были поставлены задачи по изучению особенностей действия и последействия различных доз удобрений на урожай и качество зерновых культур.

Были поставлены задачи по изучению особенностей действия и последействия различных доз для шести форм азотных удобрений на урожай и качество зерновых культур (ячмень «Винера», овес «Орел», пшеница «Краснозерная»). За восемь лет опыта (1967-1974 гг.), различающихся по метеорологическим условиям вегетационного периода, накоплен экспериментальный материал, характеризующий действие азота на урожай и качество продукции сельскохозяйственных культур, и установлена закономерность в действии азота в интервале доз от 0 до 120кг/га. Исследования показали, что уровень урожая зерна ячменя, овса, яровой пшеницы определяется в основном дозами азотных удобрений, а не их формами. Урожай зерна этих культур в обычных метеорологических условиях увеличивается при внесении N₃₀- N₉₀, и лишь в благоприятные годы урожаи зерна растут и при N₁₂₀ [10].

  Рекомендуемые дозы азота являются средними, для конкретных условий их можно изменять в ту или другую сторону. Потребность растений в азоте определяется степенью окультуренности почвы, предшествующей культурой или другими факторами.

О действии различных доз азотных удобрений на урожайность с.-х. культур можно судить по ряду опытов научно-исследовательских учреждений. Так, например, по данным опытов, проведенных на Люберецком опытном поле Научно-исследовательского института удобрений и инсектофунгицидов, на легких малоплодородных почвах урожай зерна озимых без удобрений составил 6,1ц. Ежегодное применение по 30кг азота на фоне фосфорно-калийных удобрений дало возможность получить урожай по 13ц с 1га. 

По данным Центральной опытной станции Всесоюзного института удобрений и агропочвоведения (ВИУА), в среднем за последние 5 лет внесение по 40кг азота в сочетании с 40кг фосфора и калия на фоне 20т навоза обеспечивало получение урожая клубней картофеля в 207ц с 1га.

В опытах Научно-исследовательского института картофельного хозяйства на супесчаных почвах внесение одного навозного удобрения в среднем за 12 лет обеспечивало урожай в 132ц, дополнительное внесение 40кг азота совместно с 50кг фосфора и калия дало возможность поднять урожай клубней картофеля до 197ц с 1га.

По эффективности минеральных и особенно азотных удобрений можно судить по опыту работы Новосельского опытного хозяйства ВИУА, расположенного в Сухиническом районе Калужской области. В среднем за 5 лет (1955-1959) в колхозах, на базе которых было создано опытное хозяйство, собрали: зерновых – по 5,1ц; картофеля – по 53,5; многолетних трав на сено – по 8,5ц с 1га. В среднем в хозяйстве применяли по 1-2ц азотных удобрений, по 2,5-3т органических удобрений на 1га пашни.. Это дало возможность увеличить урожай зерновых культур в 2,5-3 раза и значительно повысить урожайность других сельскохозяйственных культур.

В опытах Украинского Научно-исследовательского института орошаемого земледелия в 1963г на темно-каштановой почве при орошении применение ранневесенней азотной подкормки повысило урожай зерна Безостой 1 на 8,6ц при дозе 40кг азота, а при дозе 60кг азота – на 13,0ц с 1га. Абсолютный урожай зерна соответственно составил 45,9 и 50,3ц с 1га.

В этом же году в опытах Всесоюзного Научно-исследовательского института масличных и эфиромасличных культур на западном предкавказком выщелоченном черноземе весенняя азотная подкормка в дозе 30кг азота повысила урожай на 6,9ц зерна, а в дозе 60кг азота – на 10,5ц зерна. В этом случае общий урожай зерна достигал соответственно 51,3 и 54,9ц с 1га [5].

В 1985–1987гг. был заложен вегетационный опыт в сосудах, вмещающих 2,5кг сухой почвы, по следующей схеме: 1) РК; 2) N₁РК; 3)  N₂РК. Источник азота – сульфат аммония, меченный стабильным изотопом ¹⁵N с 50% - ным атомным обогащением. В опыте использовали две дозы азотного удобрения: N₁ - 100мг и N₂ – 200мг/кг сухой почвы. Фосфорные и калийные удобрения вносили в виде одно- и двузамещенных фосфатов калия в соотношении 1 : 1,4 в дозе 100мг на 1кг сухой почвы. В сосудах выращивался ячмень сорта «Белогорский» по 10 растений. После уборки урожая в растениях (в зерне и соломе) определяли общий азот по методу Къельдаля, в почве по методу Къельдаля – Иодельбауера. Исследования показали, что применяемые дозы азотных удобрений оказали существенное влияние на кустистость ячменя. Так, при внесении одинарной дозы азотного удобрения на дерново-подзолистой среднегумусированной почве общая кустистость увеличивается с 1,1 – 1,2 до 1,4; на высокогумусированной почве с 1,1 – 1,2 до 1.7 – 2,0 по сравнению с фосфорно-калийным вариантом. Применение же двойной дозы азотного удобрения привело к дальнейшему росту общей кустистости ячменя на среднегумусированной почве до 2,2 – 2,3; на высокогумусированной – до 2,1 -2,8. Влияние гумусированности дерново-подзолистых почв на общую кустистость проявилось только при внесении азотного удобрения, например, при внесении одинарной дозы азота удобрения на среднегумусированной общая кустистость равнялась 1,4, а на высокогумусированной – 1,7-2,0. При внесении двойной дозы азотного удобрения кустистость равнялась 2,1.Применение азотного удобрения позволило значительно увеличить продуктивность ячменя по зерну на обеих почвах. При внесении одинарной дозы урожай зерна увеличился с 3,6 – 3,7г/сосуд. Внесение двойной дозы азотногоу добрения приводит к дальнейшему росту продуктивности ячменя на среднегумусированной почве до 15,1–15,6г/сосуд, на высокогумусированной почве до 18,8–20,8г/сосуд [7].

По изучению влияния разового и дробного внесения азотных удобрений на урожайность сена костреца безостого заложено 6 опытов.

Азотные удобрения в дозах 60, 120, 180кг д. в. Вносились весной в один прием и дробно ½ весной и ½ после первого укоса. Лучшие показатели по урожайности получены при внесении азотных удобрений в один прием. Действие азотных удобрений при внесении в один прием было более сильное. Недобор урожая за счет внесения половинной дозы азота возмещался дополнительным урожаем, полученном во втором укосе за счет другой половины. Максимальный урожай был получен при внесении азота в количествн 180кг д. в. В один прием – 59,7ц/га, но максимальная прибавка сена на 1кг д. в., 39кг, получена при дозе 60кг д. в. , внесенной весной в один прием [8].

В 1997г. на опытном поле Марийского НИИСХ был заложен опыт по изучению эффективности минеральных удобрений в полевом севообороте: сидеральный пар (рапс) – озимая рожь – ячмень – овес с подсевом клевера – клевер 1г. п. – озимая пшеница – ячмень. При внесении минерального азотноного удобрения (60, 90 кг/га по азоту) урожай достоверно увеличивался, прибавки зерна в среднем по годам и изучаемым дозам азота на озимой ржи составили 36%, на ячмене – 52%.

В звене севооборота (овес с подсем клевера – клевер 1г.п. – озимая пшеница – ячмень) достоверный рост сборов зерна также связан с внесением минерального азотного удобрения. Применение азота в дозе 60кг/га увеличело урожай зерна овса Аргамак в среднем на 1,5т/га, или 59% по сравнению с контролем. Урожайность озимой пшеницы Безенчукская-380 при азотных подкормках (общая доза азота от 30 до 120кг/га) в зависимости от дозы и срока внесения возрастала в среднем на 14-21%. На ячмене Эльф применение минерального азота обеспечило рост урожая зерна в среднем на 77% при дозе 60кг/га.

Анализ урожайных данных свидетельствует об устойчивом эффекте применения азотных удобрений в дозе N₆₀. В целом по севообороту данная доза позволяет повысить выход продукции с 1га севооборотной площади с 2,6 тыс. корм. ед. на контроле до 4 тыс. корм. ед [9].

В полевых опытах на ЦОС ИНИИА Нечерноземной зоны России, где изучалось действие различных уровней азотного питания. Исследования проводились с озимой пшеницей. Размер делянок 85м². Повторность опыта четырехкратная. Исследования проводились в течении 3-х лет. Почва опытного участка дерново-подзолистая. Азотные удобрения вносили в виде аммиачной селитры в дозах 60, 120 и180кг/га в 2 периода: осенний и в весенне-летний. Проведенные исследования показали, что наиболее эффекивными являются дозы азота 60-120кг/га [10].