Диагностика питания сорго на черноземе обыкновенном тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.27, кандидат биологических наук Погорелова, Наталия Сергеевна

• Погорелова, Наталия Сергеевна
• кандидат биологических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Погорелова, Наталия Сергеевна

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Значение зернового сорго

1.2. Требования сорго к факторам внешней среды

1.3. Листовая диагностика как метод определения потребности растений в удобрениях

1.4. Интегрированная система оперативной диагностики

1.5. Факторы почвообразования и физико-химические свойства чернозема обыкновенного

1.5.1. Климатообразующие факторы

1.5.2. Рельеф и гидрография

1.5.3. Почвообразующие породы

1.5.4. Растительность

1.5.5. Физико-химические свойства чернозема обыкновенного

Глава 2. Объекты и методы исследования

2.1. Характеристика почвы

2.2. Характеристика сортов сорго

2.3. Климатические условия

2.4. Методика проведения исследований

Глава 3. Режим питания чернозема обыкновенного под влиянием удобрений

Глава 4. Биометрическая диагностика сортовых различий сорго

Глава 5. Многоэлементная диагностика сортовых различий минерального питания сорго

Глава 6. Влияние химических свойств почвы на сбалансированность питания сорго макро- и микроэлементами

Глава 7. Влияние сбалансированности питания сорго на химический состав зерна

Глава 8. Действие почвенных карбонатов на сбалансированность химического состава зерна сорго

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Диагностика питания сорго на черноземе обыкновенном»

Актуальность исследований. Проблема оптимизации минерального питания растений с целью воспроизводства плодородия почв и повышения продуктивности агроэкосистем является актуальной на всех этапах развития сельскохозяйственного производства. Необходимые условия управления плодородием почв - это рациональное применение удобрений, правильный подбор видов и сортов культур, выбор методов почвенно-растительной диагностики. Сорго - уникальное злаковое растение как по своим биологическим свойствам, так и по возможностям использования. Однако, в отличие от других ведущих культур, критерии для диагностики питания сорго практически не разработаны. До сих пор отсутствуют сведения о том, как изменяется химический состав сорго в зависимости от пространственной неоднородности свойств почв, агрогенных и техногенных воздействий на почву.

В связи с экологизацией земледелия и приоритетом сохранения безопасности питания человека и животных особое значение во всем мире придается разработке и внедрению в практику методов многоэлементной диагностики питания растений на базе интегрированных систем.

Цель и задачи исследований. Провести многоэлементную диагностику эффективного плодородия чернозема обыкновенного при возделывании сорго.

В задачи исследований входило:

- изучить азотный, фосфорный, калийный режимы чернозема обыкновенного карбонатного при возделывании различных сортов сорго;

- исследовать сортовые различия в обеспеченности сорго питательными элементами при внесении удобрений;

- определить, содержание и соотношения элементов в растениях, оказывающие наибольшее влияние на урожайность сорго;

- провести исследования по влиянию фосфора почвы на сбалансированность питания растений макро- и микроэлементами;

- выявить взаимосвязи между содержанием и соотношением химических элементов в листьях сорго и величиной и качеством урожая;

- изучить воздействие почвенных карбонатов на баланс химических элементов в зерне сорго.

Положения, выносимые на защиту:

1) Содержание фосфора в почве является фактором, влияющим на сбалансированность в растениях большого числа макро- и микроэлементов, а следовательно, влияющим на качество растительной продукции.

2) Химический состав зерна сорго изменяется в зависимости от содержания карбонатов в пахотном слое почвы.

3) Возможно прогнозирование качества зерна сорго до уборки урожая по содержанию и сбалансированности макро- и микроэлементов.

Научная новизна исследований. Впервые изучен питательный режим чернозема обыкновенного карбонатного при возделывании сорго с применением методов многоэлементной диагностики. На основании интегрированной системы оперативной диагностики (ИСОД) определена сбалансированность поступления элементов питания из почвы в растения. Отмечена роль некоторых свойств почв (содержание подвижного фосфора, поглощенного магния, карбонатов) на соотношения макро- и микроэлементов в надземной массе сорго. Показано, что сбалансированность содержания химических элементов в растениях является индикатором эффективного плодородия почв. На черноземе обыкновенном карбонатном определены. индексы сбалансированности питания разных сортов сорго. Установлена зависимость урожайности сорго от содержания и соотношения макро- и микроэлементов.

Практическая значимость исследований. Исследования питательного режима чернозема обыкновенного с применением методов многоэлементной диагностики позволят точнее оценивать экологические функции почвы как среды обитания растений. Полученные данные о нарушении минерального питания в течение вегетации могут послужить для характеристики устойчивости разных видов и сортов культур к изменению среды обитания, а также для оперативного прогнозирования продуктивности посевов, качества растительной продукции и безопасности питания человека и животных.

Апробация работы. Результаты исследований были представлены на конференциях «Актуальные проблемы экологии в сельскохозяйственном производстве» (Персиановка, ДГАУ, 2001), «Функции почв в биосферно-геосферных системах» (Москва, МГУ, 2001), «Биологические ресурсы и устойчивое развитие» (Пущино, 2001), на Международной конференции по новым технологиям и приложениям современных физико-химических методов (ядерно-магнитный резонанс, хроматография/масс-спектрометрия, ИК-Фурье спектроскопия и их комбинации) для изучения окружающей среды, включая секции молодых ученых научно-образовательных центров России (Ростов-на-Дону, 2001), «Деградация почвенного покрова и проблемы агроландшафтного земледелия» (Ставрополь, 2001), «Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям» (Москва, Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева, 2002).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 11 работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов, списка литературы, приложений. Основные положения [/' диссертации изложены на 124 страницах. Содержит 26 таблиц, 7 рисунков. Список литературы включает 160 наименований, в том числе 16 иностранных авторов.

Заключение диссертации по теме «Почвоведение», Погорелова, Наталия Сергеевна

ВЫВОДЫ

1. Применение удобрений увеличивает количество нитратного азота, подвижного фосфора, обменного калия в черноземе обыкновенном в фазы 68 листьев, цветения сорго. Существенной разницы в потреблении элементов питания из почвы между изучаемыми сортами зернового сорго не установлено.

2. Изменение условий произрастания растений под влиянием удобрений наиболее полно отражается при одновременном учете как содержания, так и соотношения химических элементов в надземной массе в фазу 6-8 листьев. Исследуемые сорта зернового сорго были чувствительны к нарушению сбалансированности минерального питания уже на раннем этапе развития растений. На черноземе обыкновенном карбонатном при среднем содержании подвижного фосфора влияние удобрений на урожайность разных сортов сорго зависит от их воздействия на сбалансированность железа, кальция, цинка, а также от соотношений азота с серой, кальцием, цинком, фосфором.

3. Важнейшим диагностическим критерием 'является обеспеченность чернозема обыкновенного подвижным фосфором. Оптимальная обеспеченность сорго фосфором отмечается при содержании его в почве около 2,0 мг/100 г. Оптимизацию фосфорного уровня почв следует рассматривать не только как фактор, улучшающий фосфорное питание сорго, но и как фактор, регулирующий содержание и сбалансированность большого числа макро- и микроэлементов в листьях и зерне сорго.

4. Содержание и сбалансированность в зерне сорго 12 макро- и микроэлементов в большой степени является функцией сбалансированности важнейших элементов питания в листьях и биометрических показателей, что говорит о возможности прогнозирования качества зерна сорго до уборки урожая.

5. Качество зерна и листьев сорго на черноземе обыкновенном по показателям K/Ca+Mg, P/Ca, Ca/Sr, Fe/Ni характеризуется как неудовлетворительное, что чаще всего связано с нарушением сбалансированности питания сорго Бг, Бе, Р, Мп.

6. Химический состав зерна сорго зависит от содержания карбонатов в пахотном слое почвы, что указывает на необходимость поиска их оптимального уровня для выращивания сорго. Выявлена высокая корреляция содержания карбонатов в почве с содержанием в зерне серы и ее сбалансированностью с азотом, фосфором, калием, кремнием. Влияние СаСОз на содержание в зерне сорго других химических элементов проявляется по-разному и зависит от обеспеченности почв фосфором, магнием и азотом.

Ill

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Погорелова, Наталия Сергеевна, 2006 год

1. Агафонов E.B. Оптимизация питания и удобрение культур полевого севооборота на карбонатном черноземе. - М.: Изд-во МСХА, 1992. -С. 24-33.2. (у- Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975. - 656с.

2. Алабушев A.B. Сорго. М.: Агропромиздат, 1989. - С. 15-16.

3. Алабушев A.B. Проблемы и перспективы технологии возделывания сорго на зерно и зеленую массу // Кукуруза и сорго. 1996, № 1. - С. 13-16.

4. Алабушев A.B. Реакция сортов зернового сорго на минеральные удобрения // Селекция, семеноводство, технология возделывания и переработка сорго. -Зерноград, 1999.-С. 10.

5. Алексеев Ю.В. Качество растениеводческой продукции. Л.: Колос, 1978.-С. 106.

6. Алексеев А.М., Гусев А.Н. Влияние минерального питания на водный режим растений. М.: Изд-во АН СССР, 1957. - 224 с.

7. V Афендулов К.П., Лантухова А.И. Удобрения под планируемыйурожай. -М.: Колос, 1973. 236 с.

8. Аштаб И.В. Влияние свойств чернозема обыкновенного (предкавказского) карбонатного на обеспеченность растений цинком: Автореф. дис. канд. с.-х. наук. -М., 1994.-23 с. '

9. Бадина Г.В., Королев A.B., Королева P.O. Основы агрохимии. Л.: Агропромиздат, 1988. - 322 с.11. \У Безуглова О.С. Гумусное состояние почв юга России. Ростов-на

10. Дону: Изд-во СКНЦ, 2001. 227 с.

11. Бельтюков Л.П. Рекомендации по планированию урожаев сельскохозяйственных культур в южной зоне Ростовской области. -Зерноград, 1990. -19 с.

12. Бельтюков Л.П., Гриценко А.А. Применение удобрений под зерновые культуры на Дону. -Зерноград, 1993.-С. 187-201.

13. V Берленд С.С., Крючев В.Д. Растениеводство. М.: Колос, 1967. - 655с.

14. Блек К.А. Растение и почва. М.: Колос, 1973. - 503 с.

15. Болдырев Н.К. Листовая диагностика условий питания и качества урожая сельскохозяйственных культур // Успехи современной биологии. 1962. - Т. 3. - Вып. 2. - С. 246-264.

16. Болдырев Н.К. Применение корреляционных и физиологических формул урожая при листовой диагностике // Диагностика потребности растений в удобрениях. -М.: Колос, 1970а. С. 58-63.

17. V Бондаренко Н.П., Скляр В.И., Метлин В.В. Расширять посевныеплощади зернового и сахарного сорго // Кормопроизводство. 1982, №18.-С. 31-32.

18. Вальков В.Ф. Генезис почв Северного Кавказа. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского ун-та, 1977. - С. 29-125.

19. Вахрушев H.A. Агробиологические основы улучшения посевных и урожайных свойств семян сорго озимой пшеницы на черноземах юга России: Автореф. дис. . доктора с.-х. наук. Ставрополь, 2000. - С. 54.

20. Гаврилюк Ф.Я. Черноземы Западного Предкавказья. Изд-во Харьковского ун-та, 1955. - С. 11-108.

21. Гедройц К.К Почва как культурная среда для сельскохозяйственных растений // Изб. соч. Т. 3. М.: Сельхозгиз, 1955. - 615 с.

22. Гетманец А.Я. Эффективность действия удобрений при их систематическом применении в севообороте в зависимости от погодных условий //Агрохимия. 1985, № 4. - С. 42-47.

23. Гинзбург К.Е. Фосфор основных типов почв СССР. М.: Наука, 1981. -244 с.35. \. Горбачев Б.Н. Растительность и естественные кормовые угодья

24. Ростовской области. Ростовское книжное изд-во, 1974. - С. 6-14, 3647.36. (/ Горпи^енко С.И. Состояние и перспективы селекции сорго //

25. Зерновые и кормовые культуры: селекция, семеноводство, технология возделывания. Зерноград, 2000. - С. 30-32.

26. ГОСТ 26951-86. Почвы. Определение нитратов ионометрическим методом.-М.: Изд-во стандартов, 1985.

27. ГОСТ 26205-91. Метод определения подвижного фосфора и обменного калия по методу Мачигина. М.: Изд-во стандартов, 1990.

28. ГОСТ 13496.4-93. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания азота и сырого протеина. Фотометрический индофенольный метод определения азота. М.: Изд-во стандартов, 1992.

29. Гриценко A.A., Бельтюков Л.П., Скляр H.H. Вынос питательных веществ урожаем полевых культур // Сб. науч. статей Донского селекцентра. Зерноград, 1985. - С.113-131.

30. Ельников И.И. Сбалансированность минерального питания растений на различных почвах // Почвы Московской области и их использование. М., 2002. - Т. 1. - С. 439-481.

31. Зиганшин A.A. К вопросу получения программированных урожаевзерновых культур в Татарии // Мат-лы научно-методич. конференции по итогам работы сельскохозяйственных опытных учреждений Поволжья. Саратов, 1972. - С. 84.

32. Калмыков А.Г., Сугробов М.М. Почва и удобрение. Ростов-на-Дону, 1966.-С. 132-159.

33. Коданев И.М. Агротехника и качество зерна. М.: Колос, 1970. - 232 с.

34. Коллингс Г.Х. Промышленные удобрения. М., 1960. - 864 с.

35. Кочергин А.Е. Метод установления доз удобрений по зонам страны. -М., 1983.-Вып. 29. С. 65-72.

36. Культурные пастбища в молочном скотоводстве. М.: Колос, 1974. -С. 170,206.

37. Кук Д.У. Система удобрений для получения урожаев. М.: Колос, 1975.-415 с.75. |f Куперман Ф.М. Морфофизиолошя растений. М.: Высшая школа,1977.-288 с.

38. Ладонин В.Ф. Роль гербицидов при возрастании масштабов применения удобрений в земледелии // Химия в сельском хозяйстве. 1976, № 1.-С. 58-64.

39. Химизация социалистического земледелия. 1935, № 2 - С. 48.80. ^-Магницкий К.П. Контроль над питанием растений в полевых условиях

40. Удобрения и урожай. 1957, №8. - С. 43-48.81. \J Магницкий К.П. Диагностика потребности растений в удобрениях.

41. М.: Московский рабочий, 1972. С. 42-50.

42. Мамедбеков K.K. Сорго культура-освоитель засоленных земель // Совершенствование технологии использования мелиорируемых земель Дагестанской АССР. - Новочеркасск, 1980. - С. 28-34.

43. Мандаренко Л.Ф., Германов В.Н., Еременко В.Г. Сортовая реакция сорго на изменение густоты посева и уровня минерального питания на юге Украины // Научн. техн. бюлл. ВСГИ. Одесса, 1982. - Вып. 1. -С. 60-64.87.

44. Методические и организационные основы проведения агроэкологического мониторинга в интенсивном земледелии. М., 1991.-С. 177. ^

45. Методические рекомендации по определению нормативов соотношений макро- и микроэлементов в растениях по системе ИСОД. М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева, 1989. - 80 с.89. \! Минеев В.Г. Химизация земледелия и природная среда. М.:

46. Агропромиздат, 1990.-287 с.90. ^ Минеев В.Г., Дебрецени В., Мазур Г. Биологическое земледелие иминеральные удобрения. -М.: Колос, 1993. -415 с.

47. Минеев В.Г., Павлов А.К. Агрохимические основы повышения качества зерна озимой пшеницы. М.: Колос, 1981. - 288 с.

48. Мишкевич И.А. Растениеводство. М.: ВШ, 1968. - 480 с.

49. Музыкантов П.Д. О сроках внесения азотных удобрений // Химия в сельском хозяйстве. 1970, № 2. - С. 2-4. ,

50. Носко Б.С., Дуда Г.Г. Научные основы повышения эффективностиудобрений в Украинской ССР в XI пятилетке // Научные основы применения удобрений по зонам страны. М., 1981. - Вып. 28. - С. 65-66.

51. J Носов П.Е. Фосфаты в почвах Краснодарского края и применениефосфорных удобрений: Автореф. дис. д. с.-х. н. Краснодар, 1973. -60с.

52. Олексенко Ю.Ф. Основные приемы сортовой агротехники сорго. М.:1. ВНИПТИМЭСХ, 1979. 40 с.100. ^Панников В.Д., Минеев В.Г. Почва, климат, удобрение и урожай. -М.:

53. Агропромиздат, 1987. 612 с.

54. Петербургский A.B., Постников A.B. Рост мирового производства, применения минеральных удобрений и урожай // Агрохимия. 1981, №5.-С. 136.1П9

55. Попова A.A. Удобрения и эффективность использования влаги растениями // Сельское хозяйство за рубежом. 1966, № 9. - С. 1-7. 106. г/ Прево п., Олланье М. Применение листовой диагностики // Физиол. Растений. - 1956. - Т. 3. - Вып. 6. - С. 554.I

56. Природные условия и естественные ресурсы Ростовской области. -Ростов-на-Дону, 2002. 432 с.

57. Прохорова З.А. Методика линейно-выборочного учета урожая для оценки продуктивности почвенного покрова поля // Почвоведение. -1984, №3.- С. 91-101.

58. Райнер Е.И. Питание растений и применение удобрений. М.: Наука, 1965.-223 с.

59. Редькин Н.Е. Черноземы Краснодарского края и их плодородие: Автореф. дис— доктора с.-х. наук. Краснодар, 1969. - 53 с.112. v/ Рубин С.С. Удобрения плодовых и ягодных культур. М.: Колос,1974.-С. 23-24.

60. Семенюк Г.М. Диагностика минерального питания плодовых культур. Кишинев: Штиинца, 1983. - С. 8-33.

61. Синягин И.И. Эффективность минеральных удобрений в условиях недостаточного увлажнения // Сибирский вестник с.-х. науки. 1976, №2.-С. 5-13.

62. Синягин И.И. Агротехнические условия высокой эффективности" ~ юсельхозиздат, 1980. -222 с.области (на период 2001-2005 гг.). Ростов-на-Дону, 2001. - 928 с.

63. Слейчер Р. Водный режим растений. М.: Мир 1970. - 365 с.

64. Сосновая О.Н. Гербициды и минеральное питание растений. Киев: Наукова думка, 1983. - 167 с.

65. Тараненко В.И. Сорго как кормовая культура. Харьков: ХТУ, 1969.агропромышленного производства Ростовской43 с.

66. V Ульрих А. Роль анализа растений в характеристике питания сахарнойсвеклы // Анализ растений и проблемы удобрения. М., 1964. - С. 174.123. ^/Умпелев B.JI. Листовая диагностика минерального питания картофеля

67. Физиология картофеля. М., 1985. - С. 118-123.

68. Хавкин Э.Е. Диагностика азотного питания сельскохозяйственных растений. М., 1984. - 61 с.

69. Хрипунов А.И. Удобрения и урожай зернового сорго // Создание новых сортов и гибридов сорго и суданской травы. Зерноград, 1984. -С. 80-83.

70. Церлинг В.В. Агрохимические основы диагностики минерального питания сельскохозяйственных культур. -М.: Наука, 1978.-216 с.131.у Церлинг В.В. Диагностика питания сельскохозяйственных культур: Справочник. -М.: Агропромиздат, 1990. С. 7-8.

71. Шапошникова И.М., Звягинцева З.В. Почвенная и растительная диагностика при интенсивных технологиях возделывания зерновых культур // Теоретические основы интенсивных технологий производства зерна. Ростов-на-Дону, 1989. - С. 31-38.

72. V Шекун Г.М., Драненко И.А. Культура сорго в юго-западных районах СССР. Кишинев: Изд-во Картя Молдовеняскэ, 1968. - 158 с.134. ^ Шепель Н.А. Селекция и семеноводство гибридного сорго. Ростовна-Дону: Изд-во РГУ, 1985. С. 11-12.

73. Шомахов Ю.А. Эколого-агрохимические основы применения удобрений на черноземе. -М.: Изд-во МГУ, 1998. С. 81-90.

74. Шорин П.М. Сорго ценная кормовая культура. - М.: Колос, 1976. -80 с. . ■ (

75. Щербак И.Е. Подбор сортов и гибридов сорго, особенности их агротехники для засушливых районов юга Украины: Автореф. . дис. канд. с.-х. наук. Одесса, 1973. - 33 с.138. < Щербаков В .Я. Сорго на зерно // Кормопроизводство. 1981, № 12. 1. С. 22-23.

76. Юркин С.Н. Повышение эффективности удобрений в интенсивном земледелии. М.: Россельхозиздат, 1979. - С. 61.143. v Ягодин Б.А. Агрохимия. М.: Агропромиздат, 1988. - 639 с.

77. Soil Sci. Bull. Univ. of Natal, Pietermaritzburg, South Africa. 1973. № 1. 238 p.

78. LundegardhH. Leaf analysis. London. 1951.153. y/ Matocha J.E. Grain sorghum response to plant residue recycled iron sources

79. J. Plant Nutrit 1984. V. 7. № 1-5. P. 259-270.

80. Commun. in Soil Sci. Plant Anal. 1977. V. 8. № 2. P. 149-169.157. m Sumner M.E. Diagnosing the sulfur requirements of com and wheat usingfoliar analysis // Soil Sci. S. Amer. J. 1981. V. 45. № 1. P. 87-90.