Дипломная работа: Эффективность и экологическая безопасность применения минеральных удобрений под ячмень при различном балансе азота, фосфора и калия в агроценозе

Реферат

На дипломную работу «Эффективность и экологическая безопасность применения минеральных удобрений под ячмень при различном балансе азота, фосфора и калия в агроценозе».

Работа содержит: страницы печатного текста, таблиц, литературных источников, приложений.

Ключевые слова: минеральные удобрения, почва, подвижный фосфор, минеральный азот, обменный калий, баланс элементов питания, коэффициент использования, хозяйственный вынос, вынос в расчете на одну тонну продукции.

Объектом исследований являются почва, яровой ячмень, удобрения.

Работа посвящена изучению влияния систематического применения удобрений на урожай ячменя, при разных уровнях баланса азота, фосфора, калия и экологически безопасному их сочетанию в системе удобрения ярового ячменя.

Установлено, что применение минеральных удобрений под ячмень–высокоэффективный агротехнический прием. Он обеспечивает рост урожайности и повышение содержания элементов питания в основной и побочной продукции. Причем доза удобрений N₁₀₅ P₅₄ K₅₀ является экологически безопасной и наиболее эффективной с экономической точки зрения.

Содержание

Введение

1. Обзор литературы

1.1 Морфологические и биологические особенности ячменя

1.2 Состояние и особенности производства ячменя. Технология возделывания ячменя

1.3 Отзывчатость ячменя на удобрения

2. Условия проведения опыта

2.1 Общая характеристика климатических и почвенных условий

2.2 Погодные условия в период проведения опыта

2.3 Характеристика почв опытного поля

3. Экспериментальная часть

3.1 Методика проведения опыта

3.2 Обеспеченность почвы подвижными формами азота, фосфора и калия в посеве ячменя

3.3 Действие удобрений на урожай ячменя

3.4 Действие удобрений на содержание в растениях и вынос урожаем ячменя азота, фосфора и калия

3.5 Агрономические показатели эффективности использования минеральных удобрений

4 Экономическая эффективность

5 Безопасность жизнедеятельности

5.1 Охрана труда:

5.1.1 Основные положения

5.1.2 Меры безопасности при работе в агрохимической лаборатории

5.2 Охрана природы

Выводы и предложения

Список литературы.

Приложение

Введение

На почвах высокого плодородия при благоприятных агрохимических показателях питания растений, эффективность удобрений существенно повышается. Однако влияние отдельных видов удобрений и их сочетание на урожай зерна и его качества не равноценно и в значительной степени зависит содержания в почве доступных форм фосфора и калия, а также от состава вносимых удобрений.

Определяющим элементов питания в удобрениях, влияющим на качество сельскохозяйственных растений, является азот. Причем ход и характер биологических процессов в растениях, и технологические качества зерна в сильной степени зависят от соотношения азота и фосфора. Фосфор влияет на азотный обмен и при его недостатке в растениях синтез белка замедляется. При ограниченном азотном и повышенном фосфорном питании снижается количество белкового азота. Значит, для получения высокого урожая зерна, хорошего качества, важно не только обеспечить растения элементами питания, но и выдержать их оптимальное соотношение.

На черноземе выщелоченном, Курганской области, в полевых условиях изучали влияние минеральных удобрений на урожай и качество ячменя (Л.Ф.Данилова, 1981). Было установлено, что действие удобрений было эффективным и практически одинаковым по всем формам удобрений. Содержание сырого белка на удобренных вариантах возрастало на 0,8-1,8%. Причем наибольшее количество белка наблюдалось в вариантах с повышенной дозой фосфора. Однако аналогичные работы в Челябинской области не проводились. Поэтому перед нами стояла цель изучить влияние систематического применения удобрений на урожай ячменя. Установить экологически безопасное их сочетание в системах удобрения с разным уровнем баланса элементов питания. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1.Определить содержание минерального азота подвижного фосфора и обменного калия в почве перед посевом ячменя.

2.Определить содержание элементов питания в основной и побочной продукции.

3.В стационарном опыте изучить роль азотных, фосфорных и калийных удобрений в формировании урожая ячменя.

4.На основе баланса элементов питания определить наиболее рациональное и экологически безопасное их сочетание в системе удобрения ячменя.

5.Определить экологическую эффективность применения удобрений.

1. Обзор литературы

1.1 Морфологические и биологические особенности ячменя

Ячмень относится к семейству Мятликовые (Poaceae). По морфологическим особенностям и характеру возделывания зерновых культур, ячмень относится к первой группе хлебов.

Корневая система мочковатая. При прорастании зерна сначала образуются так называемые зародышевые, или первичные корни. У ячменя их 5-8. Из подземных стеблевых узлов образуются придаточные корни, которые при достаточном увлажнении начинают быстро расти, однако первичные корни при этом отмирают.

Стебель соломина, состоящая из 5-7 междоузлий и разделена стеблевыми узлами. Соломина полая. Стебель растет всеми своими междоузлиями. Стебель имеет наибольшую толщину в средней части, наименьшую – в верхней. Стебель обладает способностью образовывать боковые побеги из подземной части стеблевых узлов.

Лист состоит из листового влагалища и листовой пластинки. На месте перехода влагалища в пластинку имеется тонкая бесцветная пленка, называемая язычком (ligula). Язычок плотно прилегает к стеблю, препятствует проникновению воды внутрь листового влагалища. У основания листового влагалища образуются двусторонние линейные ушки, или рожки (auniculae), охватывающие стебель. У ячменя язычок короткий. Ушки у ячменя очень крупные, без ресничек, полулунной формы.

Соцветие – колос. Колос ячменя на каждом уступе колосового стержня сидят три одноцветковых колоска. У многорядного ячменя зерно образуется в каждом из трех колосков, а у двурядного – только в среднем колосе. Колоски у ячменя узкие, почти линейные.

Цветок имеет две цветковые чешуи – нижнюю и верхнюю. Между цветковыми чешуями расположена завязь с одной семяпочкой и двумя перистыми рыльцами и тремя тычинками, у основания цветковых чешуй имеются еще две небольшие тонкие пленки (lodicula), набухание которых во время цветения обуславливает цветение цветка.

Плод – зерно, представляет собой зерновку, в которой единственное семя покрыто не только семенной оболочкой, но и плодовой. У пленчатых хлебов зерновка, кроме того, покрыта цветковыми чешуями.

Яровой ячмень, как одна из основных зернофуражных культур, имеет разностороннее использование в народном хозяйстве, скороспелость и экологическая пластичность делают эту культуру достаточно надежной в условиях Зауралья и Южного Урала с их резко контрастными природно-климатическими условиями.

Ячмень обладает огромным разнообразием форм, приспособленных к произрастанию в различных почвенных и климатических условиях. Длина вегетационного периода ячменя зависит от биологических особенностей и места произрастания сорта. Сорта ячменя, вращаемые в южно-уральском регионе, относится в основном к скороспелым сортам и среднеспелым, с длиной вегетационного периода 70-80 дней (Н.П. Шкель, 1986). За период роста и развития ячмень проходит такие этапы онтогенеза: прорастание, кущение, выход в трубку, колошение, созревание.

Первый период от посева семян до всходов обычно длится 7-10 дней. Факторами, определяющими быстрое и дружное появление всходов, являются температура и влажность почвы. Ячмень начинает прорастать при оптимально низкой температуре –1-2⁰ С, поэтому его можно высевать рано весной. Однако в таких условиях всходы долго не появляются на поверхности почвы, а часть из них гибнет из-за поражения болезнями. При более высокой температуре скорость прорастания увеличивается, оптимальной является 18-25⁰ С. Для прорастания ячменному зерну требуется не менее 50% влаги от своего веса, а при влажности почвы 30% полевой влагоемкости, прорастание зерна почти прекращается (Ф.М. Куперман, 1955, В. Складал, 1961).

Оптимальным сроком сева ярового ячменя в условиях Южного Урала и Зауралья считается 20-28 мая. В ранние сроки семена попадают в недостаточно прогретую почву, поэтому появление всходов в среднем задерживается на 3,5 суток. Чем позднее появляются всходы, тем более изрежены, так как увеличивается вероятность загнивания отдельных семян еще до прорастания, а также поражение проростков болезнями. В более поздние сроки сева почва на глубине заделки семян пересыхает, главным образом, из-за промежуточных обработок, в результате этого семена прорастают лишь после дождей или вовсе не прорастают (А.А. Грязнов, 1996).

В период прорастания семян до появления всходов идет интенсивный рост корней. Прорастает ячмень 5-8 зародышевыми корешками, которые на пятый день достигают 8-12 см длины. В годы с хорошим увлажнением очень важно развитие узловых корней, питающих вторичные корни.

Фаза всходов наступает при появлении на поверхности почвы верхушки зародышевого побега. В этот период интенсивно развивается первичная корневая система, длина корней 30-35 см.

При посеве в оптимальные сроки растения ячменя входят в фазу кущения через 14-18 суток после появления всходов (В.Ф. Мальцев, 1984). Она обычно начинается с образования на основном побеге 3-4 листа. Кущение слагается из трех одновременных и взаимосвязанных процессов: роста и развития главного побега, роста и развития его боковых и пазушных побегов следующего порядка, ускорения развивающихся боковых пазушных побегов. На интенсивность кущения оказывают влияние густота и глубина посева, обеспеченность влагой и пищей.

Обычно узел кущения расположен на глубине 1-3 см. При глубокой заделке семян растения ячменя кустятся хуже, при этом может образовываться два подземных междоузлия. При мелкой заделке семян зародышевый узел может стать одновременно узлом кущения.

При оптимальной глубине заделки семян (4-5 см) боковые побеги по своему развитию часто мало отличаются от главного стебля (А.А. Грязнов, 1996).

Кущение – это первая фаза в жизни растения, чувствительная к водному режиму. Оптимальная влажность в этот период 65-70% полевой влагоемкости (В.Ф. Мальцев, 1984).

Критическим периодом по обеспечению растений ячменя фосфором, азотом и калием являются первые 15-20 дней после появления всходов. Недостаток азота в этом возрасте не может быть компенсирован последующим обильным питанием, при этом осложняется процесс дифференциации соцветий, образование колосков и половых клеток (А.А. Грязнов, 1996).

С удлинением нижнего междоузлия, расположенного под узлом кущения, наступает фаза трубкования и начинает формироваться зачаточный колос, что наблюдается примерно через 3-4 недели после появления всходов. Этот период характеризуется большой чувствительностью растений к недостатку влаги и световому режиму. На качество света и температуру выращивания ячмень реагирует в течение формирования генеративной сферы, на длину дня – в течение формирования половых органов, а на интенсивность света в течении трех периодов – формирование вегетативной, генеративной сфер и созревания половых органов (В.Д. Новолоцкий, А.К. Лешок, 1984; О.А. Беленкович, 1993).

Если в период образования стеблей проявляются высокие температуры, то это ведет к сокращению периода стеблеобразования и укорочению стеблей. Если жара сопровождается недостатком влаги в почве, то растения могут не образовывать плодущих колосков (в. Складал, 1961).

С окончания фазы трубкования заканчиваются основные процессы органогенеза ячменя и растение переходит в следующую фазу – колошение. В этот период наблюдается интенсивный рост всей вегетативной сферы. Колошение ячменя в момент появления остей из влагалища последнего листа. Эта фаза развития наступает примерно на 50-54 день после появления всходов и продолжается примерно 8-11 дней.

С фазой цветения наступает еще один критический период: водообеспечение растений. Воздействие температурного стресса вызывает стерильность пыльцы, что ведет к череззернице (В.Д. Новолоцкий, А.К. Лешок, 1984).

В период от выхода в трубку до наступления молочной спелости отмечается максимум потребления азота, когда ячмень интенсивно накапливает сухое вещество. Однако недостаток азота в почве в этот период сильного вреда не наносит, так как растения успевают накопить его в тканях в виде резерва питательных веществ (В.Ф. Мальцев, 1984).

Через 10-15 суток после колошения наступает молочная стадия. В это время происходит интенсивное накопление крахмала в клетках эндосперма, и резкие скачки обеспечения влагой и теплом нежелательны. Засуха приводит к усыханию зерна, низкому уровню накопления крахмала, снижению его ценных фракций и к не желательной группировке азотных соединений. Длительная дождливая погода во время налива зерна удлиняет срок созревания и снижает товарное качество зерна.

Основным признаком наступления восковой спелости принято считать момент, когда зерно становится мягким и легко режется ножом.

Более определенно можно зафиксировать эту фазу в момент пожелтения подколосового междоузлия. Восковая спелость ячменя наступает обычно через 34 дня после колошения (А.А. Грязнов, 1996).

К концу вегетации растения резко сокращают потребление воды из почвы, но вместе с тем приобретают значение даже небольшие осадки, влияющие на температуру и относительную влажность воздуха. По данным З.Б. Борисоника с авторами (1989), если в молочной спелости при температуре воздуха 21⁰ С и относительной влажностью воздуха 37% значительная часть пластических веществ остается в вегетативных органах, то выход зерна составляет 42%, а при температуре ниже 20⁰ С и относительной влажности более 40% уровень зерна в общей надземной массе составляет 53%. Также, чем продолжительнее период зернообразования, тем больше масс 1000 зерен.

Для ячменя характерен быстрый темп развития и высокая требовательность к условиям внешней среды и технологии возделывания. Эта культура интенсивного типа возделывания. Недостаток тех или иных условий для нормального роста ячменя резко сказывается на его урожайности.

1.2 Состояние и особенности производства ячменя, технологии возделывания

Лучший предшественник для ячменя ярового – пропашные культуры (кукуруза, картофель, сахарная свекла), а также озимые, идущие по удобренному чистому пару.

Яровой ячмень, посеянный после пропашных культур, особенно пригоден для пивоварения; в этом случае он дает не только высокий урожай, но и зерно хорошего качества, с высоким содержанием крахмала.

Для продовольственных целей или на корм скоту ячмень можно высевать после зернобобовых культур, накапливающих в почве много азота.

Сам является хорошим предшественником для яровых, озимых культур.

При возделывании ячменя на пиво почвы должны быть менее плодородными и насыщенными азотом, фосфором и калием.

Яровой ячмень в начальные фазы развития очень нуждается в питательных веществах.

Фосфор и калий лучше вносить под зяблевую вспашку, а азот – под предпосевную культивацию и при подкормке. Фосфорные и калийные удобрения улучшают пивоваренные качества ячменя. Наилучший урожай он дает при внесении полного минерального удобрения, особенно в западной зоне его возделывания

Для образования 18-20 ц урожая ячменя необходимо N₄₀ P₄₀ K₆₀ (М.Т. Петухов, 1985). Кроме обычных видов удобрений (NPK), необходимо внесение недостающих микроудобрений – бора, марганца, цинка, меди, молибдена и других. Недостаток в почве каких либо из этих микроэлементов приводит к заболеваниям, нарушениям обмена веществ в растениях и значительному снижению урожаев.

Обработка почвы зависит от предшественника, после пропашных культур необходимо сразу провести вспашку на глубину 23-25 см. Зимой рекомендуется сделать снегозадержание. Весной, ранневесенние боронование или шлейфование зяби и культивацию на глубину 5-7 см с одновременным боронованием. Предпосевная культивация на глубину заделки семян.

Посев проводится в ранние сроки и очень крупными сменами, масса 1000 зерен 45-50 г, всхожесть семян 90%, частота 97%. За месяц до посева необходимо семена протравить, Максим стар 1,5 кг/т; ТМТД 2 кг/т, агат – 0,2 кг/т. Обработка формалином 1:80 воды. На 1 т семян ячменя необходимо 15 литров раствора, семена хорошо смочить, закрыть и томить 2 часа. После просушить до сыпучести.

Высевать лучше узкорядным узкорядным способом, а также рядовым, перекрестным, перекрестно-диагональным. Норма высева 4,5-5 млн. всхожих зерен на 1 га, то есть норма высева 220-280 кг/га. Глубина заделки семян на тяжелых глинистых почвах 3-4 см, на легких 4 см.

Уход за посевами - проводится прикатывание с одновременным легким боронованием в засушливых районах. На 3-4 день после посева – довсходовое боронование по диагонали для удаления сорняков в фазе белой ниточки, уничтожается 80% сорняков.

Повсходовое боронование проводят в фазу 3-4 настоящих листочков. Конец фазы кущения, начала выхода в трубку применяют гербицид 2,4 Д для борьбы с сорной растительностью.

Так же проводится подкормка: мочевина 20 кг азотных удобрений, в фазу колошения против вредителей используют фосфорорганические препараты (метафос, карбафос 0,5-1 кг/га). В фазу выхода в трубку посевы обрабатывают компазаном 0,7 л/га – против полегания.

Яровой ячмень созревает дружно, но с наступлением полной спелости его колос становится ломким, зерно легко осыпается. Двухфазная уборка применима с середины восковой спелости, однофазная при полной спелости на низком срезе в сжатые сроки.

Особенности возделывания пивоваренного ячменя

Лучшим для пивоварения считается двурядный ячмень, дающий крупное выравненное равномерно прорастающее зерно. Наиболее пригодны для этих целей пленчатые ячмени, так как при фильтровании способствует осветлению пива.

Зерно пивоваренного ячменя должно быть крупным (масса 1000 зерен 40-45 г) и тонкопленчатым (8-10%), солосенно-желтого цвета, обладать высокой энергией прорастания и содержать много крахмала. Наилучшие результаты в пивоварении дает ячмень, содержащий высокомолекулярные белки (глобулины и проламины), почти не растворимые в воде. Отрицательное влияние на производство оказывают небелковый азот и азот альбуминов.

Содержание белка в зерне сильно изменяется в зависимости от географического положения, места посева и условий выращивания. При влажном климате уменьшается содержание белка в зерне; кроме тог, при этом накапливается больше крахмала.

Долгое время пивоваренный ячмень не рекомендовалось высевать после зерновых , бобовых культур и по пласту многолетних трав; не рекомендовалось также вносить непосредственно под него навоз, чтобы избежать повышенного содержания белка в зерне. Однако длительные опыты (Н.М. Коданев в Горьковской области и Н.А. Корляков в Пермской области) показали необоснованность этих описаний.

Установлено, что ячмень особенно сильно реагирует на азот в ранний период развития. Внесение азота в правильных соотношениях с фосфором и калием почти не ухудшает пивоваренных качеств ячменя, а выход экстрактивных веществ с единицы площади при этом возрастает в следствие повышения урожайности.

При возделывании пивоваренного ячменя лучшие результаты дает самый ранний посев. Это обеспечивает получение высокого урожая выровненного, крупного зерна с повышенным содержанием крахмала и пониженной пленчатостью. Высевать пивоваренный ячмень следует в зависимости от рельефа местности в направлении с севера на юг.

Положительное влияние оказывает послепосевное прикатывание, а при сильном уплотнении почвы при образовании корки боронование посевов. Эти приемы способствуют однородности стеблестоя и выравненности зерна. Подгон в посевах пивоваренного ячменя нежелателен, так как зерно в этих случаях бывает более мелким, пониженных технических качеств.

Количество пивоваренного ячменя во многом зависит от способа и срока уборки. Наиболее эффективна двухфазная уборка в период восковой спелости.

При перестое ячменя уменьшается количество крахмала в зерне вследствие усиленного дыхания. Избыточное увлажнение и низкая температура воздуха в период полной спелости отрицательно сказывается на жизнеспособности семян более поздних сроков уборки.

После обмолота зерно должно быть тщательно отсортировано и хорошо просушено. Это обеспечивает высокую энергию его прорастания и сохранение им светлой окраски.

1.3 Отзывчатость ячменя на удобрения

Научно обоснованное применение удобрений под ячмень является фактором получения высоких урожаев зерна. Удельный вес удобрений в повышении урожайности ячменя около 40-50%. Органические удобрения непосредственно под ячмень вносят редко. Чаще всего культура исплоьзует их последствия.

При выращивании на кислых почвах ячмень существенно снижает урожайность. Кислая реакция почвенного раствора нарушает углеводный и белковый обмен в растениях. В клетках накапливается большое количество моносахаров, а превращения их в дисахариды замедляется. При высокой кислотности ячмень испытывает недостаток в кальции, что ухудшает рост корней. Поэтому применение извести высоко эффективный прием.

Ячмень хорошо отзывается на азотные удобрения. Они улучшают развитие растений, повышают энергию кущения, благодаря чему увеличивается урожайность зерна и содержание в нем белка.

Фосфорные удобрения оказывают существенное и многостороннее действие на рост и развитие культуры. Они способствуют развитию корневой системы, ускорению похождения фенологических фаз и созревания, повышению урожайности и качества зерна. В большинстве районов Зауралья для основного внесения под яровые зерновые культуры рекомендуются дозы фосфорных удобрений P_40-60 . Поскольку при посеве яровых зерновых культур после пара фосфор, как правило, действует лучше, целесообразно внесение полной дозы основного фосфорного удобрения именно в этом звене севооборота.

Калийные удобрения не играют решающей роли в повышении урожайности ячменя (В.Ф. Мальцев, 1984).

Несмотря на то, что калий в ряде случаев не дает хороших прибавок, его следует постоянно применять, поскольку это необходимо для возмещения питательных веществ, отчуждаемых из почвы с урожаем.

Элементы минерального питания оказывают существенное влияние на общую направленность биохимических и физиологических процессов в растении в течении вегетации и принимают активное участие в формировании структуры, величины и качества урожая. Повышенное снабжение растений азотом способствует увеличению количества этого элемента в листьях и колосе, повышает урожай зерна и его белковость. Повышенное калийное питание урожай ячменя и белковость, в то время как процентное содержание крахмала возрастает. В зависимости от метеорологических условий года действие азотно-фосфорных удобрений на урожай ячменя сказывалось по-разному, хотя качественный состав зерна оставался одинаковым.

В относительно жаркое лето наиболее высокий урожай ячменя с максимальным содержанием в нем белка формируется при внесении повышенных доз азота и фосфора в удобрении (N₁ P₁ K_0,5 ). В условиях холодного года урожай зерна возрастает от внесения фосфорных удобрений, в то время как белковатость зерна не увеличивается.

Таким образом, на урожай зерна значительное влияние оказывает не только абсолютное содержание азота, фосфора и калия, сколько их соотношение в питательной среде (И.В. Мосолов, 1968).

2. Условия проведения опыта

2.1 Общая характеристика климатических условий

Челябинская область в силу географического расположения вдоль Уральского хребта обладает резко выраженными природными особенностями. Климат континентальный, характеризуется холодной и продолжительной зимой с частыми метелями, теплым летом, с периодически повторяющимися засушливыми периодами (А.П. Козаченко, 1997).

Сумма температур воздуха за период с температурой выше 10⁰ С составляет 2000-2200⁰ С, продолжительность этого периода 125-135 дней (5-10 мая по 15-19 сентября). Период с температурой выше 15⁰ С длится 80-90 дней. Заморозки прекращаются в конце мая. Продолжительность безморозного периода составляет 100-120 дней. Лимитирующим фактором для успешного ведения сельскохозяйственного производства в районе, является влага. Годовая сумма осадков в северной лесостепной зоне Челябинской области составляет в среднем 200-250 мм. За время активной вегетации растений осадков выпадает 172-225 мм.

Нередко встречаются годы с явно выраженной летней засухой. При этом наибольшая вероятность засушливого периода приходится на май, июнь, а наиболее вероятный максимум осадков – на июль.

Быстрое нарастание температуры вызывает в конце апреля и в начале мая сильное испарение влаги из почвы и ее подсыхание. Осадки в мае практически не пополняют запасов влаги в почве. Имея ливневый характер, они быстро испаряются из почвы.

Лето жаркое, сухое, особенно первая его половина, наблюдается недостаток влаги. Август и сентябрь более благоприятны для роста и развития растений, в этот период невысокие дневные температуры сочетаются с достаточным количеством влаги для растений.

Осень обычно ранняя, пасмурная, нередко дождливая, что затрудняет уборку зерновых культур (Г.В. Воронцов, 1998).

Бывают годы, когда осадков выпадает меньше средней многолетней нормы, а большая часть годовой суммы осадков приходится на тёплое время.

Наблюдения Воронцова Г.В.(1998) показывают, что в зимнее время путем проведения различных мероприятий можно задержать на полях значительную часть выпадающего снега. Обычно к концу марта толщина снежного покрова достигает 25-35 см, что может дать 80-90 мм влаги. Кузнецовым П.И.(1980) установлено, что снегозадержанием толщину снежного покрова можно увеличить на 15-25 см, а запасы влаги в снеге довести до 120-130 мм.

В последние годы наблюдается большая засушливость климата. Осадков выпадает недостаточно, распределяются в году они неравномерно.

Для формирования высоких урожаев нужно, чтобы растения не испытывали дефицита влаги, т.е. необходимо проведение ряда мероприятий по накоплению и сохранению влаги (орошение, снегозадержание и другие), а также подбор засухоустойчивых сортов.

2.2 Погодные условия в период проведения опыта

Рост и развитие ячменя на уровень урожайности в первую очередь зависят от обеспеченности ее теплом и влагой в период вегетации.

За время проведения опыта наиболее благоприятные условия для роста и развития растений сложились в 1999 году, а наименее благоприятными, более засушливыми были 1998 и 2000 годы (таблица 1).

Более точно об условиях увлажнения может сказать гидротермический коэффициент, который отражает отношение суммы осадков к сумме температур воздуха выше 10 градусов за этот же период, уменьшенный в 10 раз (ГТК) (И.И. Гридасов, 1989).

В 1998 и 2000 годах ГТК за вегетацию составил 1,06-1,04, что говорит о недостаточном увлажнении.

Май 1998 года отличался достаточно высокими температурами воздуха, но крайне низким количеством выпавших осадков, что привело к сильному иссушению пахотного слоя почв.

В 2000 году на уровне достаточного температурного режима, осадки превысили средние многолетние данные в 3,1 раза в результате чего посев зерновых затянулся.

Июнь 1998 года характеризуется высоким уровнем температур воздуха, осадки распределялись крайне неравномерно. Большая их часть выпала в первую декаду месяца, затем в конце третьей декады, это привело к недостатку влаги в основные периоды развития зерновых, что значительно снизило их урожайность.

Июнь 2000 года представлял собой засушливый месяц: в первую декаду осадков почти не было, а температура воздуха в целом за месяц превышала средние многолетние данные на 4^о С Наиболее знойным был конец месяца (22,4), что препятствовало хорошему развитию растений.

Июль 1998 и 2000 годов характеризуется относительно высокой температурой воздуха и минимальным количеством влаги. Август 1998 отличался высокой температурой и прекращением осадков к концу месяца. То же самое наблюдалось и в 2000 году, лишь температуры воздуха были несколько ниже. Но это не повлияло на уровень урожайности культур, хотя значительно облегчило их уборку.

Погодные условия 1999 года были наиболее благоприятными для формирования высоких урожаев зерновых культур.

За период вегетации ГТК составил 1,23, что говорит о достаточном увлажнении. В мае 1999 осадки распределялись неравномерно по декадам, но в сумме превысили среднее многолетнее значение почти в 1,5 раза, на уровне достаточного температурного режима.

1-Погодные условия вегетационных периодов 1998-2000 годов (Бродокалмакская агрометеостанция)

Июнь, июль - жаркий и сухой. Средняя температура месяца находилась в пределах нормы, количество осадков не превышало среднее значение, но распределялись они не равномерно по месяцам и имели ливневый характер.

В августе температурный режим складывался на уровне средне многолетних данных, то есть был характерен для данной территории. Осадки распределялись неравномерно по декадам. Большее их количество выпало в начале месяца, что не характерно и значительно превышает многолетнюю норму. В конце месяца стояла теплая и сухая погода, что благоприятно сказалось на созревании и уборке зерновых культур.

Продолжительность вегетационного периода описываемых лет составила 109-113 дней. Сумма положительных температур за теплый период 2158-2320⁰ С.

2.3 Характеристика почв

Челябинская область расположена на Южном Урале. Более трех четвертых ее территории лежит в степном и лесостепном Зауралье, около одной четверти заходит в пределы горно-лесного Урала. Рельеф и почвенный покров Южного Урала чрезвычайно разнообразны.

Челябинская область отличается многообразием форм поверхности. В ее пределах имеются низменности и холмистые равнины, плоскогорья и горы. Причем повышение поверхности идет в виде уступов с востока на запад.

Горная часть Челябинской области занимает южный, наиболее низкий и узкий участок среднего Урала и северную наиболее широкую и высокую часть Южного Урала. Географической границей между ними является гора Юрма, которая является северным форпостом южной высокогорной зоны.

Челябинская область находится на стыке трех крупных природных зон: лесной, лесостепной и степной, что имеет немаловажное значение для создания разнообразного хозяйства на ее территории (Ф.Я. Кирин, 1969).

Лесостепная зона, в которую входит Челябинская область, составляет 125 тыс. км² (44% площади земель зоны). В почвенном покрове лесостепной зоны наиболее характерными являются серые лесные оподзоленные или осолоделые почвы (20-30%) которые постепенно переходят в выщелоченные и обыкновенные черноземы (40-50%) с комковатой структурой (П.И. Кузнецов, 1980).

Солонцово-солончаковые почвы занимают значительные площади в районах, расположенных на Западно-Сибирской низменности. В березовых колках здесь нередко встречаются, солоди. Солодь–вид почвы, характеризующийся сильно вымытым верхним горизонтом, имеющим белесоватый цвет. Они чаще всего встречаются в лесостепной зоне в блюдцеобразных западинах и лиманах с повышенным увлажнением (Ф.Я. Кирин, 1969).

Основу почвенного покрова лесостепной зоны Челябинской области составляют черноземы выщелоченные, в том числе и тучные черноземы. На долю выщелоченных черноземов приходится 58% всего фонда пахотно-пригодных почв лесостепной зоны.

В этих черноземах удачно сочетаются благоприятные физические свойства с обеспеченностью основными элементами питания растений (А.П. Козаченко, 1997).

На большей части Челябинской области по свидетельству Г.А. Маландина (1963), Ю.Д. Кушниренко (1968) и А.П. Козаченко (1997), черноземы выщелоченные имеют суглинистый состав.

Одним из важнейших факторов плодородия почв являются элементы питания – азот, фосфор и калий. Анализы показали, что в пахотном слое концентрация азота на опытном поле составляет в Ап – 0,264 %. С глубиной количество элемента уменьшается и в горизонтах В1 и В2 содержится 0,172 – 0,174 %. Запас азота пахотном слое составил 7,84 т/га (таблица 2).

Чернозем выщелоченный опытного поля характеризуется большей степенью потерь азота при сельскохозяйственном освоении – 7,09 т/га или 24,4 % и крайне низкой подвижностью азотных соединений. Поэтому при достаточно высокой гумусности и общей обеспеченности азотом многие сельскохозяйственные культуры при возделывании на черноземах выщелоченных Южного Урала будут нуждаться в азотных удобрениях даже после хороших предшественников (И.В. Синявский, 1998).

Фосфор, как один из важнейших элементов питания растений, изучен еще в меньшей степени, чем азот. Работы Г.А. Маландина (1936), Н.Н. Макеева (1954), А.Ф. Бахаревой, А.В. Терпугова (1969) и Ю.Д. Кушниренко (1993) свидетельствуют, что содержание Р₂ О₅ в пахотном слое черноземов выщелоченных колеблется в широких пределах – от 0,057 до 0,168%. Этот вывод подтверждают и исследования опытного поля. В пахотном слое Ап концентрация фосфора составила 0,135%, в горизонте АВ – 0,089%. С глубиной его содержания резко уменьшается в В1 и В2 – 0,36 – 0,50%, а в переходном горизонте ВС составило 0,034%. Валовое содержание Р₂ О₅ в материнской породе опытного поля, как показывает таблица – 0,035, в горизонтах Ап в 3 – 4 раза больше. Обогащение фосфором гумусовых горизонтов обязано длительной биологической аккумуляции Р₂ О₅ растительностью (таблица 2).

Валовой запас фосфора в черноземах выщелоченных, во-первых, невелик, во-вторых, он сосредоточен в аккумулятивном гумусовом горизонте Ап и составляет 3,72 т/га. Все приведенные данные свидетельствуют о напряженном режиме фосфорного питания растений и необходимо применения удобрений под все сельскохозяйственные культуры.

Калий также является важным элементом в питании растений. Черноземы выщелоченные опытного поля имеют действительно довольно высокое содержание калия. В пахотном слое и горизонте Ап содержится 2,22- 2,23%, а в материнской породе (горизонте С) – 2,03 %. Запас калия в почвенном слое составляет 351 т/га.

Таким образом, азотный фонд черноземов выщелоченных опытного поля остается достаточно большим, но содержание подвижных фракций азота невысокое. Содержание и запас фосфора в черноземах низкое даже в аккумулиативных гумусовых горизонтах. Калийный фонд, судя по результатам анализа чернозема выщелоченного опытного поля Института агроэкологии ЧГАУ, относится к группе высокой обеспеченности.

На основании вышеизложенного материала, можно отметить, что почвы опытного участка обладают хорошим естественным плодородием и агрофизическими свойствами. Однако природно-климатические условия сложные и не всегда удачные для формирования высоких урожаев зерновых культур.

2 - Характеристика почвы опытного поля Института агроэкологии

3. Экспериментальная часть

Для успешного совершенствования технологий и систем применения минеральных удобрений необходимо дальнейшее изучение динамики, трансформации и баланса элементов питания в агроформации и балансов элементов питания в агроценозах. Важное значение имеет познание круговорота веществ и энергии, зависимости плодородия почв возможность создать теоретическую основу разработки приемов управления процессами, связанными с плодородием почвы, вскрыть сущность функциональной связи между почвой, растениями и удобрениями. Позволит разработать модель высокопродородной почвы, технологические приемы воспроизводства плодородия почвы и повышение производительности сельскохозяйственных угодий.

3.1 Методика проведения опытов и исследований

Исследования проводятся в севообороте: однолетние травы – яровая пшеница – ячмень – многолетние травы (выводное поле) – развернутом пространстве и во времени. Чередование культур проводится по типу четырехпольного севооборота (таблица 3).

Размер элементарной делянки 30м² (3х10 м). Повторность четырехкратная, размещение вариантов опыта систематическое. Место проведения опыта – опытное поле института агроэкологии.

3 - Чередование культур в экспериментальном севообороте за период одной ротации

Работа проводилась по результатам исследований проведенных в 1999-2001 годах.

В опыте запланированы следующие уровни урожайности: однолетние травы – 3 т/га сена; яровая пшеница и ячмень 3 т/га зерна и многолетние травы – 5 т/га сена за два укоса. Расчет норм удобрений проведен по нормативам выноса элементов питания на одну тонну основной продукции (табл. 4).

4 - Вынос элементов питания 1т. урожая с учетом побочной продукции

Варианты системы удобрений в % от выноса N, P₂ O₅ , К₂ О планируемым урожаем, нормы и сочетания удобрений в кг/га действующего вещества приведены в таблице 5.

5 - Нормы минеральных и органических удобрений при планируемой урожайности зерна ячменя 3 т/га

В качестве контроля принят вариант без внесения удобрений. Вариант второй условно сбалансирован (рассчетный), в 3 варианте создавался отрицательный баланс N. В остальных вариантах предлагался положительный баланс всех элементов питания.

Под ячмень удобрения вносят до посева. Используют следующие удобрения. В качестве калийных использован хлористый калий – KCl – белое кристаллическое вещество, содержащие д.в. 62 – 62,5% K₂ O; фосфора двойного суперфосфата [Ca (H₂ PO₄ )₂ ] H₂ O – содержит 37 до 54% усвояемого P₂ O₅ ; азота – аммиачная селитра (NH₄ NO₃ ) содержит около 34% азота, белого цвета, хорошо растворим в воде.

Исследования и наблюдения

Закладка опыта проведена весной 1996 года, предварительно дана общая агрохимическая характеристика опытного участка. Для этого были отобраны смешанны образцы с каждого поля и каждой повторности опыта из слоев 0 – 20, 20 – 40, 40 – 60 см. Всего четыре поля по четыре повторности в трех слоях, таким образом получилось 48 образцов. В почвенных образцах определяли гранулометрический состав по методу Качинского, валовое содержание гумуса - определение гумуса по методу Тюрина в модификации ЦИНАО ГОСТ 262213-84, азот – определение нитратов ионометрическим методом, ГОСТ 26951-86, фосфора и калия – определение подвижных форм фосфора и калия по методу Чирикова в модификации ЦИНАО ГОСТ 26204-84, емкость поглощения – по методу Бобко – Аскинази – Алешину в модификации ЦИНАО, состав поглощенных оснований – по Каппену – Гильковицу. Содержание подвижных форм элементов питания: легкогидролизуемого азота, аммонийного и нитратного азота, подвижного фосфора и обменного калия (по Чирикову).

Режимы наблюдений

1.Отбор почвенных образцов для изучения динамики содержания влаги и нитратного азота в слоях почвы 0 – 20, 20 – 40, 40 – 60 см перед посевом, в фазу кущения, цветения и после уборки урожая.

2. Динамика нарастания биомассы: определение ее урожайности зерновых культур в фазы кущения, цветения.

3.Определение N, P₂ O₅ , K₂ O в биомассе сельскохозяйственных культур по фазам роста и развития растений.

Сорт ячменя ''Медикум 85''

Выведен на Карабалыкской сельскохозяйственной опытной станции «Кустанайский НИИСХ».

Авторы сорта: А.А. Грязнов, И.А. Смирнова, Н.П. Шпигун, В.И. Кривченко, районирован с 1989 года.

Разновидность Медикум среднеспелый, устойчивый к засухе, среднеустойчивый к полеганию и каменной головне, сильно поражается пыльной головней. Зерно крупное. Ценный по качеству. Продуктивность сорта Медикум 85 –30,4 ц/га. Данный сорт целесообразно возделывать в Южной лесостепи и степи.

3.2 Обеспеченность почвы подвижными формами азота, фосфора и калия в посеве ячменя

Обеспеченность почв элементами питания зависит от многих условий: гранулометрического и минералогического режима, реакции почвы, емкости поглощения и состава обменных катионов, наличия токсичных веществ и соединений, связывающих питательные элементы в труднодоступные для растений формы, сложения и структурного состояния почв, условий увлажнения и температурного режима, а также от предшествующей культуры.

Перед посевом ячменя на каждом варианте опыта из слоя почвы 0-40 см были взяты почвенные образцы и проведен лабораторный анализ на содержание нитратного азота, подвижного фосфора и обменного калия. Данные приведены в (таблице 7). Сравнивая содержание элементов питания с группировками почв по степени обеспеченности подвижными соединениями азота, фосфора и калия, можно сказать, что обеспеченность растений ячменя подвижным фосфором было в пределах повышенной и высокой (138-189мг/кг), обменным калием – очень высокой (228-244 мг/кг), нитратным азотом – очень низкая (менее 10 мг/кг почвы).

Кислотность почвы перед посевом колебалась в пределах 5,43 – 5,67, это говорит о том, что pH среды является слабокислой (pH=5,1 – 5,5) и нейтральной (pH=5,6 – 7,4) эти показатели характерны для черноземов выщелоченных. Больших изменений кислотности почвы по всем годам не наблюдалось (таблица 6), из этого следует то, что кислотность почвы в меньшей степени зависит от дозы, а в большей от состава вносимых удобрений.

Вносимые удобрения (аммиачная селитра, суперфосфат двойной, хлористый калий) не содержат в своем составе элементы, изменяющие pH среды, значит то и кислотность на данных почвах находилась в пределах, характерных для черноземов выщелоченных.

6 – Группировка почв по степени обеспеченности подвижными соединениями фосфора, калия, азота

7 – Обеспеченность почвы нитратным азотом, подвижным фосфором, обменным калием и кислотность почвы перед посевом ячменя

3.3 Действие удобрений на урожай ячменя

Для ячменя характерен короткий период поглощения питательных веществ из почвы. К началу колошения потребляется более 50 % азота, 50 – 60 % фосфора и 80 % калия. По этой причине удобрения являются важнейшим фактором влияющим на величину и качество урожая.

Основным источником питания ячменя азотом являются аммоний и нитраты, которые накапливаются в почве в результате минерализации микроорганизмами азотосодержащих органических соединений. Но при этом в получении высокого и качественного урожая особую роль играют азотные удобрения, дозы которых могут достигать 90 кг д.в./га и более (М.П. Шкель., 1986; Л.Ф. Данилова, 1981)

Значение фосфорных удобрений определяется обеспеченностью почвы соответствующим элементом питания. Наиболее эффективные дозы Р₂ О₅ под ячмень изменяются от 30 до 120 кг/га.

Роль калийных удобрений для ячменя изучена явно недостаточно. Известно, что они стабилизируют режим азотного питания растений, способствуют накоплению в зерне резервного крахмала, что очень важно при производстве качественного пивоваренного и кормового зерна.

Опыты проведённые Л.Ф. Даниловой (1981), И.В. Дюрягиным (1996) и др. на выщелоченных чернозёмах Зауралья, показали, что прибавка урожайности зерна за счёт только прямого действия минеральных удобрений достигает 1,1 – 1,5 т/га, колеблясь преимущественно в пределах 0,38 – 1,12 т/га. Обеспеченность почвы азотом и фосфором в опытах была низкой и очень низкой. Исследования указанных авторов, кроме того, свидетельствуют о том, что внесение минеральных удобрений улучшает кормовое качество зерна и соломы ячменя и сбор протеина с 1 га возрастает на 150 – 200 %.

В наших опытах, на почвах того же типа на фоне высокой обеспеченности растений фосфором и калием и низкой азотом (таблица 7), удобрения при разных дозах и сочетаниях увеличили урожайность зерна ячменя на 0,46 – 1,04 т/га (таблица 8). Самая высокая их эффективность достигнута при внесении N₁₀₅ P₅₄ K₁₀₀ , благодаря которым в среднем за три года с 1 га собрали 3,01 т зерна, что на 69 % больше варианта без удобрений.

Данные таблицы 8 свидетельствуют и о том, что главная роль в получении такого прироста урожая зерна ячменя принадлежит азотным удобрениям. Увеличение их дозы с N₇₀ до N₁₀₅ на фоне Р₅₄ К₅₀ обеспечило прибавку урожайности 0,25 т/га или 9 % относительно варианта N₇₀ Р₅₄ К₅₀ в среднем за 3 года. По годам от 0,14 в 2000 году до 0,40 в 1998 году при НСР от 0,28 до 0,27 соответственно, что говорит о доказуемости полученного результата. По соломе наибольший эффект от применения удобрений достигнут в шестом и седьмом вариантах, где урожайность на них составила 4,21 т/га, что превышает контроль на 65% (таблица 8).

Применение фосфорных и калийных удобрений также оказало положительное действие. По фосфору увеличение дозы с Р₃₆ до Р₅₄ на фоне N₇₀ K₅₀ обеспечило прибавку урожайности 0,38 т/га или 16 % относительно варианта N₇₀ P₃₆ K₅₀ в среднем за три года. По годам от 0,10 в 2000 году до 0,83 в 1998 году при НСР от 0,28 до 0,27 соответственно, что говорит о доказуемости полученного результата.

Роль калийных удобрений рассмотрим при сравнении вариантов системы удобрений ячменя № 5 и 6, где на фоне N₁₀₅ Р₅₄ доза калийных туков увеличена в два раза. Уровень урожайности также увеличился, это говорит о положительном действии калия, но в 1998 и 1999 годах, показатель прибавки находится в пределах ошибки – прибавка 0,17 т/га и 0,15 т/га, НСР₀₅ = 0,27 т/га и 0,12 т/га соответственно. На третий год внесения расчётных норм прибавка математически доказана и составляет 0,10 т/га при НСР₀₅ =0,28 т/га. На основании этого можно сделать предварительный вывод о том, что положительное действие калийных удобрений проявляется на фоне больших доз азотных и средних норм фосфорных удобрений на третий–четвёртый год (таблица 8).

8 – Действие минеральных удобрений на урожай ячменя в условиях высокой обеспеченности почвы фосфором и калием

3.4 Действие удобрений на содержание в растениях и вынос урожаем ячменя азота, фосфора и калия

Содержание азота в зерне и соломе ячменя находилось в прямой зависимости от дозы этого элемента, внесённой с удобрениями (таблица 9).

Концентрация его в зерне увеличилась с 1,90 % на контроле без удобрений до 1,97 – 2,19 % при внесении N₇₀ и до 2,30 – 2,36 %, когда применили N₁₀₅ на фоне различных сочетаний фосфорных и калийных удобрений.

Такая же зависимость от норм удобрений наблюдается в содержании азота в соломе: в варианте без удобрений его концентрация составила 0,68 %, тогда как при внесении N₁₀₅ – 1,13-1,30 %.

Концентрация фосфора и калия в зерне практически не зависела от вносимых удобрений. По количеству Р₂ О₅ колебания были в пределах 0,76 – 0,86 % и К₂ О – 0,48-0,58 %. При этом минимальные показатели наблюдались не в варианте без удобрений.

В соломе наблюдается закономерность увеличения содержания Р₂ О₅ при недостаточной обеспеченности растений ячменя азотом, то есть в варианте без удобрений, при внесении минимальной дозы азота (N₃₅ Р₃₆ К₅₀ ) и в варианте с повышенной дозой фосфорных удобрений. Концентрация Р₂ О₅ в соломе в этих вариантах была максимальной – 0,26-0,29 %. При преобладании азота в составе удобрений (N₇₀ Р₃₆ К₅₀ , N₁₀₅ Р₅₄ К_50(100) ) она снижалась до 0,21 – 0,25 %.

Применение минеральных удобрений под ячмень и предшествующие культуры способствовали накоплению К₂ О в побочной продукции. Его содержание увеличилось с 1,41 % (без удобрений) до 1,66 % (при внесении N₁₀₅ Р₅₄ К₁₀₀ ).

Значительный рост урожайности ячменя, концентрации азота, в меньшей степени фосфора и калия в основной и побочной продукции обусловили увеличение их выноса (таблица 9).

При урожайности зерна без удобрений 1,78 т/га растениями ячменя на формирование основной и побочной продукции использовано 60 кг/га азота, 21 кг/га Р₂ О₅ и 45 кг/га К₂ О. В вариантах с максимальной урожайностью зерна – 3,01 т/га вынос элементов питания составил соответственно 125, 36 и 87 кг/га. Вынос азота превышал контрольный вариант в 2,1 раза, фосфора на 71 % и калия на 93 % (таблица 9). Одним из важных нормативных показателей, при планировании систем удобрения, является вынос элементов питания в расчёте на 1 тонну основной продукции. Нами на основании хозяйственного выноса и предложенного состава удобрений по вариантам опыта рассчитано необходимое количество элементов для формирования 1 тонны зерна ячменя. Этот показатель по азоту находится в пределах от 30,1 кг до 41,5 кг и увеличивается при увеличении норм азотных удобрений. По фосфору и калию он более стабильный и составляет – 10 кг/т и 26 кг/т соответственно (таблица 9). По балансу азота, фосфора и калия наиболее оптимальным является вариант с дозами N₁₀₅ P₅₄ K₁₀₀ (таблица 9), где вынос азота превысил вносимую дозу его с удобрениями на 16 %, что находится в допустимых пределах по балансу данного элемента (20 %).

По фосфору и калию баланс положительный, из-за чего повышение урожайности ячменя не сказывается на содержании этих элементов в почве.

Таким образом, на почвах с повышенным содержанием подвижного фосфора и обменного калия применение минеральных удобрений под ячмень – высоко эффективный приём, обеспечивающий рост урожайности зерна на 15 - 69 %. При этом на первом месте по величине прибавок урожайности стоят азотные удобрения. Положительная роль фосфорных и калийных удобрений проявляется на фоне высоких доз азота. Концентрация и вынос азота находится в прямой зависимости от состава и доз удобрений (прежде всего азотных). Содержание фосфора и калия в растениях формировалось в основном за счёт их почвенной обеспеченности и колебалось в узких пределах. Рост выноса этих элементов обусловлен, прежде всего, ростом урожайности ячменя.

9 – Содержание, вынос и баланс элементов питания ячменя

3.5 Агрономические показатели эффективности использования минеральных удобрений

Эффективность использования удобрений характеризуется отдачей дополнительной продукции на один килограмм действующих веществ и коэффициентом использования удобрений.

Коэффициент использования удобрений рассчитан по данным таблицы 9, а именно по хозяйственному выносу элементов питания и дозам внесённых удобрений. Наименьшие значения получены по азоту в 3 варианте – 0,14 и пофосфору в варианте 2 –0,08 соответственно, по калию в варианте 3 – 0,11. Максимальные по N –0,62 и Р₂ О₅ – 0,27 вариант 6 и К₂ О –0,76 вариант 2 (таблица 10).

Не менее важным по значимости показателем является оплата дополнительной продукцией 1 кг действующего вещества внесённых минеральных удобрений.

С увеличением доз удобрений растет отдача дополнительной продукции на один килограмм действующих веществ, причем на фоне высокой обеспеченности азотом (N₁₀₅ ) и средней фосфором и калием (P₅₄ K₅₀ ) достигнут наибольший ее эффект, который равен 5,21 кг/кг. д.в., а затем при N₁₀₅ P₅₄ K₁₀₀ и N₁₀₅ P₁₀₈ K₁₀₀ идет снижение данного показателя с 4,74 до 3,32 кг/кг. д.в. Следовательно повышенные дозы фосфорно-калийных удобрений в сочетании с высокими дозами азотных способствуют повышению урожайности, но отдача дополнительной продукции на один килограмм действующих веществ снижается

В предложенных вариантах системы удобрений оптимальным является № 4 и 5, где на 1 кг д.в. получено 4,82 кг и 5,21 кг зерна и коэффициенты использования, хотя и не являются максимальными, но вполне удовлетворительные: по азоту – 0,45-0,48, фосфору – 0,16-1,00 калию –0,68-1,3 (таблица 10).

10 – Агрономическая эффективность использования минеральных удобрений

4. Экономическая эффективность

В сельском хозяйстве значительную роль играют внесение минеральных и органических удобрений. Расширение применения химических средств повышает экономическое плодородие почвы и сбор урожая. Одной из актуальных проблем дальнейшего ускорения развития сельского хозяйства в современных условиях является дальнейшее повышение эффективности отрасли. Эффективность производства – это сложная экономическая категория, в которой отражаются действия экономических законов и проявляется важнейшая сторона деятельности предприятия – его результативность.

При характеристике экономической эффективности агротехнических мероприятий используется система натуральных и стоимостных показателей.

Натуральными показателями эффективности выступают урожайность сельскохозяйственных культур. Натуральные показатели являются базой для расчета стоимостных показателей: валовой и товарной продукции, валового и чистого дохода, прибыли и рентабельности производства.

Валовая продукция – это вся созданная за определенный период сельскохозяйственная продукция в денежном выражении.

Чистый доход (ЧД) рассчитывают путем вычитания из стоимости валовой продукции издержек производства или ее себестоимости (Сп):

ЧД = ВП –Сп

Себестоимость единицы продукции определяют как отношение производственных затрат к объему валовой продукции конкретного вида. Рассчитывают по формуле:

Сп = Пз / ВП

Обобщающим результатом экономической эффективности сельскохозяйственного производства является рентабельность. Уровень рентабельности (Р) рассчитывают как процентное отношение прибыли к начальной себестоимости продукции.

Рп = ЧД / Сп * 100%

Эти показатели исплоьзуются как при характеристике эффективности сельского хозяйства в целом, так и эффективность отдельных агротехнических мероприятий.

Для расчета экономической эффективности применения минеральных удобрений при возделывании ячменя были выбраны 4 варианта (контроль N₇₀ P₃₆ K₉₀ и три варианта, для сравнения с контролем). Контрольный вариант рассчитывается по выносу элементов питания NPK в расчете на урожай 3 т/га зерна. Сравниваемые три варианта с контролем отличаются высокой урожайностью.

11.-Экономическая эффективность применения минеральных удобрений при возделывании ячменя

По данным технологической карты, отраженных в приложении 7, мы рассчитываем показатели характеризующие экономическую эффективность применения минеральных удобрений при возделывании ячменя. В результате расчета, наиболее лучшим оказался 6 вариант опыта (N₁₀₅ Р₅₄ К₁₀₀ ). Урожайность в 6 варианте по сравнению с контролем увеличилась на 0,86 т/га, тогда как на 4 варианте (N₇₀ Р₅₄ К₅₀ ) и 5 вариант (N₁₀₅ H₅₄ К₅₀ ) прирост составил 0,38 и 0,63 т/га.

Для определения изменения экономической эффективности под влиянием минеральных удобрений в 4, 5 и 6 вариантах были рассчитаны прямые производственные затраты, которые по сравнению с контролем увеличились в 4 варианте – 210,28 рублей; 5 варианте – 273,56 рублей и в 6 варианте – 345 рублей. Следовательно, самые высокие производственные затраты в 6 варианте. Но наряду с этим в данном варианте самый высокий доход 1892,52 рубля, что на 733 рубля больше, чем на контроле и на 411,28 рубля и 124,56 рубля, чем на 4 и 5 варианте соответственно.

Самая высокая рентабельность достигнута на 6 варианте, которая по сравнению с контролем в 22,8 % больше, а в 4 и 5 варианте они увеличились на 13,7% и 2,9%.

Таким образом, самым эффективным с экономической точки зрения является 6 вариант.

5. Безопасность жизнедеятельности

5.1 Охрана труда

5.1.1 Основные положения

Современное сельскохозяйственное производство оснащается разнообразными сложными машинами, орудиями, агрегатами, безопасная работа на которых требует соответствующих знаний. Широкое применение электроэнергии в сельском хозяйстве требует обязательного ознакомления рабочих, служащих с вопросами электобезопасности. Химизация сельского хозяйства вызывает необходимость тщательного обучения приемам безопасной работы с ядохимикатами и удобрениями, так как неумелое использование их может привести не только к отравлению, но и к взрыву, пожарам (Ф.М. Конарев, 1988).

В сельскохозяйственном производстве в целом уровень травматизма высок, поэтому важное значение приобретает профилактика травматизма на предприятии, то есть улучшение всей организационной работы по охране труда и внедрение мероприятий технического характера.

Очень важно знать при этом, какие причины вызывают травматизм, как с ними бороться.

Если обобщить все причины травматизма, характерные для сельскохозяйственного производства, то можно составить следующую их классификацию (Л.С. Филатов, 1988).

Организационные: отсутствие или некачественное проведение инструктажа и обучения; отсутствие инструкции по охране труда; неудовлетворительная организация и содержание рабочих мест; нарушение правил безопасности и эксплуатации;

Технические: несоответствие нормам безопасности конструкции технологического оборудования и подъемотранспортных устройств, технологической оснастки; отсутствие или недостаточная надежность защитных устройств. Наличие потенциально опасных зон; несоблюдение сроков технического обслуживания и ремонта тракторов, комбайнов, машин, оборудования; неисправность технологического оборудования;

Санитарно-гигиенические: неблагоприятные метеорологические условия; высокая концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны; неудовлетворительные условия освещения; высокий уровень шума и вибрации;

Психофизические: совершенствование ошибочных действий рабочими вследствие тяжести и напряженности труда, повышенной утомляемости, снижения внимательности;

Таким образом, для предотвращения травматизма и заболеваемости в сельском хозяйстве необходимы разносторонние знания по охране труда, умение устранять потенциальные опасности и вредности, учитывать влияние меняющихся внешних условий на безопасность труда.

5.1.2 Меры безопасности при работе в агрохимической лаборатории

Работы в агрохимической лаборатории проводятся при использовании различных кислот и щелочей, стеклянной посуды, поэтому необходимо знать некоторые особенности.

Работы с кислотами и щелочами:

При попадании кислот и щелочей на кожу могут появляться ожоги, а при попадании их в глаза возможна потеря зрения.

Концентрированную азотную, серную и соляную кислоты хранят в лаборатории в толстостенной посуде. Сосуды большого объема защищают при этом от случайных ударов.

Концентрированные кислоты разливают только под тягой при максимальных прикрытых дверях шкафа. Держат стеклянку осторожно за горловину и дно. Стекающие по горловине капли следует снимать кусочками асбеста, а затем вытирать насухо это место бумагой или тряпкой.

Такого же осторожного обращения требуют концентрированные растворы щелочей (гидроксиды калия, натрия, аммиака). Место на которое случайно пролит раствор щелочей, засыпают песком или опилками и после их удаления моют слабым раствором уксусной кислоты. При переносе кислот и щелочей следует выполнять следующие правила: один человек может переносить не более 5 кг кислоты или щелочи, сосуд при этом устанавливают в плетеную корзину или ящик с прочными ручками, а свободные места между стенками корзины и бутылью заполняют стружками и соломой. Бутылки большой массы переносят вдвоем также в ящике или корзине.

Надо помнить, что плотность серной кислоты примерно вдвое больше воды, поэтому масса бутыли на 10 л составляет почти 20 кг.

В местах хранения азотной кислоты не должно быть скопления пыли, соломы, стружек и других воспламеняющихся веществ, так как выделяемый азотной кислотой газ NO₂ – сильный окислитель органических веществ.

Запрещено: применять резиновые и полимерные шланги в качестве сифонов для перемешивания концентрированных кислот; набирать концентрированные кислоты и щелочи ртом в пипетки Мора (применяют резиновую грушу); для слива отходов концентрированных кислот и щелочей в лаборатории устанавливают специальные керамические или толстостенные стеклянные емкости с крышкой (отдельно для кислот и щелочей).

Техника безопасности при работе со стеклянной химической посудой

Чтобы избежать травмирования при применении стеклянных трубок, сборке и разборке деталей, изготовленных из стекла, необходимо тщательно соблюдать меры безопасности.

Собирают стеклянные приборы или отдельные их части осторожно, применяя, где необходимо, эластичные (прокладки) соединения. Приборы и стеклянные детали в местах крепления их на металлических кольцах штативов или держателя защищают упругими прокладками (асбест, резина, кожа). При вставлении стеклянных трубок в просверленную пробку последнюю не упирают в ладонь, а держат за боковые стороны. Всю трубку при этом располагают как можно ближе к вставляемому в пробку концу.

При накрывании тонкостенного сосуда пробкой его держат за верхнюю часть горла как можно ближе к пробке. Руки при этом защищают полотенцем. Нагретый сосуд нельзя закрывать притертой пробкой.

Медицинская помощь в лаборатории:

В лабораториях бывают случаи, требующие неотложной медицинской помощи – порезы рук стеклом, ожоги горячими предметами, кислотами, щелочами, парами некоторых веществ.

Для оказания первой помощи во всех случаях в лаборатории всегда должны быть: бинты, гигроскопическая вата, 5%-ный раствор йода, 2% раствор борной кислоты, 2% раствор уксусной кислоты, 3-5% раствор двууглекислого натрия, коллодий или клей БФ-6.

При термических ожогах первой и второй степени обоженное место можно присыпать двууглекислым натрием. При ожогах химическими веществами, главным образом кислотами и щелочами пораженный участок быстро промывают большим количеством воды. Затем на обоженное место накладывают примочку: при ожогах кислотой – из 2% содового раствора, при ожогах щелочью – из слабого раствора уксусной кислоты. При отравлении химикатами следует немедленно вызвать врача.

Веществами вызывающие отравления и применяемые противоядия являются:

аммиак – пить очень слабый раствор уксусной кислоты или лимонный сок; фосфор – дать 200 мл 0,2% раствора сернокислой меди. Не давать жиров и растительных масел.

5.2 Охрана природы

Охрана природы – система мер, направленных на поддержание рационального взаимодействия между деятельностью человека и окружающей природной средой, обеспечивающих сохранение и восстановление природных ресурсов, предупреждающих вредное влияние результатов деятельности общества на природу и здоровье человека. Все это делается в интересах настоящего и будущих поколений людей. Эти мероприятия должны научно обосновываться и могут осуществляться на разных уровнях (Л.П. Астанин, К.Н. Благосклонов, 1984).

В природе все больше появляется изменений, вызываемых сельскохозяйственной деятельностью человека в связи с увеличением потребности в продовольствии и ростом населения. В результате естественные биогеоценозы вытесняются пашнями, садами, огородами, искусственными пастбищами и возникают трансформированные агробиоценозы. Человек своим прямым и косвенным воздействием нарушает устойчивость всей биосферы, оказывая влияние на все элементы экосистемы.

При возделывании ярового ячменя по интенсивной технологии проводятся многократные механические обработки почвы, применяются повышенные дозы минеральных удобрений, средства химической защиты растений.

При неправильном использовании все это может нанести значительный вред как почве, так и окружающей среде в целом.

Почва - незаменимый природный ресурс. Поэтому задачей первостепенной важности было и остается поддержание способности почвы к самовозобновлению в процессе почвообразования.

Почва – наиболее податливая часть агробиоценоза. Распашка и другая механическая обработка в корне меняют ее состав и структуру, микробиологические процессы, протекающие в ней, растительный покров и животный мир. В результате нарушается нормальный цикл круговорота веществ.

Влияние сельскохозяйственной техники на почву и природную среду в целом проявляется в виде механического, химического, акустического воздействия и электромагнитного излучения.

Следующим неблагоприятным фактором является нерациональное применение удобрений и пестицидов, отрицательное действие которых усиливается при грубых нарушениях научно-обоснованных технологий транспортировки, хранения и внесения в почву.

В результате интенсивного использования удобрений в природной среде рассеиваются ряд химических элементов, что приводит к нарушению круговорота веществ.

Минеральные удобрения оказывают прямое и косвенное действие на сельскохозяйственные культуры, на почвенную биоту и, кроме того, на развитие биологических процессов в природных водах. Внесение минеральных удобрений интенсифицируют микробиологические процессы в почвах. Однако чрезмерная активация микробиологических процессов может иметь негативные экологические последствия, приводя к ухудшению физико-химических и биологических свойств почвы. Применение высоких доз азотных удобрений вызывает быструю минерализацию гумуса, азотсодержащих соединений почвы, рост газообразных потерь азота в ходе денитрификации и нитрификации, накопление нитратов в компонентах биогеоценоза. Если сами по себе нитраты не представляют особой опасности для здоровья человека и животных, то легко образующиеся из них нитраты высокотоксичны, вызывают, в частности, тяжелые заболевания крови. Из нитратов могут образовываться нитроамины, обладающие концерагенным эффектом. В результате денитрофикации образуется диоксид азота, эмиссия которого в атмосферу, по мнению многих ученых, приводит к уменьшению озонового слоя, защищающего живые организмы от жесткого ультрафиолетового облучения.

Фосфор, внесенный в почву с фосфорными удобрениями, практически не вымывается из нее. Даже при поверхностном внесении вымывание фосфора не превышает 1% от внесенного.

Другая специфическая особенность фосфорных удобрений заключается в том, что применение их в больших дозах приводит к накоплению в почве других нежелательных элементов: стабильного стронция, фтора, естественных радиоактивных соединений урана, радия, тория.

Третий основной элемент питания растений – калий – не оказывает очень вредного влияния на окружающую среду. Однако с калийными удобрениями вносится много хлора и натрия, поступление которых нежелательно (Н.Г. Новиков, 1998).

Длительное применение высоких доз минеральных удобрений ведет к микробному токсикозу почвы, ухудшает качество сельскохозяйственной продукции, вызывает нарастание кислотности почв и накопление токсичных соединений алюминия и марганца. В результате постепенно снижается почвенное плодородие и происходит деградация почв.

Таким образом, сроки и количество внесения удобрений нуждаются в тонкой балансировке. Важно, чтобы удобрения усваивались именно растениями, а не наносили вред окружающей среде и здоровью людей.

Для того чтобы избежать негативного влияния минеральных удобрений необходимо рациональное их применение.

Разработка рациональных путей применения минеральных удобрений остается сложной задачей. Одно из главных условий уменьшения отрицательного влияния удобрений на окружающую среду при интенсивном их применении –совершенствование технологии внесения (сроки, способы, глубина). Методом установления оптимальных доз остается метод полевого опыта. Он полнее учитывает эффективность используемых удобрений, которая зависит от многих факторов: климатических условий особенностей погоды каждого отдельного вегетационного сезона; свойств почв и их плодородия; общего уровня агротехники и агротехнических условий возделывания отдельных сельскохозяйственных культур. Для полноценного использования удобрений их надо определять в определенной системе, неразрывно связанной с другими агротехническими мероприятиями: подборами сортов и системой обработки почвы, с системой полива, с мероприятиями по осушению.

Разработка системы удобрения включает установленные опытным путем оптимальные дозы удобрений, а также сроки и способы внесения различных видов и форм удобрений применительно к конкретным почвенно-климатечиским условиям и особенно культуры, обеспечивающих высокий урожай и хорошее качество продукции.

Основой правильного применения минеральных удобрений должно быть экономически выгодное их сочетание с органическими удобрениями. Сочетания минеральных и органических удобрений может осуществляться как путем совместного их внесения под одну культуру, на одном поле, так и внесение их раздельно под разные культуры севооборота.

Таким образом, для того чтобы не нанести вреда окружающей среде при работе с минеральными удобрениями, необходимо в первую очередь: четко соблюдать научно-обоснованные рекомендации по внесению удобрений; применение расчетных доз удобрений, в том числе длительно действующих, в зависимости от поченно-климатических условий и биологических особенностей растения; улучшение точности распределения вносимых удобрений за счет применения высококачественной техники.

Выводы и предложения

Применение минеральных удобрений под ячмень –это высокоэффективный агротехнический прием. Он обеспечивает рост урожайности на, повышение 15-69%,содержания элементов питания в основной и побочной продукции и их вынос в 1,2 – 2 раза.

При возделывании в зернотравяном севообороте, производству рекомендуется под ячмень вносить минеральные удобрения состава N₁₀₅ P₅₄ K₁₀₀ ., такое сочетание элементов питания позволяет обеспечить продуктивность ячменя в пределах 3,01 т/га, создать оптимальный баланс N, Р₂ О₅ и К₂ О в агроэкосистеме, при этом для расчёта рекомендуется применять следующие показатели: коэффициент использования из минеральных удобрений по азоту –0,62, по фосфору –0,27, по калию –0,42; вынос на 1 тонну зерна азота –41,5 кг, фосфора –11,9кг, калия –30 кг.

Использование предложенного состава удобрений при возделывании ячменя позволяет получить на 1 кг внесённого действующего вещества около 5 кг дополнительной продукции.

Анализ экономической эффективности показал, что внесение N₁₀₅ P₅₄ K₁₀₀ обеспечило чистый доход 1892,57 рубль с гектара и рентабельность 81%.

Список литературы

1. Астанин Л.П., Благосклонов . Охрана природы.- М.: Колос, 1984. 164 с.

2. Беленкевич О.А. Методические аспекты изучения адаптивности и скороспелости ячменя. //Селекция и семеноводство. – 1993. – 3. – С. 20-26.

3. Борисоник З.Б., Мусатов А.Г., Голонецков О.И. Урожайность ярового ячменя в зависимости от метеорологических и агротехнических факторов. //Доклады ВАСХНИЛ. – 1989. – 1. – С. 9-11.

4. Грязнов А.А. Ячмень Карабалыкский (корм, крупа, пиво). – Кустанай, 1996. – 448 с.

5. Данилова Л.Ф. Сравнительная продуктивность зернофуражных культур при внесении минеральных удобрений. Вопросы химизации земледелия Зауралья. Вып.1. – «Челябинский рабочий» – Челябинск, 1971. – С. 241-247.

6. Дюрягин И.В. Теоретические основы и практические приемы повышения продуктивности агрофитоценозов Зауралья.: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. с.-х. наук. – Омск: Омский ГАУ, 1996. – 34 с.

7. Козаченко А.П. Состояние почв и почвенного покрова Челябинской области по результатам мониторинга земель сельскохозяйственного назначения. – Челябинск, 1997. – 112 с.

8. Конарев Ф.М и др. Охрана труда. –М. : Колос,1988.-351с.

9. Куперман Ф.М. Основные этапы формирования органов плодоношения ячменя. Этапы формирования органов плодоношения злаков. – М., 1955. – 1. – С. 87-

10. Мальцев В.Ф. Ячмень и овес в Сибири. – М.: Колос,1984. – 128 с.

11. Мосолов И.В. Физиологические основы применения минеральных удобрений. – М.: Колос,1968. – 175с.

12. Наволоцкий В.Д., Ляшок А.К. Влияние водного и температурного факторов на продуктивность сортов ярового ячменя.//Селекция и семеноводство. – 1984. – 11. – С. 16-19.

13. Новиков Н.Г. Экология,окружающая среда и человек. –М.:Гранд,1988-317с.

14. Петухов М П и др.Агрохимия и система удобрения.-М.: Агропромиздат,1985.-351с.

15. Синявский И.В. Фосфатный и калийный фонд почв Челябинской области. //Вестник ЧГАУ. – 1997. – т.19. – С. 158-159.

16. Складал В. Посев. – В кн.: Пивоваренный ячмень (пер. с чешск.). – М.,1961. – С. 297-302.

17. Справочник по зерновым культурам. Шкель М.П., Мухин Н.Д., Жилинский Н.А. и др. Под ред. Самсонова В.П., Мухина Н.Д. – 2-е изд., перераб. и доп. – Мн.: Ураджай, 1986.- С. 60-64.

Приложение 1

Действие удобрений на урожай ячменя в севообороте однолетние травы (горох+овёс) – яровая пшеница – ячмень, 1998 год

Приложение 2

Действие удобрений на урожай ячменя в севооборотеоднолетние травы (горох+овёс) – яровая пшеница – ячмень, 1999 год

Приложение 3

Действие удобрений на урожай ячменя в севооборотеоднолетние травы (горох+овёс) – яровая пшеница – ячмень, 2000 год

Приложение 4

Схема стационарного опыта (ячмень)

Приложение 5

Влияние минеральных удобрений на содержание элементов питания в зерне ячменя

Приложение 6

Влияние минеральных удобрений на содержание элементов питания в соломе ячменя.

Приложение 7

Исходные данные для определения экономической эффективности применения минеральных удобрений при возделывание ячменя