Методологические аспекты исследования оптимизации применения микроудобрений под зерновые культуры

Болдышева Е.П., Попова В.И. Методологические аспекты исследования оптимизации применения микроудобрений под зерновые культуры // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2017. -№3 (10) июль - сентябрь. - URL http://e-journal.omgau.ru/images/issues/2017/3/00383.pdf. - ISSN 2413-4066

УДК 631.81.095.337:633.1

Болдышева Елена Павлова

Старший преподаватель ФГБОУВО Омский ГАУ, г. Омск ep.boldysheva@omgau.org

Попова Валентина Ивановна

Старший преподаватель ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск vi.popova@omgau.org

Методологические аспекты исследования оптимизации применения микроудобрений под зерновые культуры

Аннотация. В статье представлены методологические аспекты проведения исследований по оптимизации применения микроудобрений под зерновые культуры в условиях черноземных почв Омской области, позволяющие наиболее полно выявить основные моменты научной работы, сделать её более логичной и обоснованной. Представлены и охарактеризованы: универсальная схема взаимодействия микроудобрений и зерновых культур, схема функционирования систем, схема представления об оптимизации применения микроудобрений в крестообразной схеме противоречий, система установления оптимальной дозы внесения макро- и микроэлементов для зерновых культур.

Ключевые слова: методология, микроудобрения, зерновые культуры, урожайность, схема.

Огромное значение зерновых в народном хозяйстве определяется высокой ценностью их урожая и возможностью разностороннего использования. Продукты, получаемые из зерна, занимают важнейшее место в питании населения. Наличие в них азотсодержащих соединений и углеводов выражается соотношением 1:5-1:6. Именно такое соотношение в наиболее полной мере обеспечивает потребности организма человека. Другие распространенные продукты питания имеют иное соотношение между белками и углеводами. У картофеля, например, оно равно 1:10, у продуктов из зернобобовых культур -1:2 и даже 2:1. Поэтому хлеб является одним из основных продуктов питания.

Минеральное питание - наиболее доступный фактор для регулирования жизнедеятельности растений. С помощью тех или иных видов удобрений можно изменить направленность процессов обмена веществ в желаемую сторону, усиливать накопление в растении ценных веществ (белков, жиров, углеводов), воздействовать на химический состав, который определяет качество урожая. Содержание химических элементов в растении и отдельных его органах определяется спецификой их функций, процессами биосинтеза, физиологическим состоянием органов и тканей. Только постоянное обеспечение растений необходимыми элементами питания в оптимальных их соотношениях на протяжении всего

вегетационного периода позволит максимально использовать биологический потенциал каждого сорта.

Производство достаточного количества зерна была и остается важнейшей задачей сельскохозяйственного производства Западной Сибири. Увеличение производства зерна должно идти за счет дальнейшей интенсификации, одним из важнейших факторов которой является рациональное использование минеральных удобрений с получением максимального экономически оправданного количества продукции на 1 кг действующего вещества. Внесение минеральных удобрений должно стабилизировать урожайность зерновых культур на высоком уровне, определять более эффективное использование влаги растениями в зонах недостаточного, неустойчивого увлажнения, а это зависит от оптимизации доз удобрений и рационального способа их применения.

При современной степени химизации земледелия и при дальнейшей его интенсификации, наряду с применением минеральных удобрений, содержащих азот, фосфор и калий, требуется применение микроудобрений, в т.ч. цинковых, марганцевых и медных. Наука и практика в настоящее время располагает обширным материалом, доказывающим, что при недостатке в почве усвояемых форм микроэлементов сельскохозяйственные культуры дают низкие урожаи. При этом агрохимическое обследование почв Омской области свидетельствует о недостатке ряда микроэлементов, в первую очередь цинка, марганца и меди [1-3].

Цинк играет важную роль в жизни растений, животных и человека как микроэлемент. Участие во многих метаболических процессах, в углеводном, фосфорном, белковом обменах обусловлено его наличием во многих ферментативных системах. Это определяет его влияние на фотосинтез, образование хлорофилла и рост растений.

Значение меди в жизни растений связано с вхождением ее в состав медьсодержащих белков (например, пластоцианина) и ферментов: нитрит- и гипонитритредуктазы, аскорбиноксидазы и др. Она влияет на азотный обмен, играет важную роль в фотосинтезе, в образовании хлорофилла, способствует повышению устойчивости растений к неблагоприятным условиям внешней среды: высоким и низким температурам, засухе, а также к поражению различными грибковыми и бактериальными заболеваниями.

Марганец в растениях участвует в дыхательном процессе, азотном обмене, биосинтезе белка, образовании хлорофилла, синтезе нуклеиновых кислот и передаче наследственной информации. Этот элемент способствует избирательному поглощению ионов из питательных растворов, устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды. Одна из важнейших биохимических функций марганца - участие в окислительно-восстановительных реакциях в связи с его способностью легко менять валентность.

Вместе с тем в условиях региона имеется обширный экспериментальный материал, подтверждающий актуальность научных исследований по изучению поведения микроэлементов в системе «почва-удобрение-растение» для различных сельскохозяйственных культур [4-15].

В связи с вышесказанным целью исследований является разработка оптимального и сбалансированного питания цинком, марганцем и медью зерновых культур в условиях южной лесостепи Западной Сибири.

Задачи исследований:

- выявить влияния содержания элементов питания в почве, доз удобрений на величину и качество зерновых культур;

- выявить лучший способ внесения микроудобрений;

- определить оптимальное содержание микроэлементов в растениях и почве;

- определить нормативные показатели: затраты элементов питания на создание 1 тонны урожая зерна, коэффициенты использования элементов питания из удобрений и почвы, коэффициенты действия элементов удобрения на химический состав почвы и растений;

- рассчитать экономическую и биоэнергетическую эффективность применения микроудобрений под зерновые культуры.

Научная новизна заключается в том, что впервые в условиях Западной Сибири будут разработаны нормативные агрохимические показатели для оптимизации микроэлементного питания озимых зерновых культур для получения планового урожая высокого качества

На основании проведенных агрохимических и физиолого-биохимических исследований будут получены уравнения и нормативные показатели, применение которых позволят управлять величиной и качеством урожая путем оптимизации доз микроудобрений. Результаты исследований будут использоваться для оптимизации применения микроудобрений под зерновые культуры в условиях Западной Сибири в производстве, учебном процессе, при проведении научных исследований.

В данной работе отражены методологические аспекты организации исследований по выше указанной научной теме.

Изучаемая система (рис. 1) включает в себя четыре основных элемента: климат - почва - удобрения - растение (зерновые культуры). Эта система отражает сложную диалектическую взаимосвязь между растением, почвой, климатом и агрохимическими средствами (удобрениями). Нарушение баланса питательных веществ в почве приводит к изменению химического состава, к нарушению жизненных процессов внутри растений и тем самым к ухудшению качества урожая. Почва и климат влияют на эффективность удобрений, удобрения в свою очередь влияют на урожайность озимых культур. Удобрения выступают как важнейший материальный фактор, способный из года в год повышать урожаи и оказывать влияние на химические и физические свойства почвы, на активность и направленность микробиологических процессов, при этом они и сами изменяются под влиянием свойств почвы. От погодных условий зависят условия питания растений.

Рисунок 1 - Универсальная схема взаимодействия микроудобрений и зерновых

культур

Ресурсами в данной схеме являются почва и климат, компоненты - это микроудобрения и зерновые культуры. В результате химико-биологического взаимодействия этих компонентов получаем урожайность зерна и экономический эффект.

Функциональные системы это организация, ориентированная на достижение полезного приспособительного результата [16]. На одной и той же базе элементов могут развертываться разные системы (рис. 2).

Результаты предшественников

Потребность в элементах питания для получения высоких урожаев зерновых культур

Сочетание

доз удобрений

Постановка опыта

Результаты исследований и рекомендации

Рисунок 2 - Схема функционирования систем

Потребность в элементах питания для получения зерна является внешним факторам, оказывающим воздействие на компоненты системы. Ознакомление с работами предшественников является важным этапом, так как позволяет использовать ранее накопленный материал. Необходимыми компонентами (ресурсами) в работе выступают минеральные удобрения, растение (зерновые культуры) и научные сотрудники. Стимул проведения исследований - получение зерна в должном количестве и соответствующего качества. Блок программирования - сочетание доз удобрений.

Перебор сочетания доз минеральных удобрений в опыте позволяет выявить наиболее эффективные. Дозы, на фоне которых возможно объективно оценить действие удобрений на урожайность - вносим. В результате проделанной работы определяется доза удобрения, при которой урожайность зерна максимальна (оптимальная доза). Полученные результаты исследования применяются в рекомендациях к производству. Вместе с тем, в зависимости от результатов исследований возможно изменение программы исследований для решения вновь выявленных проблем и вопросов и проведение новых исследований либо продолжение данных по измененной программе.

При внесении макро- и микроудобрений учитываются погодные условия, которые могут быть благоприятные и неблагоприятные, почвенное плодородие низкое и высокое, способы и дозы внесения оптимальные и критические, а также учитывается экономическая эффективность применения микроудобрений (рис. 3).

Рисунок 3 - Представление об оптимизации применения микроудобрений в крестообразной схеме противоречий

При анализе системы «зерновые культуры» базовыми, системообразующими компонентами будут выступать: подготовка к опыту, закладка опыта, фенологические наблюдения и химический анализ, уборка, определение качества зерна, установление оптимальных способов и доз микроудобрений (рис. 4).

Элемент установление оптимальных способов и доз микроудобрений выступает в роли органа управления (конечная цель нашей работы). Объект управления - зерновые культуры. А элементы, находящиеся на концах отрезках системы, образуют экспериментальный блок (подготовка и закладка опыта) и аналитический блок (химический анализ, определение качества).

Установление оптимальных способов и доз микроудобрений

Подготовитель ные работы

Закладка полевого опыта

Фенологические Уборка,

наблюдения за определение

ростом и развитием количества и

растений и их качества зерна

химический анализ

Зерновые культуры

I-'

Рисунок 4 - Система установления оптимальной дозы внесения макро- и микроэлементов для зерновых культур

Методологические аспекты с использованием выше представленных схем позволяют наиболее полно выявить основные моменты научной работы, сделать её более логичной и обоснованной, и как следствие - результативной.

Разработанные методологические подходы реализуются в настоящее время в серии экспериментов для зерновых культур в условиях лесостепи Западной Сибири [ 17-24].

Ссылки на источники

1. Азаренко Ю.А. Закономерности содержания и распределения микроэлементов (Mn, Cu, Zn, Co, Mo, B) в почвах лесостепной и степной зон Омского Прииртышья / Ю.А. Азаренко // Омский научный вестник. - 2012. - № 2(114). - С. 218-223.

2. Азаренко Ю.А. Содержание микроэлементов в почвах и почвенно-геохимическое районирование Омской области / Ю.А. Азаренко, ЯР. Рейнгард // Омский научный вестник. - 2012. - № 1(108). - С. 188-192.

3. Красницкий В.М. Содержание цинка в почвах Омской области / В.М. Красницкий, А.Г. Шмидт, А.А. Цырк // Плодородие. - 2014. - №4(79). - С. 36-37.

4. Агроэкологический мониторинг в Омской области: учеб. пособие / В.М. Красницкий, И.А. Бобренко, В.И. Попова, И.В. Цыплёнкова. - Омск: Изд-во ФГБОУ ВО Омский ГАУ, 2016. - 52 с.

5. Агроэкологический мониторинг почв на правом берегу Иртыша лесостепной зоны Омской области / В. М. Красницкий, И.А. Бобренко, А.Г. Шмидт, О.А. Матвейчик // Плодородие. - 2016. - №3. - С. 33-36.

6. Бобренко И.А. Биоиндикация и биотестирование в исследованиях экосистем: учеб. пособие / И.А. Бобренко, О.П. Баженова, Е.Г. Бобренко. - Омск: Изд-во ОмГАУ, 2004. - 116 с.

7. Вынос элементов питания урожаем в условиях черноземов Омского Прииртышья / И.А. Бобренко, Л.М. Лихоманова, Н.К. Трубина, Е.Г. Бобренко // Вестник ОмГАУ. - 2004. -№3. - С. 29-36.

8. Ермохин Ю.И. Микроэлементный состав овощных культур и картофеля в условиях Омского Прииртышья / Ю.И. Ермохин, И.А. Бобренко, Л.М. Лихоманова // Вестник ОмГАУ.

- 2003. - №3. - С.33-35.

9. Ермохин Ю.И. Особенности накопления тяжелых металлов растениями сорго-суданкового гибрида при внесении минеральных удобрений / Ю.И. Ермохин, И.А. Бобренко // Доклады РАСХН. - 2000. -№ 6. - С. 33-34.

10. Ермохин Ю.И. Система почвенно-растительной оперативной диагностики минерального питания сельскохозяйственных культур / Ю.И. Ермохин, И.А. Бобренко // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2016. - №4 (7). - С. 4.

11. Ермохин Ю.И. Сортовая диагностика минерального питания редиса: монография / Ю.И. Ермохин, Е.Г. Бобренко, И.А. Бобренко. - Омск: Изд-во ОмГАУ, 2004. - 108 с.

12. Параметры плодородия пахотных почв земель сельскохозяйственного назначения Омской области: монография / И.А. Бобренко, ЯР. Рейнгард, Ю.В. Аксенова, О.В. Нежевляк.

- Омск: ЛИТЕРА, 2016. - 108 с.

13. Почвенная диагностика минерального питания растений овощных культур и картофеля / Ю.И. Ермохин, И.А. Бобренко, Л.М. Лихоманова, Н.К. Трубина, Е.Г. Бобренко // Состояние и перспективы развития садоводства в Сибири: материалы II Национальной науч.-практич. конф. посвящ. 85-летию плодового сада Омского ГАУ имени профессора А.Д. Кизюрина (7-9 декабря 2016 года), 2016. - С. 39-47.

14. Склярова М. А. Влияние цинковых удобрений на содержание цинка в растениях кукурузы на лугово-черноземной почве Западной Сибири // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. - 2014. - Т. 2. - № 7. - С.189-193.

15. Склярова М.А. Эффективность различных приемов применения цинка под кукурузу на лугово-черноземной почве Омской области / М.А. Склярова // Вестник Омского государственного аграрного университета. - 2014. - №1 (13). - С. 28-31.

16. Разумов В.И. Категориально-системная методология в подготовке ученых / В.И. Разумов. - Омск: Омск.гос. ун-т, 2004. - 277 с.

17. Бобренко И.А. Биоэнергетическая эффективность применения удобрений под озимую пшеницу в Западной Сибири / И.А. Бобренко, В.И. Попова, Н.В. Гоман // Вестник Омского государственного аграрного университета. - 2014. - №1(13). - С. 3-9.

18. Бобренко И.А. Эффективность обработки семян микроэлементами (Си, Мп, Zn) при возделывании озимой пшеницы в условиях лесостепи Западной Сибири / И.А. Бобренко, Н.В. Гоман, В.И. Попова // Омский научный вестник. - 2014. - №1(128). - С. 107-111.

19. Бобренко И.А. Эффективность опудривания семян микроэлементами ^п, Си, Мп) при возделывании яровой пшеницы в условиях лесостепи Западной Сибири / И.А. Бобренко, Е.А. Вакалова, Н.В. Гоман // Омский научный вестник. - 2013. - №1 (118). - С. 166-170.

20. Болдышева Е.П. Эффективность обработки семян медью, цинком и марганцем при возделывании озимой ржи на лугово-чернозёмной почве в условиях Западной Сибири / Е.П. Болдышева, И.А. Бобренко, Н.В. Гоман // Омский научный вестник. - 2015. - №1(138) - С. 142-144.

21. Влияние разных способов внесения цинка под озимую тритикале на урожайность зерна в условиях южной лесостепи Западной Сибири / И.А. Бобренко, Н.В. Гоман, Е.Ю. Павлова, В.М. Красницкий // Плодородие. - 2012. - №3. - С. 7-9.

22. Гоман Н.В. Влияние микроудобрений на структуру урожая озимой пшеницы / Н.В. Гоман, В.И. Попова, И.А. Бобренко // Вестник Красноярского ГАУ. - 2016. - №1. - С. 114117.

23. Эффективность основного внесения цинковых удобрений под озимые зерновые культуры на лугово-черноземной почве Западной Сибири / И.А. Бобренко, Н.В. Гоман, В.И. Попова, Е.П. Болдышева // Омский научный вестник. - 2011. - № 1 (104). - С. 246-250.

24. Эффективность применения микроудобрений под озимую пшеницу на лугово-черноземной почве Западной Сибири / И.А. Бобренко, В.М. Красницкий, Н.В. Гоман, В.И. Попова // Плодородие. - 2011. - № 4. - С. 18-19.

Elena Boldysheva

Senior lecturer

FSBEI HE Omsk SA U, Omsk

Valentina Popova

Senior lecturer

FSBEI HE Omsk SA U, Omsk

Methodological Aspects of the Research in the Optimization of Application of

Microfertilizers for Grain Crops

Abstract. Methodological aspects of carrying out researches on optimization of use of microfertilizers under the grain crops in the conditions of chernozem soils of the Omsk region allowing to reveal most fully highlights of scientific work, to make her more logical and reasonable are presented in article. Are presented and characterized: the universal scheme of interaction of microfertilizers and grain crops, the scheme of functioning of systems, the scheme of idea of optimization of use of microfertilizers in the crosswise scheme of contradictions, system of establishment of a combination of an optimum dose of introduction macro - and minerals for grain crops.

Keywords: methodology, microfertilizers, grain crops, productivity, scheme.