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