Результаты исследований

3.1 Условия влагообеспеченности

Роль воды в жизни растений весьма многообразна. Вода является непременным участником почти всех жизненных процессов, протекающих в растениях, связующим звеномсо средой питания. В отдельных органах растений может содержаться от 70 до 95% воды. Большинство сельскохозяйственных культур расходуют огромное количество воды, в том числе и овес. Поэтому чаще всего недостаток воды ограничивает урожай. От количества содержащейся в почве воды зависят ее технологические свойства, интенсивность химических, физико-химических и микробиологических процессов.

От влагообеспеченности почв зависят интенсивность и направленность биохимических процессов, подвижность и доступность элементов питания почвы и удобрений, что, в конечном итоге, сказывается на темпах роста, развитии, продуктивности и качестве овса.

Овес относится к числу влаголюбивых культур. Он переносит засуху хуже, чем яровая пшеница и ячмень. Для набухания и прорастания семян овса нужно много воды. Так, для прорастания семян требуется воды в количестве 60% от их веса (П.И. Подгорный, 1963). Поэтому продуктивная влага в почве имеет важнейшее значение не только для всходов, но и дальнейшего развития растений.

По данным И.Г. Мушкина, значение транспирационного коэффициента для овса составляет 635. Величину транспирационного коэффициента можно снизить, улучшая условия питания растений внесением минеральных удобрений, особенно фосфорных, регулирования водно-воздушного режима почвы и других мероприятий. Это способствует более продуктивному использованию влаги [46].

Приемы регулирования водного режима почвы зависит от типа водного режима, который определяется соотношением годового количества осадков и испаряемости.

В основных сельскохозяйственных зонах СНГ выделяют три типа водного режима: промывной тип (зона избыточного увлажнения), периодически промывной (зона неустойчивого увлажнения), непромывной (зона недостаточного увлажнения).

Самым надежным и радикальным способом регулирования водного режима является орошение. В неорошаемом земледелии регулирование водного режима состоит из трех этапов: накопление зимних осадков и талых вод, сохранение накопленной влаги, рациональное использование запасов влаги почвы.

Наиболее эффективно парование полей, являющееся гарантией получения урожая в засушливые годы. Для лучшего снегонакопления на паровых полях рекомендуется высевать кулисы из горчицы, подсолнечника и др. кулисы из подсолнечника можно высевать не только на парующихся полях, но и в других полях севооборота. Летом, они защищают посевы от ветра, а зимой служат для накопления снега.

В центрально-черноземных областях для задержания талых вод применяют специальные приемы осенней обработки- вспашка поперек склонов, вспашка с прерывистым бороздованием, вспашка с перекрестным обвалованием и др.

Сохранение влаги на отвальной зяби и в большинстве случаев на стерневых фонах обеспечивается своевременным и качественным проведением ранне-весеннего боронования и создания рыхлого, мульчирующего слоя почвы с помощью зубовых и игольчатых борон.

Рациональное использование почвенной влаги достигается путем своевременного и полного истребления сорной растительности, выбора оптимальных сроков посева и норм высева, глубины заделки семян, внесения фосфорных удобрений

Для практических целей запасам продуктивной влаги перед посевом можно дать такую оценку: менее 60 мм - плохой, 60-90 - удовлетворительный, 90-120- хороший, более 120 - очень хороший [46].

В период проведения исследования, количество и характер распределения осадков сказались на содержании продуктивной влаги под посевами овса (таблица 2). Из таблицы видно, что осадки весеннего и летне–осеннего периода обеспечили хороший запас продуктивной влаги на протяжении всего периода вегетациии даже в период наиболее интенсивного роста овса (выход в трубку - выброс метелки), влажность почвы в слое 0-20 см не опускалась ниже 20 мм и 130 мм в метровом профиле почвы.Влага не лимитировала урожай. Лимитирующим оставался температурный фактор.

Таблица 2

Содержание и динамика продуктивной влаги под посевами овса, мм

Сложившийся гидротермический режим сказался на почвенных процессах и условиях минерального питания овса.

3.2 Условия минерального питания

Питание растений – процесс поглощения из внешней среды и преобразования питательных веществ в соединения, необходимые для жизнедеятельности растения, передвижение первично поглощенных питательных веществ и их преобразование и локализация в местах последующего использования.

Корневая система растений дифференцированно относится к поступающим питательным веществам. Элементы, находящиеся в дефиците, поступают в растения в первую очередь, тогда как ненужные растению ионы или выводятся снова в почву или выводятся в вакуоли клеток корня, или выкачиваются на поверхность листа специальными солевыми железами, откуда в последствии смываются дождем.

Элементы питания в почве могут находиться как в почвенном растворе – различные минеральные и растворимые органические соединения, так и в органическом веществе почвы - растительные остатки, микроорганизмы, гумусовые вещества и в твердой фазе почвы.

Для растений хорошо доступными являются водорастворимые, а также обменно-поглощенные формы элементов питания. Остальные соединения непосредственно не доступны для растений и могут усваиваться только после перехода в более доступную форму в результате разрушения первичных минералов в процессе выветривания, минерализации органического вещества и других процессов.

В то же время, следует отметить, что под влиянием внешних условий часть микро- и макроэлементов, находящихся в почве, может переходить в неусвояемую форму, например, при изменении реакции среды, усилении микробиологического закрепления питательных элементов и др. процессов, что обуславливает уменьшение их поступления в растения. Изменяя реакцию среды можно регулировать доступность элементов растениям[47].

Потребность растений в химических элементах выражается в разной степени в зависимости от видовых особенностей растений, запасов тех или иных элементов в семенах, условий среды – её почвенной реакции (рН), соотношения различных ионов в растворе, обеспеченности растений влагой. Последнее во многом зависит от метеоусловий.

Для нормального роста и развития растений в почве должно быть достаточное количество основных элементов питания и, прежде всего азота, фосфора и калия в легко усвояемых формах. На усвоение элементов питания, их поступление и накопление в растениях большое влияние оказывают температурный и водный режим почвы, которые влияют не только на биохимические процессы, но и на доступность элементов питания растением, что в значительной степени определяет темпы роста и развития растений, а также накопление органического вещества и урожайность культур.

Влияние фосфора в жизни растений велико. В растениях фосфор содержится в нуклеопротеидах, нуклеиновых кислотах. Которые участвуют в синтезе белков и передаче наследственной информации. Также фосфор содержится в фосфатидах, сахарофосфатах, фитине, липоидах и в минеральных соединениях, входит в состав ферментов и витаминов. При нормальном фосфорном питании значительно повышается урожай и его качество. У злаковых растений увеличивается доля зерна и его выполненность. В овощах, плодах, корнеплодах увеличивается содержание сахаров, в клубнях картофеля- крахмал, у льна и конопли увеличивается длина и прочность волокна, волокно становится более тонким. Фосфор повышает зимостойкость, сокращает вегетационный период. При оптимальном фосфорном питании корневая система сильнее ветвится и глубже проникает в почву. Это улучшает снабжение растений питательными веществами и влагой, что особенно важно в засушливые годы [47]. Минеральный фосфор растений является запасным веществом, резервом для синтеза фосфорсодержащих органических соединений; он повышает буферность клеточного сока, поддерживает тургор клетки и другие жизненно важные процессы в растениях.

Фосфор ослабляет вредное воздействие подвижных форм алюминия на кислых дерново-подзолистых почвах. Подвижные формы алюминия подавляют формирование фосфатидов и нуклеопротеидов. Фосфор связывает алюминий почвы, фиксирует в корневой системе, благодаря этому улучшается углеводный, азотистый и фосфорный обмен в растениях.

Главный источник фосфора для растений в природных условиях – соли ортофосфорной кислоты. Установлено, что полифосфаты после гидролиза также могут быть использованы всеми культурами. Метафосфаты способны усваиваться и без гидролиза, но в основной своей массе тоже подвергается гидролизу, так как обычно являются полимерами[48].

Содержание подвижного фосфора в почве перед посевом овса, по градации В.Г. Черненок[49], было низким (Приложение Б) и составляло 22,8 мг/кг почвы в слое 0-20 см (таблица 3).

По профилю почвы наблюдалось резкое снижение содержания фосфора. Основную роль в обеспечении растений фосфором играет пахотный слой почвы.

Таблица 3

Содержание и динамика P₂O₅под посевами овса, мг/кг почвы

В целом, динамика подвижного фосфора слабо выражена. Фосфор был основным лимитирующим урожай фактором.

Азот- один из основных элементов питания, необходимых для растений. Он входит в состав всех простых и сложных белков, нуклеиновых кислот, играющих важную роль в обмене веществ. Азот содержится в хлорофилле, фосфатидах, алколоидах, ферментах и во многих других органических веществах растительной клетки.

Азот в почве представлен в органических и минеральных соединениях. 93-95 % азота содержится в форме органических соединений: растительные и животные остатки, микробная биомасса, продукты метаболизма почвенных микроорганизмов и собственно гумус. Этот азот не доступен растениям. На долю легко усвояемых растениями форм азота приходится 1% (NO₃ и обменный NH₄) всего азота почвы [48]. Процесс разложения азотистых органических веществ называется аммонификацией, способный протекать, как в аэробных, так и в анаэробных условиях при разных значениях рН. Процесс аммонификации начинается при температуре +5⁰С и усиливается с нарастанием температур. В раннем возрасте растения потребляют аммиачную форму азота. На поглощение растениями аммиачного азота влияет температурный фактор. При пониженной температуре хлебные злаки относительно лучше используют аммонийный азот, чем нитратный.

Условия азотного питания сильно влияют на рост и развитие растений. При недостатке азота рост растений резко замедляется: листья мелкие, светло-зеленой окраски, стебли тонкие и слабо ветвятся, ухудшается налив и созревание зерна. При нормальном азотном питании растений повышается синтез беловых веществ, усиливается и дольше сохраняется жизнедеятельность организма, ускоряется рост и несколько замедляется старение листьев. Растения образуют мощные листья и стебли с интенсивной зеленой окраской, хорошо растут и кустятся, улучшается формирование и развитие репродуктивных органов. Избыток азота, как и недостаток пагубно влияет на растения. Они сильно кустятся, задерживает созревание растений, образуется мало зерна. При избытке азот способен накапливаться в растениях во вредных для растений и животных количествах [47].

Окисление аммония до нитратов является процессом нитрификации. Нитрификация в почве начинается при температуре +10⁰ С и усиливается с увеличением до 39⁰С. При температуре 43-45⁰С процесс останавливается. Наиболее интенсивно нитрификация протекает при влажности 60-70 % от капиллярной влагоемкости почвы, 25-30⁰С, рН 6,2-8,2 и хорошей аэрации. Процесс нитрификации осуществляется специфическими бактериями до азотистой - нитрозомонас, нитрозоспира, нитрозосустис, затем до азотной кислоты - нитрозобактером. Нитраты способны легко передвигаться по почвенному профилю с почвенной влагой. При обильном увлажнении происходит потери азота за пределы корнеобитаемого слоя, что ведет к экономическим потерям и загрязнению грунтовых вод. В засушливые периоды нитраты поднимаются вверх вместе с испаряемой влагой, обогащая верхние слои почвы азотом [48].

Содержание аммонийного азота в почве перед посевом было невысоким - 5,2мг/кг почвы в слое 0-40 см. Основную роль в питании овса играл азот нитратов (таблица 4).

Как видно из таблицы, содержание азота нитратов до посева было относительно высоким и, по градации В.Г. Черненок[50], соответствовало средней обеспеченности - 11,2 мг/кг почвы (Приложение А).

Динамика азота в течение вегетации слабо выражена. В условиях повышенного увлажнения в 2013 году отмечалась миграция нитратов. Это объясняется тем, что нитратная форма азота очень подвижна и легко передвигается по почвенному профилю вместе с влагой. В целом азотный режим был относительно благоприятным.

Таблица 4

Содержание и динамика минерального азота под посевами овса, мг/кг почвы

Калий содержится в большей степени в молодых частях растений. Он оказывает существенное влияние на жизнь растений, воздействуя на физико-химические свойства биоколлоидов, находящихся в протоплазме и стенках растительных клеток. Калий повышает степень дисперсности биоколлоидов и усиливает их гидратацию, что позволяет поддерживать организм в активном состоянии. При достаточном увлажнении растения лучше удерживают влагу, легче переносят кратковременные засухи. Калий усиливает образование сахара в листьях и их передвижение в другие органы растений.

При хорошем калийном питании усиливается зимостойкость культур, устойчивость к различным заболеваниям. Калий повышает интенсивность окислительных процессов, что приводит к увеличению содержания органических кислот в растительных тканях и сильно влияет на образование белков. При калийном голодании усиливается процесс распада белка. Это благоприятно действует на развитие патогенных грибов и бактерий. Например, мучнистая роса у зерновых хлебов. Калий стимулирует процесс фотосинтеза, активизирует работу многих ферментов. Под воздействием калия улучшается фиксация азота бобовыми культурами. Кроме того улучшаются качественные показатели культур: увеличивается содержание сахара в сахарной свекле, крахмала в картофеле. Внесение калийных удобрений увеличивает содержание водорастворимых форм калия в почве, сокращает развитие корневых гнилей, в общем, способствуя снижению инфекционного потенциала почв [47].

Обеспеченность почв калием очень высокая – 70,4 мг/100 г почвы в слое 0-20 см. Высокое содержание сохранялось и в подпахотном горизонте (таблица 5).

Таблица 5

Содержание и динамика K₂Oпод посевами овса, мг/100 г почвы

По профилю почвы содержание калия постепенно снижалось.

От посева к фазе выметывания отмечается снижение концентрации калия в почве, что объясняется особой его ролью во влажные годы при формировании большой биомассы.

3.3 Влияние удобрений на условия минерального питания овса

Внесение удобрений повышает содержание элементов питания в почве и зависит от количества внесенного удобрения, что видно из таблицы 6. Существенных различий в содержании азота нитратов по вариантам не наблюдалось. Некоторое повышение содержания азота нитратов отмечалось за счет внесения аммофоса.

Внесение удобрений существенно повышало содержание фосфора в почве, которое достигало47 мг/кг почвы.Повышение содержания подвижного фосфора наблюдалось лишь в пахотном слое почвы.

Внесенные фосфорные удобрения не оказали влияния на содержание подвижного калия. Оно оставалось стабильно высоким, в пределах 70-78 мг/100 г почвы.

Таблица 6

Влияние удобрений на содержание элементов питания перед посевом овса, мг/кг почвы

Таким образом, исследованиями установлено, что основным, сдерживающим формирование урожая фактором в 2013 году, являлся дефицит фосфора в почве. Внесение фосфорных удобрений значительно повышало содержание подвижного фосфора в почве, тем самым, улучшая условия фосфорного питания, и положительно влило на рост, развитие и продуктивность сортов овса.

3.4 Влияние условий фосфорного питания на продуктивность различных сортов овса

При возделывании овса важную роль играют основные факторы жизнедеятельности: влагообеспеченность, свет, тепло, элементы питания. Изменяя условия питания растений, можно увеличить урожай, усилить рост растений, ускорить или задержать темпы их развития. Изменить соотношение между генеративными и вегетативными органами, изменить химический состав и качество получаемых продуктов, сделать растения более стойкими против неблагоприятных внешних условий.

Наблюдения за ходом развития растений в период вегетации в 2013 году показали, что внесение фосфорных удобрений существенно повлияло на накопление сухого вещества в растениях овса, таблица 7, рисунки 4,5.

Таблица 7

Влияние фосфорных удобрений на накопление сухого вещества врастениях овса, г/100 растений

Повышение уровня фосфорного питания способствовало увеличению надземной массы овса. Наибольшее накопление сухого вещества в фазу кущения наблюдалось на варианте внесения фосфорных удобрений в дозе Р₁₅₀ кг д.в.-33,5 г/100 растений. В фазу цветения - на варианте Р₂₁₀ кг д.в., накопление сухого вещества составило 219,8 г/100 растений.

Подводя итоги по таблице 7 можно сказать, что наблюдался прирост сухого вещества при внесении фосфорных удобрений по всем вариантам.

Рисунок 4. Посевы овса сорта Мирный перед уборкой

Рисунок 5. Посевы овса сорта Арман перед уборкой урожая

Продуктивность растений – урожай семян или плодов – есть общий суммарный результат всей жизнедеятельности организма, итог сложно переплетающихся физиологических процессов. На продуктивность культур оказывают влияние многие факторы: режим питания, почвенно-климатические факторы, влагообеспеченность, температурный режим и другие.

Среди всех факторов жизни растений минеральное питание является наиболее доступным для регулирования. По подсчетам специалистов, на 50% рост урожайности определяется применением удобрений.

В наших опытах, основным фактором, оказавшим влияние на условия почвенного питания и продуктивность овса, являлось внесение удобрений.

Результаты исследований по влиянию удобрений на продуктивность овса представлены в таблице 8, рисунки 6,7.

Таблица 8

Влияние удобрений на продуктивность различных сортов овса, ц/га

Продолжение таблицы 8

Рисунок 6. Продуктивность сортов овса контрольного варианта

Рисунок 7. Продуктивность сортов овса на фоне Р оптимум

Еще более сорта различались по отзывчивости на удобрения. Самую высокую отзывчивость на удобрения – до 25%, показал сорт «Мирный» (рисунок 7).

Рисунок 8. Продуктивность овса сорта Мирный контрольного варианта и фона Р оптимум

Прибавки от фосфорных удобрений достигали 7 ц/га, но самым эффективным следует считать вариант с внесением Р60 – 6,8 ц. На этом фоне содержалось 31 мг Р₂О₅. Остальные варианты не имели преимуществ. Сорт «Арман» не реагировал на улучшение условий питания. Прибавка от Р60 - 2,8 ц, ниже НСР.

Таким образом, исследованиями установлено, что различные сорта овса предъявляют разные требования к условиям минерального питания и по разному реагируют на внесение фосфорных удобрений, что подтверждает целесообразность дальнейших исследований в этом направлении.