СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ФОСФОРНОГО ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ Российский патент 2005 года по МПК G01N33/24 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для определения потребности в фосфорных удобрениях при выращивании зерновых и зернобобовых культур.

Известен способ диагностики и регулирования фосфорного питания растений, включающий периодическое проведение агрохимического обследования почвы и расчет доз фосфорных удобрений по результатам определения критического, минимально допустимого уровня содержания подвижного фосфора в почвенном профиле (Патент RU 2133465 С1, 6 G 01 N 33/24, А 01 С 21/00, 1997).

Недостатком известного способа является необходимость проведения дополнительных многолетних исследований для определения оптимального профиля для каждого типа почвы и длительность процедуры по выявлению потенциальной способности почвы к мобилизации подвижного фосфора, которую устанавливают посредством многократных химических вытяжек из почвенных образцов, отобранных по отдельным слоям в оптимальном для диагностирования профиле почвы, что повышает трудоемкость способа. Подвижный фосфор из почвенных образцов для каждого типа почв экстрагируют соответствующими стандартными кислотными или щелочными вытяжками, в результате в раствор переходят доступные и недоступные для растений формы фосфора, а в процессе многократного извлечения изменяются физико-химические свойства почвы. Кроме того, расчет доз фосфорных удобрений под определенную культуру и в определенный год проводят по суммарному количеству потребляемого растениями фосфора из почвы за текущую и последующую вегетации, при этом не учитывают биоклиматические факторы и фосфор, поступающий в почву при минерализации почвенного органического вещества (гумуса) и растительных остатков от предшествующей культуры, все это снижает точность диагностики и регулирования фосфорного питания растений.

Наиболее близким к предлагаемому является способ диагностики и регулирования фосфорного питания растений, включающий ежегодное проведение агрохимического обследования почвы в пахотном слое, определение содержания подвижного фосфора и обеспеченности растений фосфором для формирования планируемых урожаев путем проведения химанализов на потенциальную способность почвы к мобилизации подвижного фосфора и расчет доз применяемых фосфорных удобрений по формуле (Зверева Е.А., Бортникова Л.А., Закураев Р.X. Диагностика питания культур при орошении. - Химизация сельского хозяйства, 1990, №3, с.18-22).

Этот способ имеет ряд существенных недостатков, снижающих его точность и повышающих трудоемкость, что ограничивает его применение. Во-первых, проведение многолетних полевых опытов для каждой отдельной культуры и для каждого типа почвы для определения оптимальных уровней обеспеченности растений подвижным фосфором и проведение химанализов в каждом типе почвы соответствующими стандартными кислотными или щелочными вытяжками. Во-вторых, проведение агрохимических исследований в пахотном слое, в котором максимальное содержание подвижного фосфора наблюдается на ранних фазах развития растений, при этом учитываются доступные и недоступные для растений формы фосфора. В-третьих, использование множества условных показателей и неучет взаимозависимости почвенных процессов мобилизации или иммобилизации фосфорсодержащих соединений, и минерализации почвенного органического вещества и растительных остатков от предшествующей культуры в различных типах почв и условиях тепло- и влагообеспеченности.

Задачей данного технического решения является снижение трудоемкости и повышение точности диагностики и регулирования фосфорного питания растений путем учета фосфора, поступающего в почву при минерализации почвенного органического вещества, растительных остатков предшествующей культуры и условий тепло- и влагообеспеченности вегетационного периода.

Для достижения данного технического результата в способе диагностики и регулировании фосфорного питания растений, включающем ежегодное проведение агрохимического обследования почвы в пахотном слое, определение содержания подвижного фосфора и обеспеченности растений фосфором для формирования планируемых урожаев путем проведения химанализов на потенциальную способность почвы к мобилизации подвижного фосфора и расчет доз применяемых фосфорных удобрений по формуле, ежегодное агрохимическое обследование проводят в пахотном слое 0-20 см, дополнительно определяют содержание подвижного фосфора, поступающего в почву при минерализации почвенного органического вещества и растительных остатков от предшествующей культуры, а химанализы на потенциальную способность почвы к мобилизации подвижного фосфора проводят раствором сернокислого калия и рассчитывают дозы применяемых фосфорных удобрений по формуле:

Н={(91-55.7*Р_а-0.08685*T_s*A₂₀*d₂₀*k_d/К_с/р-0.04743*Y)}*kw, где Н - доза фосфорных удобрений, кг/га,

91 и 55.7 - константы уравнения регрессии,

P_a - содержание легкоподвижного фосфора в слое почвы 0-20 см, мг/кг,

T_s - сумма положительных среднесуточных температур почвы в период с осени - даты отбора образцов до весны - даты посева,

0.08685 - константа, учитывающая минерализацию гумуса за единицу времени из гумусово-аккумулятивного горизонта,

А₂₀ - содержание гумуса в слое 0-20 см,

d₂₀ - объемный вес почвы слоя 0-20 см,

k_d - коэффициент учета мощности гумусово-аккумулятивного горизонта и содержания в нем гумуса,

К_с/р - соотношение углерода к фосфору в почвенном органическом веществе слоя 0-20 см,

0.04743 - константа, учитывающая количество разлагаемой мортмассы, образованной из пожнивно-корневых остатков предшествующей культуры, и среднее содержание фосфора в мортмассе,

Y - урожай зерна предшествующей культуры, ц/га,

kw - комплексный коэффициент учета тепло- и влагообеспеченности вегетационного сезона.

Кроме того, для проведения химанализов на потенциальную способность почвы к мобилизации подвижного фосфора используют раствор сернокислого калия 0,027-0,033 нормальности.

Фосфорное питание в начале вегетации растений определяет весь последующий период формирования урожая, поэтому ввиду малого эффективно используемого растениями объема почвы (всего 0,4%), с производственной точки зрения на ранних фазах развития растений самым важным является содержание подвижного фосфора в пахотном слое, когда его суммарная величина еще адекватно соответствует их потребностям.

Проведение агрохимического обследования в пахотном слое 0-20 см позволяет определять только доступные для растений формы фосфора на ранних фазах их развития, которые определяют будущий урожай, благодаря чему повышается точность способа.

Дополнительное определение содержания подвижного фосфора, поступающего в почву при минерализации почвенного органического вещества и растительных остатков от предшествующей культуры, повышает точность способа, так как этот фосфор потребляется растениями в течение всего периода вегетации.

Проведение химанализов с помощью раствора сернокислого калия (K₂SО₄) позволяет извлекать фосфаты первых четырех фракций минеральных форм фосфора, образующих запас потенциально доступных для растений соединений фосфора, которые служат непосредственным источником питания растений фосфором, благодаря чему повышается точность диагностики и регулирования фосфорного питания растений.

В почвенном растворе между первыми четырьмя фракциями минеральных форм фосфора относительно легко устанавливается равновесие, все они взаимосвязаны, т.е. содержание фосфора, извлекаемого раствором K₂SО₄, является показателем растворимости всех легкодоступных для питания растений фосфорсодержащих соединений почвы. Так как содержание основных форм минерального фосфора в различных почвах неодинаково, то неодинакова и их растворимость, а следовательно, и доступность их растениям неодинакова, поэтому количество фосфора, переходящего в слабосолевую вытяжку, является универсальным диагностическим показателем для всех типов почв, а это позволяет снизить трудоемкость способа.

Кроме того, минимальное количество эмпирических показателей в формуле, учет процессов минерализации почвенного органического вещества и растительных остатков от предшествующей культуры в зависимости от ряда агрохимических параметров, учет тепло- и влагообеспеченности будущего вегетационного сезона, учет мезорельефа также повышают точность диагностики и регулирования фосфорного питания растений.

На чертеже представлен график фактического урожая (U, ц/га) сои в зависимости от доз фосфорных удобрений (Р₂О₅, кг/га) при проведении полевых опытов с внесением 0-100 кг/га дробно через 10-20 кг/га фосфорных удобрений перед посевом сои.

Почва - чернозем обыкновенный.

91 и 55.7 - константы уравнения регрессии,

Р_а=0.79 мг Р₂О₅/кг - содержание легкоподвижного фосфора в слое почвы 0-20 см,

T_s=339.6 - сумма положительных среднесуточных температур почвы в период с осени - даты отбора образцов до весны - даты посева,

0.08685 - константа, учитывающая минерализацию гумуса за единицу времени из гумусово-аккумулятивного горизонта,

А₂₀=4.87% - содержание гумуса в слое 0-20 см,

d₂₀=1.21 г/см³ - объемный вес почвы слоя 0-20 см,

k_d=1.19 - коэффициент учета мощности гумусово-аккумулятивного горизонта и содержания в нем гумуса,

к_с/р=41 - соотношение углерода к фосфору в почвенном органическом веществе слоя 0-20 см,

Y=21.9 ц/га - урожай зерна предшествующей культуры,

0.04743 - константа, учитывающая количество разлагаемой мортмассы, образованной из пожнивно-корневых остатков предшествующей культуры, и среднее содержание фосфора в мортмассе,

kw=1.01 - комплексный коэффициент учета тепло- и влагообеспеченности вегетационного сезона.

Полученные данные фактического урожая обрабатывают по методу дисперсионного анализа, определяют наименьшую существенную разницу (НСР) на 5% уровне значимости. На оси абсцисс откладывают дозу внесенных фосфорных удобрений (Р₂О₅, кг/га), на оси ординат - полученный фактический урожай (U, ц/га). По данным фактического урожая рассчитывают уравнение регрессии в форме полинома 2^ой степени (с помощью любого статистического пакета программ на персональном компьютере) и строят график этого уравнения. В нашем примере получено уравнение U=16.513+0.138727*Р-0.00103603*Р². Через соответствующую максимальному фактическому урожаю на кривой точку (Е) проводят прямую, параллельную оси ординат, до пересечения с осью абсцисс (точка М). На прямой (ЕМ) откладывают отрезок (ЕГ), равный значению НСР, и через точку (Г) проводят прямую, параллельную оси абсцисс до пересечения с кривой (точка С). Из точки (С) опускают перпендикуляр до пересечения с осью абсцисс. Точка пересечения с осью абсцисс (Д) показывает оптимальную фактическую дозу (Н) фосфорного удобрения, которая требуется сое для получения максимального урожая при заданных метеорологических и агротехнических факторах и составляет 36 кг/га.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Пример.

Для проведения проверки предлагаемого способа была выбрана Западная Сибирь, южная лесостепь. Фосфорные удобрения вносили Под сою. Почва - чернозем обыкновенный.

Агрохимическое обследование почвы на содержание подвижного фосфора проводят ежегодно осенью после уборки или весной перед посевом культур. Образцы почвы отбирают в пахотном слое 0-20 см почвенными бурами конструкции Качинского или Малькова, отобранные образцы высушивают до воздушно-сухого состояния под навесом или в термостате при температуре до 40°С. Сухие пробы измельчают напочвенной мельнице или вручную с одновременным пропусканием через сито Д 0,8-1,0 мм. Из каждой пробы на технических весах типа ВЛТК-500 с точностью до 0,1 г взвешивают навески почвы на химанализ, при этом кратность определения содержания фосфора в зависимости от механического состава почв изменяется от 3 до 4-5. Определение обеспеченности растений подвижным фосфором проводят по методу Карпинского и Замятиной с 0,03 н раствором сернокислого калия в качестве экстрагента. Дополнительно учитывают поступление доступного для растений фосфора, образующегося при минерализации почвенного органического вещества и растительных остатков от предшествующей культуры. Химанализ почвенных образцов на содержание гумуса проводят по методу Тюрина, для учета фосфора, поступающего в почву с растительными остатками, пользуются справочными материалами. В нашем примере содержание подвижного фосфора в черноземе составляет 0,79 мг Р₂О₅/кг почвы, гумуса – 4,87%. На основании полученных результатов дозу (Н) фосфорных удобрений для диагностики и регулирования фосфорного питания сои рассчитывают по формуле вручную или с помощью компьютера на платформе PC IBM под управлением операционной системы Windows версии 95 и выше, вычислительного комплекса Fedos, работающего в среде табличного процессора Excel версии 5 и выше.

Результаты проведения опыта по урожаю зерна сои приведены в таблице 1.

Результаты определения оптимальной дозы фосфорных удобрений по предлагаемому способу и полученные в полевом эксперименте приведены в таблице 2.

Таблица 1.Доза фосфорных удобрений, кг д.в./гаУрожай зерна, среднее по 3-м повторностям, ц/га016.31017.32019.84020.86020.48020.810020.3Таблица 2. ПрототипИзобретениеДоза (H) фосфорного удобрения, рассчитанная по формуле для сои, в кг/га6841Оптимальная фактическая доза фосфорного удобрения, полученная опытным путем для сои, в кг/га3636

Из приведенных в таблице 2 данных видно, что доза (H) фосфорного удобрения для сои, рассчитанная по прототипу, составляет 68 кг/га, а по изобретению - 41 кг/га. В то же время оптимальная фактическая доза фосфорного удобрения, полученная опытным путем, по фактическим данным, составляет 36 кг/га, т.е. по сравнению с прототипом разница составляет 32 кг/га, а по сравнению с изобретением - 5 кг/га, что подтверждает повышение точности предлагаемого способа. При этом ежегодное проведение минимального количества анализов, т.е. на содержание легкоподвижного фосфора, а гумуса один раз за ротацию севооборота обеспечивают снижение трудоемкости способа.

Кроме того, повышение точности определения обеспечивает повышение окупаемости килограмма фосфора, внесенного с минеральными удобрениями.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для определения потребности в фосфорных удобрениях при выращивании зерновых и зернобобовых культур. Способ включает ежегодное проведение агрохимического обследования почвы в пахотном слое. Содержание подвижного фосфора и обеспеченности растений фосфором для формирования планируемых урожаев определяется путем проведения химических анализов на потенциальную способность почвы к мобилизации подвижного фосфора, а также путем расчета доз применяемых фосфорных удобрений по формуле. Ежегодное агрохимическое обследование проводят в пахотном слое 0-20 см. Дополнительно определяют содержание подвижного фосфора, поступающего в почву при минерализации почвенного органического вещества и растительных остатков от предшествующей культуры. Химические анализы на потенциальную способность почвы к мобилизации подвижного фосфора проводят 0,027-0,033 н раствором сернокислого калия. Дозы применяемых фосфорных удобрений рассчитывают по заданной формуле. Способ позволяет снизить трудоемкость и повысить точность диагностики и регулирования фосфорного питания растений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

1. Способ диагностики и регулирования фосфорного питания растений, включающий ежегодное проведение агрохимического обследования почвы в пахотном слое, определение содержания подвижного фосфора и обеспеченности растений фосфором для формирования планируемых урожаев путем проведения химических анализов на потенциальную способность почвы к мобилизации подвижного фосфора и расчет доз применяемых фосфорных удобрений по формуле, отличающийся тем, что ежегодное агрохимическое обследование проводят в пахотном слое 0-20 см, дополнительно определяют содержание подвижного фосфора, поступающего в почву при минерализации почвенного органического вещества и растительных остатков от предшествующей культуры, а химические анализы на потенциальную способность почвы к мобилизации подвижного фосфора проводят раствором сернокислого калия и рассчитывают дозы применяемых фосфорных удобрений по формуле

Н={(91-55.7· Р_а-0.08685· Ts· A₂₀·_{d20·kd/Kc/p - -0.04743· Y)}· kw,}

где Н - доза фосфорных удобрений, кг/га;

91 и 55.7 - константы уравнения регрессии;

P_a - содержание легкоподвижного фосфора в слое почвы 0-20 см, мг/кг;

Ts - сумма положительных среднесуточных температур почвы в период с осени - даты отбора образцов до весны - даты посева;

0.08685 - константа, учитывающая минерализацию гумуса за единицу времени из гумусово-аккумулятивного горизонта;

А₂₀ - содержание гумуса в слое 0-20 см;

d₂₀ - объемный вес почвы слоя 0-20 см;

k_d - коэффициент учета мощности гумусово-аккумулятивного горизонта и содержания в нем гумуса;

K_с/Р - соотношение углерода к фосфору в почвенном органическом веществе слоя 0-20 см;

0.04743 - константа, учитывающая количество разлагаемой мортмассы, образованной из пожнивно-корневых остатков предшествующей культуры, и среднее содержание фосфора в мортмассе;

Y - урожай зерна предшествующей культуры, ц/га;

kw - комплексный коэффициент учета тепло- и влагообеспеченности вегетационного сезона.