Способ определения дозы азотной подкормки сельскохозяйственных растений
Владельцы патента RU 2453097:
Государственное научное учреждение Донской зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ Донской НИИСХ Россельхозакадемии) (RU)
Изобретение относится к области сельского хозяйства и агрохимии. Способ включает определение портативным прибором для листовой диагностики фактического уровня содержания хлорофилла в листьях с учетом сортовых особенностей. Определяют оптимальное значение уровня содержания хлорофилла в листьях и количество килограммов действующего вещества азотного удобрения (К), соответствующее 1 условной единице содержания хлорофилла в листьях. По разнице между его оптимальным и фактическим значениями (Р) судят о необходимости внесения азотной подкормки, а дозу (N) рассчитывают по формуле: N=K×P, где К - количество килограммов действующего вещества азотного удобрения, соответствующее 1 условной единице содержания хлорофилла в листьях; Р - разница между оптимальным и фактическим значениями уровня содержания хлорофилла в листьях, в условных единицах. Способ позволяет повысить оперативность определения дозы азотной подкормки в полевых условиях. 4 табл., 3 пр.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к агрохимии, и может быть использовано при разработке технологии комплексного удобрения сельскохозяйственных культур.
Известен способ определения норм летних азотных подкормок, включающий измерение величины листовой поверхности растения, начиная с фазы «третий лист», фиксацию по этим измерениям начала и конца периода ее максимального роста, за этот же период измерение суммы осадков, суммы радиационного баланса, влажность корнеобитаемого слоя почвы в начале и в конце этого же периода и расчет нормы азотной подкормки по формуле (Авторское свидетельство СССР №14556045, МПК А01С 21/00, опубл. 07.02.1989, бюл. №5).
Недостатком данного способа является его трудоемкость по причине сбора очень многих параметров, в том числе и радиационных, большая длительность периода для сбора информации, наличие специальных приборов, требующих для своего применения специальных знаний у обслуживающего персонала.
Известен способ определения норм азотной подкормки, включающий расчет выноса азота запрограммированным урожаем и определение его расхода по фазам развития растений, дополнительное определение в процессе вегетации величины водопотребления за каждую фазу и определение расхода азота согласно зависимости: N=Каз·Е, где Каз - коэффициент использования азота на единицу водопотребления; Е - водопотребление, мм, с последующим внесением этой израсходованной дозы (Авторское свидетельство СССР №1210734, МПК А01G 25/00, опубл. 15.02.1986, бюл. №6).
Недостатком способа является необходимость определения плановой урожайности, кроме того, способ очень специфичен и предназначен в основном для укосных злаковых кормовых трав.
Известен способ экспресс-диагностики азотного питания растений с использованием модельного образца портативного устройства «Спектролюкс» для определения потребности растений в азотной подкормке в производственных условиях, включающий определение концентрации хлорофилла в листьях растений по интенсивности его флуоресценции и светопроницаемости листовых пластинок, а потребность в азотном питании устанавливают в зависимости от соотношения флуоресценции хлорофилла листа и его светопроницаемости, при величине пропускания менее 1±0,01 подкормка необходима, при пропускании, равном 1±0,01 и более, подкормка не требуется, при показателях пропускания менее 1±0,01 дается заключение о необходимости срочного внесения азотного удобрения в дозах до 60-90 кг/га действующего вещества (Патент РФ №2381644, МПК А01G 7/00, опубл. 20.02.2010).
Недостатком данного способа является то, что по результатам листовой диагностики в описательной части рекомендуется внесение дозы действующего вещества азотного удобрения с очень большим интервалом значений: 60-90, независимо от культуры, сорта и фазы развития растения, что в настоящее время совершенно недопустимо по агрономическим, экономическим и экологическим нормативам.
Известен способ определения доз азотной подкормки (N) по показателям фактического и оптимального содержания азота в органах растения, включающий определение дозы азота, принятой в производственных условиях (Н), оптимального содержания азота в органах растений (Сопт), фактического содержания азота (Сфакт) и расчет дозы азота (N) по формуле: NН*(Сфакт/Сопт) (Марчук И.У., Макаренко В.М., Розстальный В.Э., Савчук А.В. - Питание озимых культур в весенне-зимний период вегетации. В статье приведены данные академика Н.М.Городнего о рекомендательных дозах азотных подкормок и способе их расчета. (Найдено в Internet:
http://www.dobriva.com.ua/ru/article/theoretic/Pitanie_ozimih_kultur_v_vesenne_zimniy_period_vegetatsii.html.
сайт ДП «Агроцентр ЕвроХим-Украина», 30.11.2011.)
Недостатки способа следующие:
- в основе метода лежит химическая диагностика минерального питания растений, которая во временном аспекте является достаточно долгой и громоздкой - 5 дней, за этот период времени норма потребности растения в азотном питании уже может измениться;
- для квалифицированной диагностики требуется специально обученный коллектив лаборантов из 2-3 человек, набор химических реактивов;
- показатель Н - доза азота, принятая в производственных условиях - не учитывает особенности различных сортов и гибридов сельскохозяйственных культур к условиям азотного питания.
Известен способ определения дозы азотной подкормки по показаниям листовой диагностики уровня азотного питания растений, полученных с помощью портативного прибора «N-тестер» в полевых условиях, включающий измерение фактического уровня содержания хлорофилла в листьях и расчетного уровня содержания хлорофилла путем вычитания от фактического значения расчетного поправочного коэффициента специфических особенностей сорта в зависимости от фаз вегетации, расчет планируемой урожайности и последующего определения дозы азота по табличным или графическим данным (Точное внесение азотных удобрений:/Обобщенные рекомендации по использованию прибора N-тестер на посевах зерновых культур под общей редакцией Ю.Ф.Осипова КНИИСХ, М.И.Зазимко КГАУ, О.П.Захаровой, А.В.Поздеева, А.Б.Хорошкина, С.Г.Гришай/ - Краснодар, ООО «Гидро Агри Рус» - Краснодар: Кн. Изд-во Е.Батоговой, 2003, стр.11.) - прототип.
Недостатком данного способа является то, что он основан на сравнении двух неравнозначных показателях: биологическом фактическом и расчетном уровнях содержания хлорофилла в листьях, кроме того, он трудоемок, так как для определения планируемой урожайности дополнительно требуется предварительная диагностика обеспеченности почвы фосфором и калием, а для засушливых районов необходимо еще учитывать и запасы продуктивной влаги, иначе их недостаток может явиться лимитирующим фактором в продукционном процессе и определенная данным способом доза азота может оказаться избыточной.
Задача изобретения - повышение объективности, точности и оперативности определения дозы азотной подкормки в полевых условиях.
Поставленная задача достигается тем, что дополнительно определяют оптимальное значение уровня содержания хлорофилла в листьях растений и количество килограммов действующего вещества азотного удобрения (К), соответствующего 1 условной единице показаний прибора содержания хлорофилла в листьях, о необходимости внесения азотной подкормки судят по разнице между оптимальным и фактическим значениями уровня содержания хлорофилла в листьях (Р), а дозу (N) рассчитывают по формуле:
N=К×Р,
где К - количество килограммов действующего вещества азотного удобрения, соответствующего 1 условной единице содержания хлорофилла в листьях,
Р - разница между оптимальным и фактическим значениями уровня содержания хлорофилла в листьях, в условных единицах.
Способ основан на биологической закономерности: концентрация хлорофилла в листьях растений различна и зависит от культуры, сорта, фазы развития растения и внешних факторов условий выращивания, но не может быть выше генотипической оптимальной величины.
Уровень содержания хлорофилла в листьях и содержание общего азота в растениях по фазам вегетации находятся в тесной корреляционной зависимости. На основе этой экспериментально выявленной авторами корреляции разработан заявляемый способ определения азотной подкормки, учитывающий биологические потребности сельскохозяйственных культур.
Способ осуществляют следующим образом.
Измерение уровня содержания хлорофилла в листьях осуществляют серийным портативным прибором для листовой диагностики «N-тестер». Согласно инструкции прибор показывает значение уровня содержания хлорофилла в листьях растений в условных единицах. Этот известный прием использования портативного прибора для листовой диагностики по прямому назначению является общим с прототипом.
В полевых условиях производят измерение фактического уровня содержания хлорофилла в листьях растений. Фиксируют данные фактического уровня содержания хлорофилла в листьях в трехкратной повторности. Определяют его среднее фактическое значение.
В полевых условиях дополнительно измеряют и оптимальное значение уровня содержания хлорофилла в листьях. Для получения данных по оптимальному уровню растения того же сорта выращивают на опытных делянках в условиях бездефицитного азотного питания (растения не испытывают недостатка в азоте). Это показание уровня содержания хлорофилла в листьях принимают за биологически оптимальное значение для сорта в конкретной фазе.
Определяют соответствие 1 условной единице показаний прибора, при измерении уровня содержания хлорофилла в листьях, количеству килограммов действующего вещества азотного удобрения (К).
Для сохранения результатов проведенных полевых опытов для растений, выращенных в условиях бездефицитного питания, составляют нормативную таблицу оптимального уровня содержания хлорофилла в листьях для разных сортов по фазам вегетации и соответствие 1 условной единице показаний прибора уровня содержания хлорофилла в листьях количеству килограммов действующего вещества азотного удобрения. Данные нормативной таблицы используют в последующие годы.
По разнице между оптимальным и фактическим значениями уровня содержания хлорофилла в листьях (Р) судят о необходимости внесения азотной подкормки, а дозу (N) рассчитывают по формуле:
N=K×P,
где К - количество килограммов действующего вещества азотного удобрения, соответствующего 1 условной единице содержания хлорофилла в листьях;
Р - разница между оптимальным и фактическим значениями уровня содержания хлорофилла в листьях, в условных единицах.
Отсутствие разницы между оптимальным и фактическим значениями уровня содержания хлорофилла в листьях дает основание для объективного заключения о том, что азотная подкормка растениям не требуется.
Технический результат достигается за счет применения новых показателей:
- оптимального уровня содержания хлорофилла в листьях растения, определенного по показаниям прибора «N-тестер», в условных единицах;
- определение количества килограммов действующего вещества азотного удобрения, соответствующего 1 условной единице показаний прибора «N-тестер» уровня содержания хлорофилла в листьях.
В заявляемом способе вывод о необходимости внесения азотной подкормки делают на основании сравнения двух объективных биологических показателей растения: фактического и оптимального уровней содержания хлорофилла в листьях, которые определяют по показаниям прибора «N-тестер» в одинаковом измерении - в условных единицах, а в прототипе сравнивают фактический уровень, определенный прибором «N-тестер», с расчетным уровнем. Патентные исследования показали, что в известных способах определения дозы азотной подкормки для сельскохозяйственных растений, заявляемые показатели и формула расчета не применялись.
Примеры конкретного выполнения способа.
Пример 1. Необходимо определить дозу азотной подкормки для озимой пшеницы сорта Престиж в фазу выход в трубку, посеянной по пару.
Листовую диагностику осуществляли портативным прибором «N-тестер». В полевых условиях было произведено измерение фактического уровня содержания хлорофилла в листьях растений в трехкратной повторности. Измерения фактического уровня содержания хлорофилла в листьях показали: 602, 590, 597 условных единиц, среднее - 595 условных единиц.
По показаниям этого же прибора для озимой пшеницы сорта Престиж в фазу выход в трубку, выращенной в условиях бездефицитного азотного питания, определен оптимальный уровень содержания хлорофилла в листьях - 635 условных единиц. Определено соответствие 1 условной единице показаний прибора «N-тестер» уровня содержания хлорофилла в листьях количеству килограммов действующего вещества азотного удобрения. Для пшеницы сорта Престиж 1 условной единице показаний прибора уровня содержания хлорофилла в листьях соответствует 0,41 кг действующего вещества азотного удобрения (К).
Разница между оптимальным и средним фактическим значениями уровня содержания хлорофилла в листьях (Р) составляет: 634-595=39 условных единиц. Следовательно, до оптимального значения уровня содержания хлорофилла в листьях не хватает 39 условных единиц.
На этом основании было сделано заключение о том, что растениям необходима азотная подкормка. Дозу азотной подкормки (N) рассчитывали по формуле: N=К×Р=0,41×39=15,9 кг д.в./га, что соответствует 47 кг/га аммиачной селитры в физическом весе.
Вывод: для оптимального роста, развития и получения максимального урожая растениям озимой пшеницы сорта Престиж в фазе выход в трубку требуется азотная подкормка из расчета 47 кг на 1 гектар.
Данные по расчетам дозы азотной подкормки для пшеницы других сортов в разные фазы их развития приведены в таблицах: таблица 1 - в фазе выход в трубку; таблица 2 - в фазе колошение.
Доза азотной подкормки пшеницы в фазе выход в трубку в зависимости от сорта
| Таблица 1 | |||||
| Название сорта пшеницы | Оптимальное значение уровня содержания хлорофилла в листьях (в условных единицах показаний прибора «N-тестер») | Среднее фактическое значение уровня содержания хлорофилла в листьях (в условных единицах показаний прибора «N-тестер») | Разница между оптимальным и фактическим значениями (в условных единицах показаний прибора «N-тестер») | Кол-во кг д.в. азотного удобрения, соответствующее 1 условной единице показаний прибора «N-тестер» содержания хлорофилла в листьях | Доза азотной подкормки, кг д.в./га |
| Тарасовская остистая | 622 | 551 | 71 | 0,40 | 28,4 |
| Престиж | 634 | 595 | 39 | 0,41 | 16,0 |
| Родник тарасовский | 621 | 567 | 54 | 0,41 | 22,1 |
| Северодонецкая юбилейная | 605 | 512 | 93 | 0,42 | 39,1 |
| Донская безостая | 604 | 562 | 42 | 0,46 | 19,3 |
Доза азотной подкормки пшеницы в фазе колошение в зависимости от сорта
| Таблица 2 | |||||
| Название сорта пшеницы | Оптимальное значение уровня содержания хлорофилла в листьях (в условных единицах показаний прибора «N-тестер») | Среднее фактическое значение уровня содержания хлорофилла в листьях (в условных единицах показаний прибора «N-тестер») | Разница между оптимальными фактическим значениями (в условных единицах показаний прибора «N-тестер») | Кол-во кг д.в. азотного удобрения, соответствующее 1 условной единице показаний прибора «N-тестер» содержания хлорофилла в листьях | Доза азотной подкормки, кг д.в./га |
| Тарасовская остистая | 595 | 579 | 16 | 0,80 | 12,8 |
| Престиж | 570 | 550 | 20 | 0,70 | 14,0 |
| Родник тарасовский | 570 | 558 | 12 | 0,93 | 11,2 |
| Северодонецкая юбилейная | 553 | 541 | 12 | 0,78 | 9,4 |
| Донская безостая | 553 | 541 | 12 | 0,78 | 9,4 |
Пример 2. Необходимо определить дозу азотной подкормки для подсолнечника сорта (гибрида) Арена в фазе 3 пары листьев.
Листовую диагностику осуществляли портативным прибором «N-тестер». В полевых условиях было произведено измерение фактического уровня содержания хлорофилла в листьях растений в трехкратной повторности. Измерения фактического уровня содержания хлорофилла в листьях показали: 484, 500, 496 условных единиц, среднее - 493 условных единиц.
По показаниям этого же портативного прибора для подсолнечника сорта (гибрида) Арена в фазе 3 пары листьев, выращенных в условиях бездефицитного азотного питания, определен оптимальный уровень содержания хлорофилла в листьях - 552 условной единицы.
Определено соответствие 1 условной единице показаний прибора «N-тестер» содержания хлорофилла в листьях количеству килограммов действующего вещества азотного удобрения. Для подсолнечника гибрида Арена 0,5 кг действующего вещества азотного удобрения (К) соответствует 1 условной единице уровня содержания хлорофилла в листьях.
Разница между оптимальным и средним фактическим значениями уровня содержания хлорофилла в листьях (Р) составляет: 552-493=59 условных единиц. Следовательно, до оптимального уровня не хватает 59 условных единиц. На этом основании было сделано заключение о том, что растениям необходима азотная подкормка. Дозу азотной подкормки (N) рассчитывали по формуле:
N=К×Р=0,5×59=29,5 кг д.в./га, что соответствует 86,7 кг/га аммиачной селитры в физическом весе.
Вывод: для оптимального роста, развития и получения максимального урожая растениям подсолнечника гибрида Арена в фазе 3 пары листьев требуется азотная подкормка из расчета 86,7 кг аммиачной селитры на 1 гектар.
Данные по расчету дозы азотной подкормки для подсолнечника других сортов в фазе 3 пары листьев приведены в таблице 3.
Доза азотной подкормки подсолнечника в фазе 3 пары листьев в зависимости от сорта
| Таблица 3 | |||||
| Название сорта (гибрида) подсолнечника | Оптимальное значение уровня содержания хлорофилла в листьях (в условных единицах показаний прибора «N-тестер») | Среднее фактическое значение уровня содержания хлорофилла в листьях (в условных единицах показаний прибора «N-тестер») | Разница между оптимальным и фактическим значениями (в условных единицах показаний прибора «N-тестер») | Кол-во кг д.в. азотного удобрения, соответствующее 1 условной единице показаний прибора «N-тестер» содержания хлорофилла в листьях | Доза азотной подкормки, кг д.в./га |
| Арена | 552 | 493 | 59 | 0,5 | 29,5 |
| Опера | 480 | 417 | 63 | 0,3 | 18,9 |
| Брио | 561 | 522 | 39 | 0,4 | 15,6 |
| Роки | 523 | 480 | 43 | 0,5 | 21,5 |
| Ферти | 543 | 502 | 41 | 0,4 | 16,4 |
Пример 3. Необходимо определить дозу азотной подкормки для кукурузы сорта (гибрида) Фалькон в фазе 5-7 листьев.
Листовую диагностику осуществляли портативным прибором «N-тестер». В полевых условиях было произведено измерение фактического уровня содержания хлорофилла в листьях растений в трехкратной повторности. Измерения фактического уровня содержания хлорофилла в листьях показали: 277, 275, 268 условных единиц, среднее - 273 условной единицы.
По показаниям того же прибора для кукурузы сорта (гибрида) Фалькон в фазе 5-7 листьев, выращенных в условиях бездефицитного азотного питания, определен оптимальный уровень содержания хлорофилла в листьях - 318 условных единиц. Определено соответствие 1 условной единице показаний прибора «N-тестер» содержания хлорофилла в листьях количеству килограммов действующего вещества азотного удобрения. Для кукурузы гибрида Фалькон 0,38 кг действующего вещества азотного удобрения (К) соответствует 1 условной единице уровня содержания хлорофилла в листьях. Разница между оптимальным и средним фактическим значениями уровня содержания хлорофилла в листьях (Р) составляет: 318-273=45 условных единиц. Следовательно, до оптимального уровня не хватает 45 условных единиц. На этом основании было сделано заключение о том, что растениям необходима азотная подкормка. Дозу азотной подкормки (N) рассчитывали по формуле: N=К×Р=0,38×45=17,1 кг д.в./га, что соответствует 50,3 кг/га аммиачной селитры в физическом весе.
Вывод: для оптимального роста, развития и получения максимального урожая растениям кукурузы гибрида Фалькон в фазе 5-7 листьев требуется азотная подкормка из расчета 50,3 кг аммиачной селитры на 1 гектар.
Данные по расчету дозы азотной подкормки для кукурузы разных сортов в фазе 5-7 листьев приведены в таблице 4.
Доза азотной подкормки кукурузы в фазе 5-7 листьев в зависимости от сорта
| Таблица 4 | |||||
| Название сорта (гибрида) кукурузы | Оптимальное значение уровня содержания хлорофилла в листьях (в условных единицах показаний прибора «N-тестер») | Среднее фактическое значение уровня содержания хлорофилла в листьях (в условных единицах показаний прибора «N-тестер») | Разница между оптимальным и фактическим значениями (в условных единицах показаний прибора «N-тестер») | Кол-во кг д.в. азотного удобрения, соответствующее 1 условной единице показаний прибора «N-тестер» содержания хлорофилла в листьях | Доза азотной подкормки, кг д.в./га |
| Фалькон | 318 | 273 | 45 | 0,38 | 17,1 |
| Делитоп | 246 | 169 | 77 | 0,25 | 19,3 |
| Некта | 291 | 152 | 139 | 0,20 | 27,8 |
| Аробаз | 278 | 238 | 40 | 0,36 | 14,4 |
| Фурио | 310 | 262 | 48 | 0,48 | 23,0 |
Преимущества способа. Способ позволяет в полевых условиях объективно и точно, с учетом биологических и сортовых особенностей растений, определять дозу азотной подкормки. Заявляемый способ позволяет учитывать комплекс особенностей в системе почва-растение.
Азотные удобрения по стоимости их приобретения, транспортировке и внесению занимают до 40% в себестоимости продукции растениеводства. В настоящее время при использовании точечных технологий возделывания сельскохозяйственных культур разработка способов определения дифференцированных доз азотной подкормки, как в экономическом, так и в экологическом аспектах, является приоритетной задачей.
Способ определения дозы азотной подкормки сельскохозяйственных растений, включающий определение фактического уровня содержания хлорофилла в листьях с учетом сортовых особенностей портативным прибором для листовой диагностики, отличающийся тем, что определяют оптимальное значение уровня содержания хлорофилла в листьях и количество килограммов действующего вещества азотного удобрения (К), соответствующее 1 условной единице содержания хлорофилла в листьях, по разнице между его оптимальным и фактическим значениями (Р) судят о необходимости внесения азотной подкормки, а дозу (N) рассчитывают по формуле:
N=K·P,
К - количество килограммов действующего вещества азотного удобрения, соответствующее 1 условной единице содержания хлорофилла в листьях;
Р - разница между оптимальным и фактическим значениями уровня содержания хлорофилла в листьях, в условных единицах.
