способ определения дозы азотной подкормки сельскохозяйственных растений

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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=К_аз·Е, где К_аз - 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 (С _опт), фактического содержания азота (С_факт) и расчет дозы азота (N) по формуле: NН*(С_факт/С _опт) (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.