Методы исследования, применяемые в научной агрономии

36. Методы исследования, применяемые в научной агрономии.

Специальные методы. К специальным методам исследований относятся те, которые применяют в научной агрономии, поэтому их еще называют конкретно-научными. В эту группу входят лабораторный, вегетационный, лизиметрический, вегетационно-полевой, полевой, экспедиционный методы. Каждый из них можно использовать совместно с другими специальными и общенаучными методами.

Лабораторный метод используют для анализа растений и среды их обитания в лабораторных условиях для изучения взаимодействий растений с внешней средой, обмена веществ в растениях, оценки качества урожая, исследования физических, химических, микробиологических свойств почвы и т. д.

Без лабораторного метода исследований нельзя обойтись при проведении вегетационных и полевых опытов, его используют при выборе земельной площади для опытных участков, при планировании и проведении опытов. Лабораторный метод сопутствует другим специальным методам исследований.

Вегетационный метод — исследование растений, выращиваемых в сосудах в стеклянных домиках при строго контролируемых условиях внешней среды сроком от нескольких дней до нескольких месяцев. С многолетними растениями исследования можно проводить несколько лет. Основная цель вегетационного метода — изучать влияние отдельных факторов жизни растений, сущность процессов, которые происходят в растении, в почве и в системе почва — растение.

Вегетационный метод позволяет поддерживать в соответствии с программой исследований различные условия — влажность, обеспеченность питательными элементами, pH раствора, освещение, температуру и т. д. Однако результаты вегетационного метода нельзя непосредственно переносить на производственные условия. Влияние отдельных факторов жизни на продуктивность растений можно детально изучать лишь в природных условиях, т. е. в поле. Поскольку в вегетационных опытах условия среды четко регулируются, то количество вегетационных периодов, т. е. повторностей во времени, можно сократить до минимума.

Вегетационный метод нередко используют параллельно с полевым.

С помощью этого метода изучают роль воды в питании растений, явления фотопериодизма и т. д. В вегетационных домиках можно сравнивать плодородие различных почв и эффективность выращивания на них сельскохозяйственных культур при одинаковых условиях.

Вегетационный метод имеет и недостатки. В вегетационных сосудах нет всех горизонтов почвы, которые свойственны полю, нет подпочвы и тех особенностей водного режима, которые складываются на полях под открытым небом. Часто в сосудах питательным субстратом служат песок, гравий, вода и т. п. Из-за этого вегетационный опыт не позволяет ответить на вопрос, как будет влиять изучаемый фактор на урожайность растений в полевых условиях. Еще один из недостатков — значительные материальные затраты на сооружение вегетационных домиков и их оборудование.

Лизиметрический метод — исследование растений и свойств почвы в поле для изучения баланса влаги и элементов питания. Такие исследования проводят в очень больших сосудах — лизиметрах, которые периодически взвешивают. Жизнь растений и свойства почвы изучают непосредственно в поле, где лизиметры устанавливают в выкопанные ямы так, чтобы надземная часть растений находилась в тех же условиях, что и у окружающих растений. Дно лизиметра имеет отверстие, через которое собирают промывные воды в специальные поддоны для химических анализов.

В зависимости от целей исследований и размера самих растений высота почвы в лизиметрах может колебаться от 0,25 до 2 м, но чаще всего 1,0—1,5 м. По способу наполнения почвой различают два типа лизиметров: с насыпной почвой, т. е. с нарушением ее естественного сложения, и с естественным строением, когда в лизиметр вставляют монолит, вырезанный из почвы. В насыпные лизиметры почву насыпают по горизонтам, просеивая, смешивая и уплотняя ее до естественного объема. В зависимости от задач опыта лизиметры могут быть с растениями или без них (т. е. с черным паром).

Лизиметры делают из бетона (на 1—2 м3 почвы) или из металла (диаметром 20—100 см), иногда используют металлические лейки диаметром до 50см. Для периодического взвешивания в верхней части делают отверстия или ушки, за которые их поднимают.

Для удобства собирания промывных вод под лизиметрами оборудуют освещенные коридоры. Независимо от конструкции лизиметров их размещают возле лабораторий отдельными группами в соответствии с тематикой исследований.

С использованием лизиметрического метода изучают следующие основные вопросы: динамика влажности почвы; передвижение атмосферных осадков и увлекаемых ими питательных веществ сквозь почву; состав воды, которая фильтруется через почву; вымывание минеральных солей из почвы и удобрений; потери питательных элементов в процессе многолетнего удобрения; транспирация и испарение влаги почвой; водопроницаемость различных почв и др.

Несмотря на то что лизиметрические исследования проводят в поле, их условия еще не очень близки к полевым. Для устранения этого недостатка используют вегетационно-полевой метод.

Вегетационно-полевой метод — исследование растений непосредственно в поле в металлических цилиндрах, т. е. в сосудах без дна. Этот метод является промежуточным между вегетационным и полевым.

Почва в цилиндрах отделена от почвы поля лишь сбоку, а снизу она контактирует с почвой в естественном состоянии или подпочвой. Такие цилиндры можно устанавливать не только на специально выделенных площадках, но и непосредственно на полях, где выращивают определенные культуры, на различных агрофонах, на почвах различного типа, на участках с различной экспозицией и крутизной склонов и т. п.

С помощью вегетационно-полевого метода изучают эффективность удобрений, плодородие генетических горизонтов почвы, моделируют условия почвенной среды. Для опытов используют металлические цилиндры высотой от 0,3 до 1,0м. Их закапывают или забивают так, чтобы верхняя часть цилиндра была на 10см выше уровня почвы. Повторность должна быть, как минимум, 3-кратной. В контрольных вариантах создают такие условия, как и в поле, где установлены лизиметры. Таким образом, влияние факторов жизни растений изучают в условиях, близких к естественным.

Вегетационно-полевой метод применяют также в селекционной работе, агрометеорологии, земледелии и растениеводстве, где моделируют необходимые условия почвенной среды. А если использовать еще и передвижные климатические камеры из полиэтиленовой пленки, то можно моделировать и различные погодные условия в разные фазы развития растений, уменьшая отрицательное влияние погоды на формирование урожая.

Одно из преимуществ вегетационно-полевого метода заключается в том, что для его использования нет необходимости в специальных помещениях (вегетационных домиках, теплицах, фитотронах). Однако детальное изучение культур в естественных условиях возможно лишь при использовании полевого метода.

Полевой метод — это проведение полевых опытов (экспериментов). Основной метод научной агрономии, ибо с его помощью связываются теоретические исследования с практическими.

На основе полевых экспериментов разрабатывают рекомендуемые агроприемы, технологии и испытывают сорта для сельскохозяйственного производства.

Основная задача полевого метода — выявление достоверных различий между вариантами опытов, количественная оценка влияния факторов жизни на урожайность растений и качество продукции. Почти все важные научные проблемы агрономической науки решаются с помощью полевого метода исследований. Например, глубину, сроки и способы обработки почвы изучают непосредственно в поле. Так же изучают технологии выращивания экологически чистой продукции, структуру посевных площадей, лучшие предшественники, способы и нормы орошения, мероприятия по борьбе с водной и ветровой эрозией почв, по коренной мелиорации почв, эффективность органических и минеральных удобрений и т. п. Несмотря на то что полевой метод - основной в научной агрономии, его не следует противопоставлять другим специальным и общенаучным методам. Эффективность полевого метода значительно повышается в сочетании с другими методами, выбор которых определяется программой исследований.

Экспедиционный метод используют для изучения и обобщения агрономических вопросов непосредственно на производстве с помощью обследования посевов культур (и сортов).

Основные цели экспедиционных исследований: выяснение причин полегания культур, гибели озимых и многолетних трав; изучение условий выращивания высоких и низких урожаев сельскохозяйственных культур в отдельных хозяйствах, в районе или области; изучение причин ухудшения или улучшения качества продукции; определение содержания в продукции пестицидов, радионуклидов и нитратов, которое превышает допустимые нормы, и др.

Экспедиционный метод используют для почвенных обследований. При этом копают почвенные разрезы, описывают их, берут образцы почвы для физических и химических анализов. С помощью геологических буров определяют уровень грунтовых вод, что имеет большое значение для выяснения гадрологических условий на отдельных полях и в севооборотах в целом. Подобные исследования периодически проводят научные учреждения в пределах региона, который они обслуживают, их могут проводить и специалисты вузов.

54. Торф и его свойства. Использование в сельском хозяйстве.

Торф (нем. Torf), горючее полезное ископаемое, образующееся в процессе естественного отмирания и неполного распада болотных растений в условиях избыточного увлажнения и затрудненного доступа воздуха. От почвенных образований торф принято отличать по содержанию в нём органических соединений (не менее 50% по отношению к абсолютно сухой массе)

Слаборазложившийся торф – отличный фильтрующий материал. Торф поглощает и удерживает значительные количества влаги, аммиака, катионов (особенно тяжелых металлов). Коэффициент фильтрации торфа изменяется в пределах нескольких порядков.

Принцип образования торфяной залежи представлен в следующей схеме:

Торф – драгоценный дар природы, грамотное и рациональное его использование (помимо топливного сырья) открывает неисчерпаемые возможности в агропромышленном комплексе и садоводстве.

Торф – органическая порода, образующаяся в результате биохимического процесса разложения (отмирания и неполного распада) болотных растений при повышенной влажности и недостатке кислорода.

Внесение торфа – оптимальный способ улучшения характеристик почвы: пористости, плотности, воздухоёмкости, влагоёмкости, микробиологического и питательного состояния грунта. Торф оздоравливает почву, оптимизирует содержание нитратов в выращиваемой продукции, препятствует накоплению в растениях тяжелых металлов и других вредных веществ, ослабляет воздействие попадающих в почву ядохимикатов. Перегной, образующийся в почве при длительном внесении торфа, препятствует вымыванию легкорастворимых удобрений.

Торф содержит:

Растительные волокна, улучшающие водно-воздушное состояние почвы

Гуминовые кислоты, активирующие рост растений

Элементы минерального питания – азот, калий, фосфор, кальций, железо, магний, микроэлементы.

По условиям образования торф делится на верховой, переходной и низинный.

Верховой торф, состоящий из остатков сфагновых мхов, пушицы, багульников, характеризуется: низкой зольностью, высокой теплотворной способностью, высокой влагоемкостью (от 600 до 1200%), повышенной кислотностью, низкой степенью разложения. Сочетание высокой влагоёмкости и воздухоёмкости постоянно поддерживает оптимальное соотношение воды и воздуха в почве.

Верховой торф используется в качестве мульчи. Применяется при посадках клубники, земляники, цветов, других культур и зеленых насаждений, хорошо утепляет почву и корневую систему растений. Используется в качестве подстилки в местах содержания домашних животных и птицы, очищает и оздоравливает воздух, способствует профилактике различных заболеваний.

Низинные и переходные торфа используют в качестве плодородного грунта со средне- и слабокислой реакцией, в качестве компонента для приготовления растительных смесей, для мульчирования – обкладывания приствольных кругов растений или с целью снизить испарения влаги, уменьшить перепады температуры, воспрепятствовать прорастанию сорняков, предупредить образование почвенной корки. Применяются при посадке древесно-кустарниковой растительности и цветов, идеальный материал для создания и ремонта газонов.

82. Биологические особенности люцерны посевной. Технология возделывания и уборки на зеленую массу. Люцерна в орошаемом земледелии.

Люцерна посевная (синяя) – многолетнее, сильно кустистое растение, с прямыми ветвистыми стеблями – 80-100см и более, корень стержневой, с мощно разветвленными боковыми корнями до 5м в почву. Трехлетняя люцерна оставляет в почве до 300кг азота.

Люцерна посевная отличается высокой потенциальной урожайностью, быстро отрастает весной и после укосов. Она отличается уникальной укосностью, в Средней Азии при орошении может выдерживать до семи укосов за сезон. В посевах держится до 10 лет и более, наилучшего развития достигает на 2-3 годы жизни. Влаголюбива, но недостаток влаги переносит легче, чем клевер луговой.

Люцерна посевная – солнцелюбивое растение длинного светового дня, семена прорастают при 2-3°С, оптимальная температура для роста и развития – 18-20°С, всходы переносят небольшие ранневесенние заморозки и резкие колебания температуры. Транспирационный коэффициент = 700-900ед. Люцерна посевная не переносит кислые почвы (при рН ниже 5 – клубеньки не образуются). Люцерна посевная хорошо растет на плодородных рыхлых, водопроницаемых субпесчанных и суглинистых почвах. Она не выносит длительного затопления (более 3-4 недель); в полевых севооборотах используют в течение 2-3лет, в кормовых – до 5 лет. Люцерна посевная дает 2 укоса, а при орошении – 3-4.