Особливості та методика проведення вегетаційних дослідів із ґрунтовими культурами

Ґрунтові культури є однією з найпоширеніших модифікацій вегетаційного досліду і найближче стоять за умовами вирощування до польових дослідів. Переваги вегетаційного досліду з ґрунтовими культурами порівняно з польовим дослідом полягають у можливості: 1) досягнення шляхом перемішування повної однорідності ґрунту в усіх посудинах, що дозволяє уникнути значного розходження між повторностями, які в польовому досліді часто трапляються у зв'язку з строкатістю родючості ґрунту; 2) усунути вплив на результати експерименту несприятливих погодних умов; 3) підтримувати однакову вологість ґрунту в усіх варіантах і повторностях досліду.

Проведення вегетаційних дослідів із ґрунтовою культурою дозволяє глибоко вивчити природну і штучну родючість ґрунту, надати порівняльну оцінку родючості різних типів, підтипів і різновидів ґрунтів, вивчити ефективність видів і форм добрив залежно від ґрунтових умов. Водночас досліди з ґрунтовими культурами, на відміну від польового досліду, дають лише якісну оцінку досліджуваних закономірностей і не дозволяють оцінити їх кількісно. Крім того, низку питань щодо дії добрив неможливо вирішити за допомогою вегетаційного методу досліджень із ґрунтовою культурою. До них належать розміщення добрив у сівозміні, вивчення поєднання добрива з обробітком ґрунту">системою обробітку ґрунту, доглядом за рослинами та іншими агротехнічними прийомами, які необхідно вивчати тільки в польових дослідах.

Існує три принципові відмінності вегетаційного досліду з ґрунтовою культурою від польового у використанні елементів живлення. По-перше, у вегетаційному досліді, як правило, використовують елементи живлення тільки одного генетичного шару профілю ґрунту. По-друге, вирощування рослин у скляних будиночках, теплицях, кліматичних камерах та інших контрольованих приміщеннях сприяє інтенсивнішій, ніж у польових дослідах, мобілізації елементів живлення з ґрунту. По-третє, сам процес мобілізації елементів живлення у вегетаційному досліді з ґрунтовою культурою відрізняється від такого в польових умовах. Повне вирішення питань живлення рослин та добрива потребує поєднання польового і вегетаційного методів.

Закладання вегетаційних дослідів із ґрунтовою культурою проводять у такій послідовності: 1) підготовка вегетаційних споруд і посудин до закладання дослідів; 2) тарування посудин; 3) підготовка насіння, ґрунту, добрив; 4) підготовка дренажу, фільтрувального паперу, марлі, скляні трубки для поливу; 5) набивка посудин; 6) сівба; 7) полив, догляд за рослинами, фенологічні спостереження і біометричні вимірювання протягом вегетації; 8) збирання врожаю та облік урожаю; 9) відбір ґрунтових і рослинних зразків; 10) обробка результатів досліду та складання звітів.

До закладання експерименту вегетаційні споруди, призначені для його проведення, ретельно очищають від торішніх залишків рослин і ґрунту, виносять посудини, якщо вони були залишені тут на зберігання. Усі стелажі вегетаційного будиночка миють і висушують. Після цього їх фарбують світлою фарбою і нумерують.

Для вегетаційних дослідів застосовують металеві, скляні, гончарні емальовані та пластмасові посудини місткістю не менше 4 кг повітряно-сухого ґрунту (рис. 92; Оніщенко Л.М., 2005). Посудини, придатні для проведення експерименту, миють усередині та зовні водопровідною водою і розставляють на просушування. Металеві посудини перед набивкою покривають білою емалевою або олійною фарбою, а всередині — бітумним лаком або вставляють у нього поліетиленові мішки. Для кожного досліду необхідно підібрати партію однакових посудин.

Рис. 92. Вегетаційний дослід із рисом у пластмасових посудинах.

Посудини ретельно висушують, тарують, проставляють на них лаком або чорною фарбою номери. Тарування посудин полягає в підборі за висотою та доведенні їх до однакової маси. Урівноважують посудини битим склом, галькою, ретельним підбором дренажу. За масою посудини одного досліду не повинні відрізнятися більш ніж на 100 г, за висотою і діаметром — більш ніж на 0,5 см.

Наступна операція — підготовка дренажу. Як дренаж частіше використовують гальку і бите скло. Їх ретельно очищають від домішок, витримуючи протягом кількох днів у скляних посудинах з однією з кислот — сірчаною, соляною, азотною або дворомовокислим калієм. Потім промивають водопровідною водою до повного видалення кислоти. Обполіскують дистильованою водою і висушують на сонці або в сушильній шафі.

При постановці вегетаційних дослідів із ґрунтовою культурою важливо приділяти увагу ґрунту та його підготовці. Місце взяття ґрунту має бути ретельно вибране відповідно до завдань дослідження. Для набивки вегетаційних посудин використовують верхній орний горизонт. Ґрунт беруть навесні перед закладанням вегетаційних дослідів із такою вологістю, коли він не мажеться, а грудки його при розтиранні легко руйнуються. Кількість ґрунту, необхідна для закладання дослідів, визначається з урахуванням кількості посудин та їх місткості. Ґрунт зазвичай заготовляють на 30 % більше розрахункової кількості. Доставлений ґрунт для видалення каміння, коріння і пожнивних решток перемішують і просівають крізь грохот з отворами 1 см.

Техніка набивання вегетаційних посудин ґрунтом потребує певних навичок. Дуже важливо, щоб кожну серію посудин однієї схеми набивала одна людина, оскільки при цьому досягається рівномірність ущільнення ґрунту в посудині. Першим етапом роботи з набивання є визначення маси ґрунту в посудині, для чого роблять пробне набивання та зважують ґрунт. Надалі беруть наважку ґрунту, вміщують її в емальований таз, вносять необхідні добрива, перемішують і висипають у попередньо підготовлені посудини з періодичним рівномірним ущільненням руками.

Як правильно скласти схему вегетаційного досліду

Точність результатів вегетаційного досліду безпосередньо залежить від структури його схеми. Щоб отримати достовірні дані, які можна перенести в польову практику, важливо дотримуватися принципу факторіальності — тестувати всі можливі поєднання досліджуваних елементів. Для простих однофакторних дослідів схему вибудовують так, щоб у підсумку отримати чітку залежність урожайності від дози добрива.

Порівняння дослідних варіантів із контролем показує реальну чутливість рослин. При вивченні мінерального живлення використовують стандартні схеми поєднання елементів. Наприклад, повна схема включає вісім варіантів:

• 1) Контроль без добрив (0);
• 2) N;
• 3) Р;
• 4) К;
• 5) NP;
• 6) NK;
• 7) РК;
• 8) NPK.

У скорочених дослідах застосовують п'ятиваріантну схему: 1) 0; 2) NP; 3) NK; 4) РК; 5) NPK. Якщо потрібно порівняти конкретні форми азотних добрив, їх випробовують на постійному фосфорно-калійному фоні (РК). У цьому випадку схема виглядає так: 1) 0; 2) РК (фон); 3) фон + Nм; 4) фон + Naa; 5) фон + Na; 6) фон + Nс.

При вивченні вапнування кислих ґрунтів норми вапна розраховують індивідуально. Для більшості ґрунтів дозу CaCO3 визначають за гідролітичною кислотністю з використанням 1 н розчину CH3COONa з pH 8,2. У вологих субтропіках розрахунок ведуть за обмінною кислотністю у витяжках 1 н розчину KCl з pH 5,5–6,0.

1. Визначте величину кислотності ґрунту в ммоль-екв на 1 кг ґрунту.
2. Розділіть отримане значення на коефіцієнт 20, щоб перерахувати норму в грами CaCO3 на 1 кг ґрунту.
3. Складіть схему досліду з контрастними нормами вапна на природному фоні та на фоні мінеральних добрив.

Стандартна схема досліду з вапном включає 20 варіантів:

• Варіант 1: Контроль без CaCO3;
• Варіанти 2–4 (без добрив): 2) СаСО3 по 0,25 кислотності, 3) CaCO3 по 0,50 кислотності, 4) CaCO3 за 1,0 кислотності;
• Варіант 5: NPK без вапна;
• Варіанти 6–8 (на фоні NPK): 6) NPK + 0,25 СаСО3, 7) NРК + 0,50 СаСО3, 8) NPK + 1,0 СаСО3;
• Варіанти 9–12: повторення варіантів 5–8 з фоном РК;
• Варіанти 13–16: повторення варіантів 5–8 з фоном NK;
• Варіанти 17–20: повторення варіантів 5–8 з фоном NР.

Вивчення чутливості рослин на мікроелементи проводять за схемами з різною концентрацією речовин. У всіх випадках обов'язково закладають контрольний варіант, де мікродобрива не використовують. Нижче наведено рекомендовані дозування для різних способів застосування.

Вибір добрив та розрахунок дозувань

Для створення поживного фону або при визначенні природної забезпеченості ґрунту елементами використовують хімічно чисті солі. На відміну від промислових туків, вони не містять баластних елементів, які можуть викривити результати. Підбирайте солі, що містять лише засвоювані рослинами іони: NH4NO3, KNO3, KH2PO4, K2HPO4, NH4H2PO4, (NH4)2HPO4.

Вибір солі залежить від типу ґрунту та цілей досліду. На кислих підзолистих ґрунтах і червоноземах як азотне джерело використовують NH4NO3, СО(NH2)2 або суміш із 2/3 NH4NO3 та 1/3 Са(NО3)2. Для створення подвійного азотно-калійного фону беруть КNO3, компенсуючи нестачу азоту аміачною селітрою. Фосфорно-калійний фон формують за допомогою КН2РО4 та К2НРО4, а азотно-фосфорний фон на чорноземах створюють внесенням NH4NO3 та (NН4)2НРО4.

При розрахунку живлення на кілограм ґрунту норми корегують під конкретну культуру. На чорноземах, які від початку багаті на калій, норму калійних добрив знижують у 2–3 рази. Для зернових культур розрахунок ведуть за стандартними значеннями, що допомагають отримати зіставні результати.

• Норма азоту для зернових — 0,15 г N на 1 кг ґрунту
• Норма фосфору для зернових — 0,1 г Р2О5 на 1 кг ґрунту
• Норма калію для зернових — 0,1 г К2О на 1 кг ґрунту

 Зернові 0,15 0,10 0,10 Бобові 0,04–0,10 0,10–0,15 0,10–0,15 Картопля 0,12 0,20 0,28 Цукровий буряк 0,15 0,22 0,22 Бавовник 0,24 0,36 0,06–0,09 Тютюн 0,20–0,30 0,10–0,20 0,20–0,30 Овочеві 0,10–0,20 0,10–0,25 0,15–0,30

Наведені в таблиці 227 норми добрив можна вважати середніми, тому в схему необхідно вводити вищі та нижчі норми. Якщо як джерела N, Р і К використовуються промислові добрива, то їх норма розраховується на підставі вмісту в них поживних речовин. Водорозчинні добрива можна вносити у вигляді розчинів.

Наважки сухих добрив беруть не раніше 1–2 днів до набивання судин у пакетики з пергаментного паперу, на них вказують варіант схеми, вид і форму добрива, масу в грамах. Число відважених пакетиків із добривами повинно відповідати числу судин із ґрунтом, що удобрюється. Якщо ж добрива вносять у розчині, то брати наважки в пакети немає потреби. У лабораторії зважують одну загальну наважку, за масою рівну сумі однозначних варіантів, і розчиняють у невеликому об'ємі води. Зручно мати розчини, що містять у 100 мл розчину 1 г даної поживної речовини. За оптимальної вологості важкосуглинкових і глинистих ґрунтів на одну судину буває достатньо 30–50 мл розчину добрива, для піщаних і супіщаних – 15–20 мл. Наважки з азотними та калійними добривами можуть бути розчинені в одному об'ємі води та внесені за один прийом. У ґрунт без добрив вносять дистильовану воду, рівну за об'ємом розчину добрив, що вноситься у досліджуваних варіантах. Для розрахунку норми поживного елемента зручно користуватися таблицею 228..

Таблиця 228 – Наважки солей, що містять 1 г поживної речовини Солі N Р2О5 К2О

 NH4NO3 2,86 – – (NH4)2SO4 4,72 3 6,07 3)2·4H2O 8,44 – – KNO3 7,22 – 2,15 K2SO4 – – 1,85 KCl – – 1,58 NH4H2PO4 8,21 1,62 – (NH4)2HPO4 4,72 1,87 – KH2PO4 – 1,92 2,89 K2HPO4 – 2,46 3,70 Ca(H2PO4)2·H2O – 1,78 –

Як джерело магнію у вегетаційних дослідах застосовується MgSO4·7H2О, що містить 16,4 % МgО; джерелом сірки є Nа2SO4 або CaSО4. Мікроелементи вживаються найчастіше у вигляді чистих солей MnSO4·5Н2O (22,8 4·7H2O (22,8 4·5Н2O (25.5 % С 4·7H2O (21,0 % Со), (NН4)6Mo7O24·4H2O (54,3 % Мо) і H3ВО3 (17,5 % В).

Норми добрив у вегетаційних дослідах із ґрунтовими культурами (Н, мг/кг) можна визначити виходячи з норм добрив, рекомендованих для польових дослідів. Перерахунок проводять за формулою:

10  П  h   де: Д – норма елемента мінерального живлення, що вноситься в ґрунт у польових умовах, кг/га;

П – вміст діючої речовини в добриві, %; h – середня товщина шару ґрунту, що удобрюється в польових умовах, см; ρ – щільність ґрунту, г/см3;

10 – стала величина, отримана при виведенні формули.

У вегетаційних дослідах рослини мають кращі умови освітлення та постачання вуглекислотою з атмосфери, не відчувають конкуренції з боку бур'янів, тобто знаходяться в умовах більш інтенсивного залучення поживних елементів в обмін речовин. Тому у вегетаційних дослідах норми добрива вищі за ті, що застосовуються в польових умовах.

Набивати судини починають із контрольних варіантів, тобто з тих, у які не вносять добрива. Якщо варіанти відрізняються видами, формами, нормами добрив, то, приступаючи до набивання нової серії судин, слід ретельно очищати тазик і мити руки. Перемішування ґрунту з добривами треба проводити протягом 3–5 хв. Чим важчий ґрунт за гранулометричним складом, тим триваліше перемішування.

Насіння для сівби може бути сухим, намоченим або пророслим, але чистим у сортовому відношенні. Процес сівби включає такі операції:

• вирівнювання поверхні ґрунту в судинах;
• зволоження ґрунту (за необхідності);
• розмітку гнізд спеціальним шаблоном;
• закладання насіння в гнізда;
• закладення насіння ґрунтом, попередньо вибраним із судини;
• посипання поверхні ґрунту піском із розрахунку 200 г на судину.

Зернові та бобові культури висівають пророслим насінням на глибину 1,5–2,0 см, дрібнонасінні (багаторічні бобові, злакові) – на глибину 0,5 см. Після сівби судини закривають аркушами паперу, а якщо вони залишаються під відкритим небом, додатково поліетиленовою плівкою, щоб уникнути намокання дощами. Аркуші паперу та плівку знімають після появи перших сходів.

Норми садіння рослин у посудину діаметром 15–20 см:

Кількість насіння, що висівається в посудину, має бути на 5–10 шт. більшою за число рослин, що залишаються. Через 2-3 дні після появи сходів, коли вони зміцніють, зайві видаляють пінцетом і залишають у кожній посудині однакову кількість рослин. Якщо завданням досліду, а отже, і схемою передбачено внесення добрив у період вегетації, то їх застосовують у вигляді рідкого підживлення.

Достовірні дані для злакових культур і льону можна отримати при 3-кратній, для бобових і олійних культур – 4–5-кратній, а для корене- та бульбоплодів – 5–6-кратній повторності досліду.

Для запобігання виляганню та ламанню рослин у посудини вставляють дротяні каркаси або тонкі рейки. Висота каркаса з рейок для зернових, зернобобових, багаторічних трав 40–50 см, по чотири штуки на посудину. Між ними натягують нитки, які створюють опору рослинам, що вилягають.

Правила догляду та ведення спостережень у вегетаційному досліді

Догляд за рослинами у вегетаційному досліді складається з прополювання, поливу та запланованих підживлень. Точність результатів досліджень безпосередньо залежить від суворого контролю умов вирощування та виключення випадкових факторів. Посудини з рослинами розставляють за повторностями — бажано розміщувати один варіант в одному ряду для зручності спостережень. У сухі сонячні дні вагонетки викочують на відкритий майданчик, який обов'язково захищають сіткою від птиці.

Для поливу використовують дистильовану або водопровідну воду. Її обов'язково відстоюють напередодні в ємностях, щоб уникнути температурного шоку коренів від занадто холодної води. Вологість ґрунту в посудинах підтримують на оптимальному для більшості культур рівні — 60–70 % від повної вологоємності.

1. Перед набиванням посудин визначають початкову вологість і повну вологоємність ґрунту.
2. При поливі картоплі, томата, соняшнику та кукурудзи роблять поправку на масу самих рослин, оскільки ці культури формують велику вегетативну масу.
3. Для вирівнювання умов освітлення та нагрівання регулярно змінюють посудини місцями: крайні переставляють у центр, а центральні — на краї.

Будь-які зміни стану рослин у процесі вегетації фіксують у робочому зошиті окремо для кожної посудини. Це дозволяє відстежити динаміку розвитку дослідних культур і вчасно помітити фізіологічні відхилення. Підсумковий облік урожаю проводять суворо при дозріванні рослин.

• Дати настання фаз вегетації;
• Морфологічні зміни рослин;
• Агрохімічні показники та біологічна активність ґрунту.