Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ САПРОПЕЛЕВЫХ УДОБРЕНИЙ ПОД ОВСЯНИЦУ ЛУГОВУЮ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ РАЗНОГО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ САПРОПЕЛЕВЫХ УДОБРЕНИЙ ПОД ОВСЯНИЦУ ЛУГОВУЮ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ РАЗНОГО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА"

Л-гкш

На правах рукописи

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ САПРОПЕЛЕВЫХ УДОБРЕНИЙ ПОД ОВСЯНИЦУ ЛУГОВУЮ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ РАЗНОГО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА

Специальность 06.01.04—агрохимия

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Великие Лукн

2004 ^.«Й

ф

Работа выполнена в Великолукской государственной сельскохозяйственной

академии

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Иванов Алексей Иванович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Самсонова Наталья Евгеньевна

доктор сельскохозяйственных наук, доцент Костенко Михаил Алексеевич

Ведущая организация: ФГУ ВПО Тверская государственная

сельскохозяйственная акалемия

Защита диссертации состоится-?^ апреля 2004 г часов минут на заседании диссертационного совета К 220.007.01 по присуждению учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук при Великолукской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: 182100, г. Великие Луки Псковской области, пл. Ленина, д.1, ауд. 160

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Великолукской государственной сельскохозяйственной академии

Автореферат разослан ^2004 г

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент У Иванова

Людмила Ивановна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Стабильное производство сельскохозяйственной продукции в условиях Северо-Западного района, где доминируют генетически малоплодородные дерново-подзолистые и подзолистые почвы, невозможно без применения органических и минеральных удобрений (Н.А.Сапожников, М.Ф.Корнилов, 1969; В.К.Пестряков, 1977; ИА.Иванов, 1989; А.Н.Небольсин и др., 1997). Однако, по ряду причин, реальные объемы их использования за последнее десятилетие сократились в 16 - 50 раз. Это уже привело не только к уменьшению продуктивности земледелия, но и к развитию скрытых де градационных процессов в пахотных почвах (А.И.Иванов, 2000).

В условиях экономического кризиса трудно рассчитывать на увеличение производства навоза. Однако, наш регион обладает огромными ресурсами торфа и сапропеля. Разведанные запасы последнего только в Псковской области составляют 1,7 млрд. тонн (П.Г.Максимов и др., 2000). Причём, они постоянно увеличиваются, что создаёт серьёзные трудности для жизни водоёмов. На территории региона залежи сапропеля распространены практически повсеместно, поэтому могут служить реальным резервом увеличения производства органических удобрений. В то же время, по мнению большинства исследователей, добыче сапропелсй и применению на удобрение должны предшествовать детальное изучение их состава и свойств и оценка агроэкологической эффективности.

Цель н задачи исследования. Целью развёрнутого в 2001 голу исследования было выявление агроэкологической эффективности сапропелевых удобрений на дерново-подзолистых почвах супесчаного и среднесугл инистого гранулометрического состава. В ходе достижения поставленной цели нами последовательно решался ряд научных задач:

1) установление химического состава и удобрительной ценности сапропеля оз. Мелкое Великолукского района;

2) изучение влияния сапропелевых удобрений на агрофизические, физико-химические свойства и питательный режим дерново-подзолистых почв разного гранулометрического состава;

3) определение воздействия сапропеля и его сочетаний с другими удобрениями на рост, развитие и урожайность овсяницы луговой;

4) установление параметров действия сапропелевых удобрений на качество производимого корма,

Научная новизна исследования заключается в том, что в нём впервые в южной части Северо-Западного района России теоретически обоснована необходимость применения сапропелевых удобрений, дана их комплексная arpo-экологическая оценка, определены условия их эффективного применения.

Практическая значимость работы состоит в разработке рекомендаций по применению сапропелевых удобрений на дерново-подзолистых слабоокуль-туренных почвах супесчаного и среднесугл инистого гранулометрического состава, Их реализация позволяет повысить продуктивность пахотных угодий на 14-23 % и сдержать деградацию почвенного плодородия.......--.......... . . .„ .

Защищаемые положения включают в себя параметры во^де^ствня^са-

-érMfOCr

пропелевых удобрений на агрофизические и агрохимические свойства супесчаной и среднесуглинистой дерново-слабоподзолистой почвы, урожайность и качество сельскохозяйственной продукции.

Апробации работы. Основные положения работы доложены на 6-ой Пущинской школе-конференции молодых учёных «Биология - наука XXI века" в Путинском научном центре РАН в 2002г, на общественно-научной конференции «Природные и культурные ландшафты: проблемы экологии и устойчивого развития» в Псковском ГТ1И в 2002г., а также на научных конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГАУ в 2002 и 2003 гг.

Публикации. По материалам исследования опубликованы 4 печатных работы.

Обьём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, предложений производству, приложений и списка литературы из 210 наименований, в том числе 10 иностранных. Материал диссертации изложен на 137 страницах, включает 13 рисунков, 27 таблиц в тексте и 2 - з приложениях.

Основное содержание работы

1. СОСТАВ, СВОЙСТВА САПРОПЕЛЕМ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НА УДОБРЕНИЕ

В главе на основе отечественных и иностранных литературных данных проанализированы состав и свойства сапропелей с учётом весьма разнообразных условий образования. Дан анализ технологических условий добычи, обработки и применения сапропелей. предопределяющих комплекс их свойств и удобрительную ценность. Выявлены основные факторы и неблагоприятные свойства донных пресноводных отложений, ограничивающие их применение в сельском хозяйстве. В связи с этим уделено внимание проблемам возможного негативного влияния сапропелевых удобрений на агрофизические и агрохимические свойства почв.

Подробно проанализированы результаты исследований в направлении выявления наиболее эффективных способов применения сапропелевых удобрений. Обобщён научный материал, раскрывающий характер и уровень воздействия этих удобрений на физико-химические и агрохимические свойства и питательный режим почвы, рост, развитие и продуктивность полевых культур. Рассмотрены вопросы агроэкологической эффективности применения сапропелевых удобрений на дерново-подзолистых почвах и раскрыты условия её повышения.

Анализ богатого литературного материла позволил придти к заключению о полной обоснованности использования сапропеля в качестве местного удобрения.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Методической основой исследования, развёрнутого на кафедре агрохимии и почвоведения Великолукской ГСХА в 2001 году, служили: 1) лабораторный опыт, проведённый в научно-исследовательской лаборатории кафелры агрохимии и поч-

воведения Великолукской ГСХА; 2) микроподевой опыт с овсяницей луговой, залаженный на опытном поле в учхозе «Удрайское».

Объектами исследования служили наиболее типичные в пахотном фонде Северо-Западного района дерново-подзолистые почвы, органо- гл и н и сты й сапропель озера Мелкое Великолукского района и овсяница луговая сорта Псковская местная.

Агрохимические свойства почв опытов в пределах пахотного слоя представлены в табл. 1.

Таблица]

Агрохимическая характеристика почв опытов_

Супесчаная почва Среднесугли н истая

Агрохимические почва

показатели лаборатор- микрополе- лаборатор- микоополе-*

ный опыт вой опыт ный опыт вой опыт

Гумус, % 1,00 1,03 2,04 2,00

рНкс! 6,60 6,46 4,12 4,48

Нг, мг-экв/100г. 1,41 1,41 4,24 4,07

8обм., мг-экв/100 г. 8,32 8,45 9,01 9,06

85,5 85,7 68,0 69,0

Валовое содержание, %

N 0,05 0,05 0,13 0,13

Р2О5 0,11 0,11 0,10 0,10

к2о 1,48 1,50 2,60 2,63

N легкогидрол.. мг/кг 25.0 28,4 45,3 56.6

Подвижные формы, мг/кг

Р2О5 230 234 236 232

К20 72 70 139 120

Как видно, указанные почвы различаюсь гранулометрическим составом и уровнем кислотности, а объединяли их бедность гумусом, высокое содержание подвижных фосфатов (в основном за счёт фосфора материнских пород) и низкое — подвижного калия.

Использованный в экспериментах сапропель озера Мелкое принадлежит к среднезольным, органо-глинистым донным отложениям. Он характеризовался повышенным содержанием азота и низким фосфора и калия (табл. 2). В качестве сравнительной базы был использован навоз, химический состав которого был близким сапропелю лишь по содержанию общего азота.

Овсяница луговая представлена районированным в Псковской области сортом Псковская местная, широко используемым для создания травостоев длительного пользования (культурные сенокосы и пастбища, выводные поля полевых севооборотов), под которые признаётся обязательным применение органических удобрений.

Лабораторный опыт был выполнен в стеклянных сосудах, заполненных 200 г воздушно-сухой почвы. В условиях термостата в течение 6 месяцев в поч-

Таблица 2

Агрохимическая характеристика сапропеля и навоза

Агрох имические показатели Навоз Сапропель

Лабораторный Микрополевой Лабораторный Микрополевой

опыт опыт опыт опыт

Влажность, % 60 71 65; 90 75; 90

Зольность, % не опр. не опр. 44,6 42,8

рНкс! 7,67 8,07 5,74 5,70

Валовое содержа-

ние, % (на с.в.)

Азот 1,36 2,0! 1,54 2,10

Фосфор 1,70 1,20 0,36 0,32

Калий 1,20 2,28 0,52 0,49

[ Железо не опр. не опр. 1,20 1,20

| Марганец не опр. не опр. 0,019 0,017

| Сера не опр. не опр. 1*74 1,68

ве поддерживались оптимальные условия для деятельности микроорганизмов (температура - 28 - 30 °С, влажность - 65 - 70 % НВ).

Микрополевой опыт закладывался в полиэтиленовых сосудах без дна площадью 0,25 мг, в которых искусственно формировалась верхняя часть профиля изучаемых почв.

Схема опытов включала по 6 вариантов: 1. Контроль (без удобрений); 2. Навоз, 40 т/га; 3. Сапропель, 44 т/га (75 % влажности); 4. Сапропель, 44 т/га (75 % влажности) + Рюз к210; 5. Сапропель, И1т/га (90 % влажности); 6. Навоз, 20 т/га + сапропель, 22 т/га (75 % влажности).

Все варианты опытов с сапропелем были выровнены по дозе вносимого азота (0,015 г/сосуд - в лабораторном и 233 кг/га - в микрополевом) с вариантом навозной системы удобрения, а четвертый вариант, кроме того, и по дозам фосфорам калия.

Повторность в лабораторном опыте трёх-, в полевом - четырёхкратная. Твёрдые органические удобрения равномерно перемешивались с пахотным слоем почвы. Сапропель естественной влажности наливался на поверхность почвы и перемешивался с ней после фильтрации воды.

Овсяница высевалась в сосуды рядовым способом с междурядьями 7,5 см. В течение вегетации первого года жизни велись ручные прополки посевов, а при острой необходимости - поливы.

Учёт урожая — сплошной весовой. Химические анализы почвы, удобрений и растительной продукции выполнялись в 2 - 3 кратной повторности по стандартным методикам агрохимслужбы. Статистическая обработка учётных данных и результатов наиболее важных анализов выполнена дисперсионным и разностным методами с использованием персонального компьютера.

3. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ НА ОСНОВЕ САПРОПЕЛЕВЫХ УДОБРЕНИЙ И НАВОЗА В ПОСЕВАХ

ОВСЯНИЦЫ ЛУГОВОЙ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ

По причине известных особенностей в свойствах органических удобрений, их действие на почву носит разносторонний характер, зависящий, в том числе, и от вида последних.

Вероятно, по причине применения относительно невысоких доз сапропеля их действие на комплекс агрофизических и физико-химических свойств изучаемых дерново-подзолистых почв может быть охарактеризовано, как весьма умеренное (табл. 3.). Наибольший эффект проявлялся к концу первого года взаимодействия удобрений с почвой. На супесчаной почве положительные тенденции сохранились и к концу опыта. Здесь под действием коллоидных структур сапропеля, независимо от технологии применения, увеличилась доля физической глины на 1,1 %, полевая влажность (в среднем за вегетацию) - на ¡,7 %, уменьшилась общая пористость на 1 %.

В отличие от навоза, обладающего незначительным нейтрализующим действием, сапропелевые удобрения, особенно внесённые намывом, несколько подкисляли почву. Это, вероятно, связано с относительной обогащённостью естественно-влажного сапропеля восстановленными соединениями серы, довольно быстро окисляющимися в почве до серной кислоты.

К концу третьего года исследований последствия внесения сапропеля были менее ощутимыми. При этом наметилось определённое преимущество варианта совместного внесения сапропеля с навозом.

Вследствие обогащённости сапропеля органическим веществом и азотом можно было ожидать его существенного положительного действия на питательный режим почвы. В ходе исследований было установлено, что это действие связано не только с химическим составом сапропеля, но и со свойствами почвы, а также условиями внешней среды, В частности, абсолютное содержа-кис всех соединений этого элемента было значительно большим в среднссугли-нистой почве, обладающей вдвое большей гумусированностью.

В оптимальных гидротермических условиях лабораторного опыта динамика минерального азота почвы выглядела следующим образом. В контрольном варианте содержание аммонийных соединений возрастало от ничтожно малых величин до 16,5 мг/кг на втором месяце термостатирования суглинистой почвы и до 13,0 мг/кг - на третьем месяце термостатирования супесчаной почвы. Позднее их содержание постепенно снижалось, очевидно, вследствие усиления процессов нитрификации и иммобилизации. В удобренных подсушенным сапропелем вариантах динамика аммонийных соединений носила практически такой же характер, однако их абсолютное содержание значительно (в среднем на 99 %) превосходило контроль. Их запас увеличился по отношению к исходным параметрам среднееуглинистой и супесчаной почв в унавоженных вариантах в 7 и 17 раз, в удобренных подсушенным сапропелем - в 6 и 16 раз соответ-

Таблица 3

Изменение агрофизического состояния и кислотно-основных свойств дерново-подзолистых почв микрополевого опыта

Вариант Показатели физического состояния Показатели кислотно-основных свойств

¿о. г/см3 содержание физ. глины, % Упор., % рНкс! ] Нг, |Мг-экв/Ш0 г 5, мг-жвЛ ООг

Дерново-подзолистая супесчаная почва

Контроль 1,46 1,49 17,1 17,1 47,3 47,5 6.46 6,56 1.41 1,25 8.45 8,48

Навоз, 40 т/га 1,45 ! ,44 17.1 17,3 47,1 47,3 6.45 6,62 1.40 0,89 8.47 9,40

Сапропель, 44 т/га 1,45 1,48 17.2 18,2 47.5 46,8 6.47 6.32 1,40 1.26 8.41 9.05

Сапропель, 44т/га + РтзКгю 1.45 1.46 17.3 18,7 47.8 47,7 6.44 6,42 1.42 1,24 8,44 9,16

Сапропель, 1И т/га 1,46 1,46 17.3 18,5 47,3 46,3 6,46 6.26 1,41 1,37 8,46 9,04

Навоз, 20 т/га + сапропель, 22 т/га 1.43 | Ш 1,45 1 18,0 48,2 47,5 6,47 ; 1^2 6,60 | 1,05 8,42 9,20

Дерново-подзолистая среднесуглинистая почва

Контроль 1.26 1,32 31.6 31,4 50,4 48,6 4,48 4,57 4,07 Л Гк 1 9.06 Г, ЙА о,оо

Навоз, 40 т/га 1.24 1.25 31.5 31,7 51.2 50,6 4,50 4,62 4.05 3,37 9,04 9,24

Сапропель, 44 т/га 1.27 1,29 31.3 31,9 49.6 49,2 4.48 4,44 4.06 3,81 9,06

Сапропель, 44 т/га + Р105К210 1.27, 1,30 30.9 31,8 50.0 49,0 4,47 4,46 4,08 3,77 9,08 8,97

Сапропель, 111 т/га 1,2« 1,30 31.1 32,6 49.2 48,6 4,49 4,28 4,09 3,86 9,07 8,88

Навоз, 20 т/га + сапропель, 22 т/га 1,26 1,29 31,4 31,7 49.8 49,0 4,46 4,61 4.07 3,59 9.05 9,09

ственно.Тенденция к меньшему накоплению аммонийного азота в обеих почвах обнаружилась лишь в варианте с применением естественно-влажного сапропеля. В среднем за шесть месяцев здесь было меньше N-N11», чем в варианте с подсушенным до стандартной влажности сапропелем на 14 % в среднесуглинистой и на 20 % - в супесчаной почве,

В отличие от аммонийного, содержание нитратного азота возрастало в течение всего периода термостатнрования, поскольку в лабораторном опыте исключалось его использование растениями и вымывание (в контрольном вари-

анте с 4,1 - 5,9 до 18,0 - 28,9 мг/кг). Позитивное действие сапропелевого удобрения почти не отличалось от действия навоза. Так в унавоженном варианте содержание N-N03 увеличивалось в среднем на 59 % в суглинистой и на 41 % - в супесчаной почве, а в варианте с использованием подсушенного сапропеля - на 53 и 38 % соотвественно.

В естественных условиях микрополевого опыта, несмотря на значительные изменения теплового и водного режимов, а так же потребление элемента культурой, действие удобрений в направлении оптимизации азотного режима в относительных величинах охазалось не менее значимым. Очевидно, это объясняется исключительной обусловленностью режима минерального азота всем комплексом факторов, контролирующих микробиологическую деятельность и их поведение в почве.

Применение сапропелевых удобрений в подсушенном виде на дерново-подзолистой супесчаной « сред не су гя и н и стой почве способствовало достоверному увеличению содержания обменного аммония в среднем за первую вегетацию на 106 - 115 %. И хотя, это меньше, чем при внесении навоза, разрыв между удобрениями был минимальный (рис. 1). Несколько меньший эффект обеспечивало намывное применение сапропеля в среднесуглннистую почву (увеличение запаса аммиачного азота в сравнении с контрольным вариантом в среднем здесь составило 32 %, в отдельные периоды - до 48 %), Вероятно, связзно это с весьма неблагоприятными условиями для разложения не прошедшего окислительной стадии естественно влажного сапропеля в тяжёлой, слабо аэрируемой почве. Эта весьма нежелательная тенденция исчезла лишь на третий год исследования.

Применение различных удобрений оказывало практически одинаковое влияние на режим нитратного азота изучаемых почв. Это, вероятно, связано с более активным потреблением нитратов овсяницей луговой и микроорганизмами, Однако и запас нитратов при внесении сапропелевых удобрений увеличивался на 34-38%.

К концу вегетации содержание аммонийных и нитратных соединений постепенно снижалось, приближаясь к уровню контрольного варианта.

На второй и третий год после внесения навоза и сапропеля преимущество удобренных вариантов перед контролем по содержанию подвижного азота продолжало сохраняться. Максимальное количество обменного аммония в почве, обнаруживаемое в июне (26,5 - 35,3 мг/кг - в среднесу гл и нистой и 18,4 -19,3 мг/кг - в супесчаной), обеспечивало внесение навоза. Близкие параметры были достигнуты и при применении подсушенного сапропеля. Превосходство последнего перед контролем составляло около 25 % на среднесугли-нистой и 38 % - на супесчаной почве.

В последействии в среднем по удобренным сапропелем вариантам содержание в почвах нитратов было на 40 % больше, чем в контроле. Максимальное их количество накапливалось в наиболее благоприятный по погоде период, обычно совпадающий с первым укосом во второй декаде июня. Это, очевидно, связано с доминированием в это время нитрификации над потреб-

а)

f X

£20 1

2

«

i"

g]0 и

б)

щи

исходные 11.07 дата отбора

25.07

8.03

28.08 5,09 19.09

;16

Я14

¿12 а

1 ю

г) *

8

1

u 6

нею

исходные 11.07 дата отбора

35.07

8,08

ü

11

28.08 5,09 19.09

Рис. 1. Изменение содержания аммиачного азота в среднесуглинистой (а) и супесчаной (б) дерново-подзолистой почве микрополевого опыта (2001 г.) контроль,*-^ - навоз, 40 т/га,£3- сапропель, 44 т/га, сапропель, 111 т/га, L—I- сапропель, 44 т/га + NPK, ИИ - сапропель, 22 т/га + навоз, 20 т/га

лением нитратов растениями, В начале июля ситуация изменялась и за счёт быстрого потребления культурой содержание нитратов, как и обменного аммония, постепенно снижалось вплоть до уровня контрольного варианта.

а)

;з5

830

к

¿25

б)

исходные 11.07 дата отбора

г*1

СИ2

5 £

4)10 5 I я

&8

и §

° €

II

исходные 11.07 дата отбора

25.07

25,07

8.08

8.08

28.08 5,09

28,08

5.09

19,09

19,09

Рис. 2. Изменение содержания нитратного азота в среди есу глинистой (а) и супесчаной (б) дерново-подзолистой почве мнкрополевого опыта (2001 г.) П- контроль,СЗ - навоз, 40 т/га,^—сапропель, 44 т/га, сапропель, 111 т/га, ЕЗ- сапропель, 44 т/га + КРК, - сапропель, 22 т/га + навоз, 20 т/га

Как выяснилось, сочетание сапропеля с навозом лишь иногда оказывалось эффективнее, чем применение подсушенного сапропеля. Применение же фосфорных и калийных удобрений никакого влияния на поведение доступных растениям соединений азота не оказало.

Столь важные изменения режима были тесно связаны с оптимизацией азотного состояния почвы. Его изучение показало, что наряду с удобрениями положительную роль здесь сыграла и сама овсяница луговая, обеспечивающая за счет отмирающих корней ежегодный приход легкогидролизуемого органического вещества. Содержание легкогидролизуемых соединений в среднесугли-н и стой и супесчаной почве даже в контроле увеличилось на 48 и 61 % соответственно (табл. 4). Сапропелевые же удобрения не уступали навозу и способствовали увеличению содержания легкогидролизуемого азота на 69 % в среднесуглинистой почве и на 133 % - в супесчаной, нитрификационной способности - на 25 и 55 % соответственно. Столь значительные положительные изменения были вызваны, главным образом, внесением легкоразлагаемого органического вещества, богатого азотом.

В отличие от азота, по содержанию фосфора и калия изучаемый сапропель существенно уступал навозу. Это принципиально повлияло на характер действия изучаемых удобрений на фосфатный и калийный режимы почвы как в лабораторном, так и в микрополевом опыте (табл. 4).

Достоверное повышение подвижности фосфатов при внесении сапропеля обоими способами в среднем на 103 % удалось обнаружить лишь в лабораторном опыте. Содержание подвижных соединений здесь возрастало в соответствии с количеством фосфора, внесённого с удобрениями. Однако действие сапропеля на этот показатель существенно уступало навозу и минеральным удобрениям. Вероятно, это отчасти связано с его обогащенностью соединениями железа, химически закрепляющими часть фосфатов. К концу же микрополевого опыта, где наиболее доступные фосфаты потреблялись овсяницей, положительный эффект носил лишь форму тенденции. Однако слабое влияние на фосфатное состояние хорошо обеспеченных этим элементов почв едва ли могло снизить агрономическую отдачу от сапропеля.

Гораздо хуже обстояло дело с калийным режимом изучаемых почв, тем более, что супесчаная разновидность отличалась низкой обеспеченностью его подвижных соединений. Даже в лабораторном опыте сапропель, применяемый в чистом виде, не влиял на водорастворимые и подвижные соединения. Причина этого не только в более низком, чем в навозе содержании калия. Вероятнее всего, это связано с тем, что калий сапропеля, как и почвы, заключён в основном в кристаллических решетках глинистых минералов, принесённых с эрозионным стоком с прилегающей территории. Поэтому он не способен участвовать в питании растений.

За три года исследований в микрополевом опыте дефицит баланса калия в контроле на среднесуглинистой и супесчаной почвах достиг 661 и 395 кг/га. Применение сапропеля лишь обостряло его. И хотя такого потребления было явно недостаточно для заметного снижения запасов валового калия, подвижные и водорастворимые соединения в среднесуглинистой и су песчаной почвах в

Таблица 4

Влияние сапропелевых удобрений на азотное, фосфатное и калийное состояние _дерново-подзолистой почвы в микрополевом опыте_

Вариант Показатели состояния, (в числителе - в начале опыта, в знаменателе - в конце опыта)

легкогнд-ролизуе-мый азот, мг/кг нитрфи-кацион-ная способность, мг/кг подвижные соединения, мг/кг Подвижность фосфатов, мг/л К20 водо-раств., мг/кг

N Р:05 К20

Дерново-подзолистая супесчаная почва

Контроль 29.4 47,3 £4 6,0 15 10,7 234 220 70 44 0.38 0,31 15 9

Навоз, 40 т/га 28.4 69,7 1Л 18,4 14,4 239 246 75 65 0.41 0,36 И 13

Сапропель, 44 т/га 28.9 68,0 М 153 12 13,6 224 216 70 53 0,40 0,34 И 10

Сапропель, 44 т/га + Рю5К2,о 28.0 67,5 ТА 15,1 14,1 ш 242 71 66 0,37 0,40 11 14

Сапропель, 111 т/га 26.4 60,8 м 11.2 10 13,9 234 220 68 55 0,41 0,32 14 10

Навоз, 20 т/га + сапропель, 22 т/га 28.7 68,6 1Л 16,0 4J5 14,3 235 238 70 57 0.41 0,32 14 И

Дерново-подзолистая средкесуглинкстая почва

Контроль 56.6 83,9 14,4 15,8 13,9 232 208 120 90 0,66 0,49 34 18

Навоз, 40 т/га 58,8 111,2 14,0 21,9 L2 18,7 230 239 123 118 0,60 0,64 35 25

Сапропель, 44 т/га 59,6 100,1 14.9 18,7 м 17,4 237 225 125 100 0.61 0,54 30 19

Сапропель, 44 т/га + РдаКгю 56.0 98,9 15.4 17,0 Ш 18,2 234 246 118 108 0.63 0,60 32 24

Сапропель, 111 т/га 55.6 94,2 13.8 17,2 2,0 17,2 23Q 223 120 98 0,68 0,57 34 20

Навоз, 20 т/га + сапропель, 22 т/га 57.5 107,1 14,6 20,1 8j5 18,7 228 240 120 111 0.66 0,60 " 33 23

пределах пахотного слоя за три года уменьшились на - 25 и 47, 37 и П % со-отвественно. Естественно, что наиболее стабильными эти показатели оказались в вариантах с внесением навоза и сапропеля совместно с туками.

Таким образом, применение органно-глинистого сапропеля способствует существенной оптимизации азотного питания, слабо влияет на агрофизические

свойства и фосфатное состояние и не сдерживает деградации калийного состояния почвы.

4, ВЛИЯНИЕ САПРОПЕЛЕВЫХ УДОБРЕНИЙ НА РОСТ, РАЗВИТИЕ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ОВСЯНИЦЫ ЛУГОВОЙ

Как известно, урожай является результирующей продукционного процесса, интенсивность которого определяется соответствием всех факторов жизни растений их биологическим потребностям.

В первый год жизни овсяница развивается весьма медленно. Она не способна создать мощную надземную вегетативную массу из укороченных побегов, поскольку значительная часть питательных веществ и энергии идёт на формирование корневой системы и узла кущения. Тем не менее, уже с момента закладки последнего обнаруживались внешние признаки преимущества варианта среднесуглинистой почвы перед супесчаной, а также удобренных вариантов перед неудобренными. Они выражались в более насыщенной, тёмно-зелёной окраске листового аппарата, заметно большей скорости роста растений, большем числе укороченных побегов и листьев. Овсяница луговая сформировала в удобренных сапропелем вариантах на 20 % более мощный фотосинтетический потенциал, достигший, 1,80 - 1,99 млн.мг/га*сут., и нам удалось учесть её продуктивность в одном укосе {табл. 5), Превосходство же среднесуглинистой почвы в поддержании благоприятных условий водного и минерального питания культуры обеспечило в 1,4 раза более высокую продуктивность, чем на супесчаной разности. Эта закономерность наблюдалась в течение всего исследования.

Урожайность сухого вещества зелёной массы в расчёте на 1га варьировала на супесчаной и среднесуглинистой почве от 2,9 т в контроле до 3,7 и 5,2 т -в унавоженном варианте соответственно. Прибавка урожая в удобренных подсушенным сапропелем вариантах по отношению к контролю, хотя и была меньшей, чем в унавоженном варианте, составила 20 % на супесчаной и 22 % -на среднесуглинистой почве.

Использование сапропелевого удобрения в естественном состоянии снижало отдачу незначительно. Урожайность зелёной массы и здесь увеличилась на 16 и 14 % соответственно. Вероятно, это стало следствием несколько меньшей микробиологической активности почвы, выразившейся в тенденции к ослаблению высвобождения минерального азота.

Сочетание сапропелевых удобрений с минеральными и наводом ни на супесчаной, ни на среднесуглинистой почве не обеспечивало высокого положительного эффекта.

В последействии характер влияния удобрений на овсяницу луговую практически не изменился, несмотря на резкие отличия в метеоусловиях 2002 и 2003 гг. Во всех удобренных вариантах опыта растения развивались существенно быстрее, а их физиологическое состояние было заметно лучше, чем в контроле. По отдельным биометрическим показателям между удобренными ва-

Таблица 5

Влияние систем удобрения на основе сапропеля на урожайность овсяницы луговой

Вариант (фактор Б) Урожайность зелёной массы, г/сосуд (а.с.в.) Прибавка урожая

2001 | 2002 2003 средняя г/сосуд { %

Дерново-подзол и стая супесчаная почва (фактор А

Контроль 73,1 213.1 156,4 | 147,5

Навоз, 40 т/га 93,4 272,8 188,8 | 185,0 37,5 25

Сапропель, 44 т/га 87,4 264,2 184,5 | 178,7 31,2 21

Сапропель, 44 т/га + Р|<иКгю 85,7 265,0 187,6 179,4 31,9 23

Сапропель, 111 т/га 84,7 246,0 186,6 172,4 24,9 17

Навоз, 20 т/га + сапропель, 22 т/га 89,9 265,1 187,4 | 180,8 33,3 23

Дерново-подзолистая среднесуглинистая почва (фактор А)

Контроль 102,2 295,9 221,2 206,4 - -

Навоз, 40 т/га 131,1 389,4 272,7 264,4 58,0 28

Сапропель, 44 т/га 124,5 361,9 269,3 251,9 45.5 22

Сапропель, 44 т/га+ Р1йК;ю 118,4 368,9 269.6 1 252,3 45,9 22

Сапропель, 111 т/га 116,0 338,2 265,6 | 239,9 33,5 16

Навоз, 20 т/га + сапропель, 22 т/га 125,1 383,0 271,6 | 259,9 53,5 26

НСР05 для фактора А для фактора Б 6.4 9.5 16,0 25,3 9,2 | 11,3 16,5 | 18,3 11,3 18,3

риантами существенных отличий обнаружено не было. На обеих почвах применение навоза и сапропеля увеличивало число стеблей в одном растении в среднем на 10 %. К моменту первого укоса высота растений здесь была в среднем на 10 - 14 см больше, чем в контроле. Ко второму и третьему скашиванию это преимущество было выражено слабее и составляло в среднем 7 и 5 см соответственно. Некоторое ослабление действия удобрений, вероятно, связано с усилением во второй половине лета иммобилизацнонных процессов в почве и с более ранним потреблением большей части высвобождающихся из удобрений минеральных веществ. В удобренных вариантах была большей в среднем на 2 мм ширина основании листовой пластинки. Это, в сочетании с преимуществом в их числе и длине, создало важную предпосылку к формированию мощного фотосинтетического потенциача. Он оказался в 2,5 раза больше, чем в первый год развития культуры и достиг в удобренных вариантах 4,1 - 5,2 млн.м2/га*сут. Среднесуглинистая почва обеспечила 20 % прибавку этого показателя, а удобрения-26-37%.

В общей продуктивности культуры в среднем за два года первый укос

обеспечил 47,2 %, второй - 33,8 %, а третий - 19,0 %. Причем, все удобрения способствовали незначительному увеличению доли последнего укоса, что естественно стало следствием оптимизации почвенных факторов жизни растений.

Во второй и третий год урожайность сухого вешества на супесчаной и сред несу глинистой почвах достигла в контроле 8,5 и 6,3, [1,8 и 8,8 т/га, а в удобренном подсушенным сапропелем - 10,6 и 7,4, 14,5 и 10,8 т/га соответственно. Относительная прибавка урожая в последнем варианте составила 17 -25 % в 2002 г и 23 % - в 2003 г. Намывное применение сапропеля несколько снижало отдачу от него лишь в 2002 г, но и в такой ситуации агрономический эффект достигал 14 - 15 %. Возможно, причиной этому могло стать внесение с влажной сапропелевой массой закисных соединений железа, марганца и серы, что, могло отрицательно сказаться на развитии полезной микрофлоры.

Несмотря на одинаковую относительную величину прибавок урожая от сапропеля на обеих почвах, их абсолютное значение на срсднссуглинистой почве в среднем за три года было на 47 % больше, чем на супесчаной. Это, возможно, объясняется более стабильными условиями вл агообес печен нос ти и лучшим катийным питанием весьма требовательной к ним овсяницы луговой.

Применение же сапропеля в сочетании с минеральными удобрениями и навозом, как и в первый год опытов, не обеспечивало существенного дополнительного агрономического эффекта ни на одной из почв.

Естественно, что удобрения столь значительно, изменяющие продуктивность культуры, практически не могут не влиять на её химический состав (табл. 6). Выполненные в наших исследованиях химические анализы на содержание сырого протеина, крахмала, клетчатки, зольных элементов и нитратов выявили ряд важных тенденций к закономерностей влияния удобрений на оексвс сапропеля на эти качественные показатели зелёной массы овсяницы луговой.

В числе значимых изменений можно считать увеличение содержания в зелёной массе овсяницы луговой сырого протеина. И хотя максимальных параметров этот показатель достигал в унавоженном варианте, при применении подсушенного сапропеля в среднем за три года его содержание возросло на

8 % (отн.) на супесчаной и на 10 % (отн.) - на среднесуглинистой почве. Это, в совокупности со средней агрономической эффективностью, увеличило сбор сырого протеина с 1964-2829 кг/га до 2426-3520 кг/га, то есть на 24-29%. Поскольку белковый обмен тесно связан с углеводным, это к тому же привело к некоторому снижению содержания сырой клетчатки на 12 -13 % (отн.).

Сочетание сапропелевых удобрений с навозом достоверно повышало сбор сырого протеина даже в сравнения с применением одного сапропеля на

9 % (отн.) на среднесуглинистой и на 7 % (отн.) - на супесчаной почве. Это. вероятно, объясняется улучшением условий питания культуры при внесении микробиологически активного компонента.

Следствием существенной оптимизации азотного питания под действием сапропеля стало и повышение содержания нитратов в зелёной массе овсяницы на 47 — 67 %, Однако абсолютная величина их оставалась весьма низкой, многократно уступающей ПДК.

Дополнение сапропелевого удобрения минеральными фосфорными и ка-

Таблица 6

Влияние сапропелевых удобрений на химический состав зелёной массы _овсяницы луговой (среднее за 2001 - 2003 гг)_

1 Содержание в а.с.в., %

Вариант (фактор Б) сырой протеин клетчатка БЭВ РаО; К30 Ы- N03, мг/кг

дерново-подзолистая супесчаная почва (фактор А)

Контроль 11,09 33,2 45,3 0,61 2,23 85

Навоз 40 т/га 12,25 27,4 46,5 0,69 2,40 150

Сапропель 44 т/га 11,90 28,7 47,8 0,62 2,27 142

Сапропель 44 т/га + Р2йК|19 12,06 29,0 48,1 0,67 2,43 135

Сапропель 111 т/га 11,72 30,1 46,4 0,60 2,26 139

Навоз 20 т/га + са-

пропель 22 т/га 12,17 30,6 47,8 0,64 2.33 147

дерново-подзолистая среднесуглинистая почва (фактор А)

Контроль 11,42 31,9 45,0 0,63 2,55 112

Навоз 40 т/га 13,11 25,7 46,8 0,70 2,76 196

Сапропель 44 т/га 12,43 27,1 45,4 0,61 2,62 173

Сапропель 44 т/га + РааКп» 12,56 27,6 46,0 0,66 2,83 170

Сапропель 111 т/га 12,26 29,9 45,8 0,64 2,63 165

Навоз 20 т/га + са-

пропель 22 т/га 13,00 26,2 46,5 0,66 2,68 181

НСРо5 для фактора А для фактора Б 0,17 0,27 1,4 2,2 Рф<!3<Рфй5 Рфо5*~Рфо5 Рф05<Рфся Рфо;<Рфо5 0,12 0,19 18 28

лийными на почвах с очень высокой обеспеченностью подвижными фосфатами, низкой - калием, хотя и увеличивает содержание калия на 9 - 11 % (отн.), в целом не ведёт к улучшению кормовой ценности зелёной массы овсяницы луговой.

Полученные данные свидетельствуют о том, что, обоснованное применение сапропелевых удобрений способствует более интенсивному развитию овсяницы луговой. При этом повышается урожайность культуры и формируется продукция с большей кормовой ценностью. Всё это является основанием для повышения эффективности товарного животноводства, а значит, и благосостояния земледельцев,

5. АГРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ САПРОПЕЛЕВЫХ УДОБРЕНИЙ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ

Агроэнергетическая оценка эффективности целых технологий возделывания культур или их отдельных компонентов, в частности систем удобрения, яв-

ляется важнейшим элементом научного обоснования современных приёмов агротехники.

В ходе проведённых нами расчётов выяснилось, что затраты антропогенной энергии на получение сапропеля намного меньше, чем на производство навоза. В общей структуре затрат на производство и применение удобрений, уборку и обработку дополнительного урожая энергоёмкость навоза составила 57 %. При внесении же сапропеля большую их часть составляли затраты на горюче-смазочные материалы и технику (55 %). Это создало предпосылку для существенного повышения энергетической эффективности применения сапропелевых удобрений в сравнении с навозом на удалённых до 5 км от месторождения полях.

За три года исследований валовая энергия, заключённая в прибавке урожая от применения сапропелевых удобрений на дерново-подзолистой среднесуглинисгой и супесчаной почве составила от 75,1 до 107,6 и от 54,9 до 74,5 ГДжУга соответственно. На среднесуглинисгой почве обшее количество дополнительно полученной энергии оказалось в 1,4 раза больше, чем на су лес чан ой. Это связанно с соответствующей разницей в абсолютных прибавках урожая на этих почвах.

Энергетический коэффициент от разбросного внесения достиг 5,83 ед. на среднесуглинисгой и 4,59 ед. на супесчаной почве. При намывном применении он оказался лишь незначительно меньше. Однако, такое использование более чем вдвое увеличивает затраты энергии на удобрение. Это объясняется тем, что эта статья затрат здесь включает транспортировку в 2,5 раза большего объёма удобрений на поле, В других же вариантах транспортные расходы кратно увеличивали затраты на технику и горюче-смазочные материалы,

Сочетание сапропеля с навозом и туками лишь снижало энергетический эффект и увеличивало затраты на удобрения на 79 и 156 % соответственно.

Таким образом, расчёт показывает, что применение сапропеля (при подаче или транспортировке его на небольшие расстояния) как в подсушенном, гак и в естественно-влажном состоянии на дерново-подзолистой почве, с точки зрения агро-энергитнческой оценки высоко эффективно,

ВЫВОДЫ

1. Органо-глинистый сапропель оз. Мелкое Великолукского района Псковской области может служить сырьём для производства сапропелевых удобрений удовлетворительной агрономической ценности. Он обладает практически нейтральной реакцией и в сухом состоянии содержит 51 % органического вещества, 2,6 % азота, 0,24 % фосфора, 0,46 % калия и 2,3 % кальция.

2. Применение сапропелевых удобрений намывным и разбросным способом в пониженных дозах (44 т/га влажностью 75 % и 111 т/га естественно-влажного) способствует некоторой оптимизации физических свойств супесчаной дерново-подзолистой почвы: увеличению ((а 1 % фракции физической глины, полевой влажности - на 0,4 уменьшению обшей пористости на 1,0 %. На суглинистой почве изменения носят такой же характер, хотя и менее выра-

женный из-за повышенной буферностн.

3. Использование на удобрение практически нейтрального от природы сапропеля оказывает слабое влияние на кислотно-основные свойства обладающих высокой емкостью поглощения, нейтральной супесчаной и сильнокислой с ре днесу глинистой дерново-подзолистых почв. Незначительное подкисление почвы на (0,25 - 0,32 ед. pH) обнаруживается в год внесения сапропеля намывным способом. В последующем и этот показатель принимает исходные значения.

4. Уровень воздействия сапропелевых удобрений на азотный режим дерново-подзолистых почв зависит от погодных условий, микробиологической активности почвы и особенностей возделываемой культуры. При оптимальных условиях они не уступают навозу, а в естественных - обнаруживают тенденцию к меньшему накоплению аммонийной формы азота. В полевых условиях разбросное внесение подсушенного сапропеля з первый год увеличивает содержание обменного аммония до 106 - 115 %, нитратов до 36 - 62 %. Намывное внесение, особенно в среднесуглинистую почву, влияет слабее - увеличение первого показателя достигает 4g %, второго - 32 %. В последействии положительный эффект от сапропеля ослабевает, однако достоверное преимущество перед контролем по обменному аммонию и нитратам в среднем за два года составляет 30 и 42 % соответственно. Совместное внесение подсушенного сапропеля с навозом обеспечивает лишь тенденцию к большему накоплению в почве подвижного азота, относительно варианта с односторонним применением сапропеля.

5. Сапропелевые удобрения, применяемые в средних дозах, обеспечивающих приход 233 кг/га азота, не оказывают достоверного влияния на его валовые запасы, в то же время их действие на другие показатели азотного состояния значительно. Через три года после внесения содержание легкогидролизуе-мых соединений в супесчаной почве повысилось на 130 - 135 %, в среднесуг-линистой - на 68 - 69 %, нитрификационная способность почвы на 25 - 26 и 35 -77 %, содержание подвижного азота - в 2,3 - 2,8 и 2 - 2,5 раза соответственно.

6. Вследствие обеднённости сапропеля фосфором и калием, по действию на фосфатное и калийное состояние почвы он значительно уступал навозу. Внесение сапропеля в изученных дозах хотя и позволило сохранить исходные показатели содержания подвижного фосфора и подвижности фосфатов, но не предотвратило деградации калийного состояния почв. За годы исследований содержание подвижного калия снизилось в суглинистой почве на 19 %, в супесчаной - на 22 %, водорастворимого - на 39 и 29 % соответственно. Существенная оптимизация фосфатного и калийного состояния обеспечивалась сочетанием сапропеля с навозом и фосфорно-калийными удобрениями в доззх РциКгю-

7. Сапропелевые удобрения, вносимые в средних дозах разными способами, оказывают положительное влияние на рост и развитие требовательной к азотному и водному питанию овсяницы луговой. При этом в год внесения они увеличивают высоту растений на 6 см, фотосинтетический потенциал - на 26 %. В последействии они увеличивают высоту растений к моменту скашивания - на 4 - 12 см, фотосинтетический потенциал - на 25 - 36 % и ускоряют на-

ступление технологической спелости в среднем на 5 дней.

8. По агрономической эффективности, подсушенные сапропелевые удобрения лишь незначительно уступают навозу. Разбросное применение последних увеличивает урожайность зелёной массы овсяницы луговой, возделываемой на супесчаной и среднесуглинистой почве, па 14-23 % в год внесения и на 17 - 23 % - в последействии. Абсолютные прибавки урожая от применения сапропеля на среднесуглинистой почве на 40 % выше, чем на супесчаной. Внесение естественно-влажного сапропеля намывным способом в нейтральную супесчаную почву обеспечивает такой же агрономический эффект, в сильнокислую среднесуглинистую - на 5 % менее эффективно, чем разбросное. Дополнение подсушенного сапропеля туками и навозом не обеспечивает достоверного роста продуктивности культуры.

9. За счёт положительного влияния в направлении оптимизации азотного режима дерново-подзолистых почв применение сапропелевых удобрении под овсяницу луговую повышает кормовую ценность зелёной массы. При этом в среднем за три года содержание сырого протеина увеличилось на 3 - 10 %, его сбор - на 24 - 29 %, содержание сырой клетчатки снизилось на 12 - 13 %. И хотя это так же способствовало увеличению содержания нитратов на 62 - 73 %, их абсолютное содержание многократно уступало ПДК,

10. Применение сапропелевых удобрений под выращиваемую на супесчаных и суглинистых дерново-подзолистых почвах овсяницу луговую энергетически оправдано. Их внесение в естественном состоянии обеспечило дополнительный сбор 52 ГДж/га валовой энергии, а в подсушенном виде — 65 ГДж/га. Коэффициент энергетической эффективности их применения составил в среднем 5,1.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. С целью эффективного использования в качестве удобрения природного ресурса - сапропеля, необходимо предварительное агрохимическое исследование сапропелевой залежи с целью определения её состава, свойств и пригодности к применению в сельском хозяйстве.

2. Подсушенное сапропелевое удобрение целесообразно применять в дозах 40 - 50 т/га на дерново-подзолистых почвах супесчаного и суглинистого гранулометрического состава. Учитывая, что эффективность этого удобрения в значительной мере зависит от содержания азота, количество последнего во вносимой дозе не должно быть менее 200 кг,

3. Использование естественно-влажного сапропеля оправданнее на почвах лёгкого гранулометрического состава в дозах 100- 120 т/га,

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Влияние систем удобрения на основе сапропеля на питательный режим дерново-подзолистых почв И Гумус и почвообразование / Сборник научных трудов, Санкт-Петербург, 2002. - С 64 - 66. (в соавт,).

2. Влияние систем удобрения с использованием сапропеля па режим минерального азота дерново-подзолистых почв И Биология - наука XXI века / Сб. тезисов 6-й Путинской школы-конф. молодых учёных. Пущи но, 2002. - С 114. (в соавт.).

3. Агроэко логическая эффективность систем удобрения на основе сапропеля //Природные и культурные ландшафты: проблемы экологии и устойчивого развития. Часть 2 / материалы общ.-науч. конф. С международным участием. Псков, 2002.-С 13-15.

4. Содержание подвижных соединений азота под влиянием систем удобрения на основе сапропеля И Бюлл. ВИУА №116 / Материалы междунар. науч. конф. Москва, 2002. - С. 27 -29.

Лицензия ЛР№ 040ЯЭ1 Подписано к печати 12,03,04 г. Формат 60x90/16 Усл. гтеч.л. 1,3 Тираж 100 экз. Заказ 66

Редакционно-издательский отдел ВГСХА 182100, г. Великие Луки, пл. Ленина, 1

ù

/

11- 56 9 5