Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эффективность бесподстилочного навоза при разных сроках внесения под кукурузу

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Эффективность бесподстилочного навоза при разных сроках внесения под кукурузу"

РГБ ОД

На правах рукописи

ГЕРЧИУ Яков Петрович

ЭФФЕКТИВНОСТЬ БЕСПОДСТИЛОЧНОГО НАВОЗА ПРИ РАЗНЫХ СРОКАХ ВНЕСЕНИЯ ПОД КУКУРУЗУ

Специальность 06.01.04 — Агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1398

Диссертация выполнена на кафедре агрономической и биологической химии Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук, профессор В. А. Демин.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук Г. Е. Мерзлая, кандидат сельскохозяйственных наук В. Н. Осипов.

Ведущая организация — Центральный научно-исследовательский институт агрохимического обслуживания сельского хозяйства (ЦИНАО).

Защита диссертации состоится *-У1998 г.

в У&'.А® часов на заседании диссертационного совета Д 120.35.02 в Московской сельскохозяйственной академии имени К- А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 49. Ученый совет МСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ МСХА.

Автореферат разослан . ^г^. . 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета — кандидат биологических нау

Общая характеристика работы.

Актуальность работы. Важнейшими экологическими и производственными проблемами на крупных животноводческих комплексах являются утилизация огромного количества бесподстилочного навоза (причем на ограниченной площади) и увеличение производства малотранспортабельных объемистых кормов (силоса, сенажа и сена), особенно на прифермер-ских орошаемых участках. В связи с этим возникает необходимость в обосновании возможности эффективного возделывания высокопродуктивных культур, в частности кукурузы при бессменном ее выращивании, при рациональной системе удобрения бесподстилочным навозом в зависимости от доз и сроков его внесения. Особую экологическую важность вызывает целесообразность круглогодичного применения бесподстилочного навоза. Появившиеся в литературе сомнительные по теоретическим соображениям рекомендации о возможности круглогодичного поверхностного способа внесения бесподстилочного навоза побудили нас подробно заняться изучением этого вопроса.

Цель и задачи исследований. Основная цель исследований - агроэколо-гическое и экономическое обоснование доз и сроков внесения бесподстилочного навоза под кукурузу при бессменном ее возделывании с орошением и разработка наиболее рациональных технологий применения этого вида органических удобрений.

В связи с этим решались следующие задачи:

1) Изучение физико-химических свойств и способов обеззараживания бесподстилочного навоза (Б/Н), а также разработка экспресс-методов определения содержания в нем основных питательных веществ;

2) Изучение величины разных доз и сроков внесения бесподстилочного навоза на урожай зеленой массы кукурузы и его качество, сбор сырого белка и обменной энергии с единицы площади;

3) Определение выноса и коэффициентов использования элементов питания кукурузой, их баланса в почве, а также выяснения влияния доз и сроков внесения бесподстилочного навоза на агрохимические показатели почвы;

4) Агрономическая, экономическая и биоэнергетическая оценка изучаемых приемов;

5) Разработка наиболее рациональных ресурсосберегающих технологий применения бесподстилочного навоза в качестве удобрения;

Объект исследования: 5-летний полевой опыт с бессменной кукурузой на дерново-подзолистой среднесуглинистой окультуренной почве на покровном суглинке. Система удобрения: бесподстилочный навоз в ежегодных дозах 30, 60 и 120 т на 1 га,высевался гибрид Днепровский 247 МВ.

Научная новизна работы: Впервые в Нечерноземной зоне в условиях орошения при бессменном выращивании кукурузы был проведен многолетний опыт с комплексным обоснованием разных доз и сроков внесения бесподстилочного навоза. Впервые был разработан удобный и довольно

точный экспресс-метод определения сухого вещества, азота, фосфора, калия, кальция и натрия в бесподстилоичом навозе в полевых условиях. Изучена степень пригодности разных моделей ионселективных электродов для определения качества бесподстилочного навоза. Подробно исследованы биологические и физико-химические свойства бесподстилочного навоза в зависимости от природных и технологических факторов, а также искусственного ультрафиолетового облучения, аэрации, электрического тока и периодического перемешивания.

Изученное в сравнении такое разнообразие сроков и доз внесения бесподстилочного навоза позволило выявить различия по продуктивности кукурузы, по выносу питательных веществ, сбору сырого белка и обменной энергии с 1 га, по содержанию нитратов в корме, по балансу пита-' тельных веществ в почве и коэффициентам их использования из бесподстилочного навоза, по экономической и биоэнергетической оценке и на основании этого комплекса показателей сделать заключение о целесообразности круглогодичного внесения бесподстилочного навоза и длительного ежегодного применения его высоких доз (даже с быстрой заделкой под плуг) с учетом изменения агрохимических показателей ; эчвы и в целом агроэкологической ситуации. Была разработана (совместно с кафедрой луговодства МСХА) новая технология использования жидкого навоза, заключающаяся в попеременном с водой его внесении на поля с.помощью быстросборных оросительных комплектов и разбг тении навоза в дождевальной машине за один ее проход.

Практическая значимость работы Предложен производству экслресс-• метод определения сухого вещества и питательных веществ в бесподстилочном чавозе в полевых условиях. Разработаны нормативы для определения рациональных доз внесения бесподстилочного навоза под кукурузу, показаны потери азота при круглогодичном применении навоза, обоснована как наиболее экологически выгодная ежегоднай доза навоза 60 т/ га (или 180 кг/ га азота) при заделке под плуг осенью или весной, обеспечивающая урожайность зеленой массы 60-62 т/га при орошении. Даны аг-роэкологическая, экономическая и энергетическая оценка поверхностного способа внесения бесподстилочного навоза по сравнению с заделкой его под плут. Предложен подход в определении оптимальной удобрительной нагрузки навоза на 1 га эксплуатируемой площади при планировании крупных ферм. Предложена новая технология утилизации бесподстилочного навоза в качестве удобрения с использованием быстросборных оросительных комплектов.

Материалы диссертации могут быть полезны для подразделений агрохим-службы и проектных сельскохозяйственных организаций.

Апробация работы. Материалы исследований докладывались на научных конференциях МСХА (1983 - 1985 гг.), на V научной конференции по аналитической химии (г. Вильнюс, 1986г.), опубликованы Ъ 4-х статьях (обшнм объемом 2,2 п.л ), а также используются в учебном процессе на кафедре агрохимии МСХА.

Обт ем работы. Диссертация изложена на 166 страницах машинописного текста и включает введение , 7 глав, выводы и предложения производству, список литературы (212 наименований, в т. ч. 30 иностранных) и кроме того приложения (10 таблиц). В диссертации 48 таблиц и 8 рисунков.

Место, условия проведения опыта и методика исследований.

Основная часть исследований проведена в совхозе "Вороново" Подольского района Московской области в 1983 - 1989 годах на базе 5-летнего полевого опыта. Исследования по экспериментальному обоснованию новых технологий по подготовке к использованию на удобрение животноводческих стоков и по их внесению методом орошения проведены в 1987 - 1995 годах совместно с Отраслевой научно-исследовательской лабораторией технологий и механизации орошения кафедры луговодства МСХА (доктор сельскохозяйственных наук Кобозев И.В.).

Полевой опыт с кукурузой был заложен в 1983 году на постоянном участке на дерново-подзолистой среднесуглинистой (на покровном суглинке) почве со следующей агрохимической характеристикой слоя 0-20 см: гумус (по Тюрину) - 1,72%, рН сол.6,4; Нг - 0,8 мг -экв./ЮОг; легко-гидролизуемый азот (по Тюрину и Кононовой) - 8мг, подвижные формы фосфора и калия (по Кирсанову) - 30 и 10 мг на ЮОг почвы соответственно. Повторность опыта - 4-кратная, общая площадь делянки - 165,3 кв.м. (11,4т х 14,5м). Участок по рельефу ровный. В 1984-1988гт. выращивали гибрид Днепровский 247. При необходимости осуществляли полив. Учет урожая проводили сплошным методом.

Годы эксперимента сложились по метеорологическим условиям вполне удачно (с учетом орошения) для получения высокой урожайности зеленой массы кукурузы, особенно в 1986 году.

Схема опыта включает 16 вариантов (в т. ч. пять сроков внесения бесподстилочного навоза):

1 - без удобрений (контроль), 2 - бесподстилочный навоз (б/л) осенью под зябь; 3 - б/н осенью по замерзшей почве; 4 - б/н зимой по толстому слою снега; 5 - б/н весной по тонкому слою снега; 6 - б/н весной под перепашку; В каждом сроке внесения навоза применяли ежегодно три разные его дозы: 30, 60 и 120 т/га в пересчете на 92%-ную влажность. Следовательно, за 5 лет из расчета на I га вносили 150, 300 и 600 т навоза. В бесподстилочном навозе 92%-ной влажности содержалось в среднем 0,30% азота, 0,15% Р205 и 0,30% К20.

Бесподстилочньш навоз вносили машинами РЖТ-8, РЖТ-16 в агрегате с тракторами Т-150К или К-700 и старались быстро его запахивать в соответствующих вариантах опыта. Разрыв времени между внесением навоза и его запашкой составлял не более 2 часов.

Кукуруза выращивалась по интенсивной технологи« для данного региона. Применяли рекомендованные средства интегрированной защиты

растений. Густота растений на 1га составляла 110-115 тысяч (норма высева около 100 кг семян) при ширине междурядий 70 см.

Анализы растительных и почвенных образцов проводили по методам ГОСТа.

Данные по урожайности и другим показателям обработаны методом дисперсионного анализа (Доспехов Б.А., 1985 г.).

Энергетическая и экономическая эффективность изучаемых приемов рассчитывались по методике ВНИИ кормов.

Результаты исследований.

Физико-химические свойства бесподстилочного навоза и разработка методов их определения.

Качество бесподстилочного навоза определяется комплексом факторов, которые нами условно разделены на 4 группы. Действия этих факторов на качество бесподстилочного навоза и его технологические свойства по отношению к работе насосов и дождевальных устройств приводится в диссертации.

В модельных опытах показано, что осаждение илистой и коллоидной части жидкого навоза усиливается при его подкислении, добавлении солей алюминия, железа и кальция сильных кислот, а обработка бесподстилочного навоза кислородом, ультрафиолетовыми лучами кли электрическим током резко повышает гибель микроорганизмов в среде. В результате предложен довольно эффективный способ очистки животноводческих стоков для их повторного использования для гидрослива в. замкнутом цикле, заключающийся в осаждении твердой фракции и коллоидных частиц на электродах (катодах). Однако следует отметить, что все существующие способы обеззараживания стоков или малодейственны, или, как и предла1аемые нами, довольно дорогие. Поэтому наиболее приемлемым в данном случае пока остается способ длительного хранения (отстаивания) жидкого навоза и применение его в качестве удобрения.

Устоявшаяся в совхозе "Вороново" технология содержания, кормления животных и хранения бесподстилочного навоза обеспечивает слабоизме-няющийся его состав по сезонам года (табл.1). При этом соотношение N:P205:K20 равно примерно 1:0,5:1. Однако не во всех хозяйствах отмечается такое положение. По ряду причин приходится иметь дело с разными по качеству партиями бесподстилочного навоза. Поэтому возникает, необходимость в простом методе для быстрого определения содержания питательных веществ в бесподстилочном навозе непосредственно в полевых условиях. Нами разработан такой удобный и достаточно точный экспресс-метод, в котором в зависимости от плотности бесподстилочного навоза устанавливается по соответствующим графикам содержание в нем сухого вещества и элементов питания (азота, фосфора, калия, кальция, магния и натрия). Длительность анализа занимает не более 2-3 минут.

Таблица 1.

Качество бесподстшочпого навоза ( совхоз "Вороново", в среднем за 5 лет, 1984-1988 гг. )._

Срок собора образца бесподстилочного навоза Сухое вещество, % N общий, % N - ЫН4, % Р205, % К20, %

1 2 1 2 1 2 1 2

Рано весной 5,86 0,26 4,45 0,12 2,03 0,13 2,26 0,26 4,46

Весна 5,82 0,27 4,58 0,12 2.09 0.14 2,32 0,28 4,48

Сентябрь 7,42 0,32 4,28 0,13 1.78 0,16 2,16 0,32 4,31

Ноябрь 6,76 0,30 4,37 0,14 2,10 0,15 2,20 0,30 4,39

Зима 7,28 0,32 4,40 0.15 12,08 0,16 2,21 0,32 4,44

рН в среднем за 5 лет 7,38

Примечание. 1 - на сырую массу; 2 - в сухом веществе;

В лабораторных опытах нами совместно с доцентами кафедры неорганической и аналитической химии МСХА В.В. Краснощековым и З.Е. Дейковой установлена область оптимальных концентраций растворов для определения в них ионов кальция, магния, калия, натрия, хлора и нитратов с помощью ионоселективных электродов. При этом выявлено, что для анализа бесподстилочного навоза и почвенных вытяжек наиболее подходят электроды ЭМ-С1-01,ЭМ-МС)3-01иЭСЛ-51-07. При определении кальция и магния с помощью электродов ЭМ-Са-01 и ЭМ-Мц-01, а калия с помощью электродовТСХА результаты получаются невоспроизводимыми, что связано с их низкой селективной способностью и высокой ком-плексообразующей активностью катионов кальция и магния в растворах.

Продуктивность посевов кукурузы на силос в зависимости от сроков и доз внесения бесподстилочного навоза.

В течение всех 5 лет опыта наряду с получением высоких урожаев зеленой массы кукурузы, особенно в 1986 году, хорошо просматривалась разница в урожайности по срокам внесения всех доз бесподстилочного навоза (табл. 2).

Таблица 2.

Урожайность зеленой массы кукурузы за 1984-1988 гг., т/га._

Вариант и срок внесе- Ежегодная доза Год В среднем за

ния бес-подстилочного навоза, т/га 5 лет

навоза

1984 1985 1986 1987 1988

1. Без удобрения 0 37,1 30,8 37,5 35,6 35,0 35,2

(контроль)

120 62,5 76,7 90,0 77,0 75,5 76,3

2. Осенью под зябь 60 52,3 64,2 73,1 61,6 61,0 62,5

30 49.8 54,4 61,6 48,4 46,9 52,2

3. Осенью по за- 120 50,1 50,2 53,8 57,2 58,5 54,0

мерзшей почве 60 45,2 45,6 48,4 52,4 53,7 49,1

30 41,4 45,5 43,4 44,2 45,1 43.9

4. Зимой по тол- 120 45,8 46,5 51,8 54,2 55,5 50,8

стому слою снега . 60 41,9 43,1 47,8 50,2 49,2 46,2

30 40,8 40,0 41,3 43,4 44.0 41.9

5. Воспой по тон- 120 50,1 44,2 49,1 55,4 55,2 50,8

кому слою снега 60 46,9 39,8 45,0 51,9 48,5 46,4

30 43,2 37,6 43,4 41,0 43,2 41,9

6. Весной под пе- 120 64„4 76,6 79,6 79,3 77,0 75,4

репашку 60 54,2 62,5 65,6 60,6 61,2 60,8

30 50,0 50.3 55,7 44,7 42.4 48,6

НСР05 3.1 3.0 3,4 2,7 2,2 2,9

Таблица ЛЬ 3.

Относительные показатели урожайности зеленой массы кукурузы от _доз и сроков внесения бесподстнлочпого навоза. _

LiuptM¡rr oiuj ra Срок ¡жжения бес-иода илочного навоза Доза наьо-за, т/га Год В среднем за 5 лет

1984 | 1985 | 1986 | 1987 | 1988

Прибавка в % к неудобренному варианту

2 Осенью под зябь 120 60 68 41 149 108 140 95 116 73 116 74 117 78

■ 3 Осенью по замерзшей почче 120 60 35 22 63 48 43 29 61 47 67 53 53 39

4 Зимой по толстому слою снега 120 60 23 13 51 40 38 27 52 41 59 41 44 31

5 Весной по тонкому слою снега 120 60 35 26 +' 29 31 20 56 46 58 39 44 32

6 Весной под перепашку 120 60 74 46 149 103 112 75 123 70 120 75 114 73

В % к аналогичным дозам навоза, внесенным осенью под -тбь

3 Осенью по замерзшей почве 120 60 80 86 65 71 60 66 74 85 78 88 71 79

4 Зимой ПО ТОЛСТОМУ слою снега 120 60 73 80 61 67 58 65 70 81 74 81 67 ■ -м

5 весной по тонкому слою снега 120 60 80 90 58 62 55 62 72 84 73 80 67 74

6 Веемой под перс-пашк\ 120 60 103 104 100 97 88 90 103 98 102 100 99 97

В первый год опыта (1984 г.), который менее благоприятным по погодным условиям, наиболее высокие и одинаковые урожаи кукурузы получены при внесении бесподстилочного навоза осенью под зябь и весной под перепашку (табл. 2). Эффективность осеннего внесения навоза по замерзшей зяби составила при этом в зависимости от дозы 80-86%, зимнею (по толстому слою снега) - 73-82% и весеннего (по тонкому слою снега, 57 см) - 80-90% по отношению к осеннему внесению под зябь (табл. *3). На первый взгляд, различия кажутся не такими уж весомыми между разными, сроками внесения. Однако, если проанализировать прирост урожайности относительно неудобренного варианта (табл. 3), то этот прирост в вариантах с поверхностным внесением бесподстнлочпого навоза (без его заделки) в 2-3 раза меньше, чем при заделке навоза под плуг осенью или весной. Абсолютные различия в урожайности зеленой массы по срокам внесения также значительные: около 9 т/га при дозе навоза ЗО'т/га, 8-12 т при дозе 60 т и 14-18 т/га при дозе 120 т/га (табл. 2). Зимнее разбрасывание навоза по толстому слою снега оказалось наихудшим (урожайность

ниже ча 3-5 т/га). Осеннее его внесение по замерзшей зяби и весной по тонкому слою снега давало одинаковый результат.

Во 2-й и 3-й годы эксперимента (1985 - 1986 гг.) были получена более высокие урожаи кукурузы и при этом наиболее резко проявились различия между сроками внесения бесподстнлочиого навоза (табл. 2 и 3). Осеннее его внесение под зябь по эффективности было или равно весеннему с заделкой под плуг, или даже имело (в 1986 г.) перед ним преимущество. По сравнению с неудобренным вариантом при поверхностном внесении навоза (без заделки) прибавка урожая была ниже в 2,5-4 раза чем при осеннем его применении под зябь (табл. 3). Четких различий по урожайности в эти два года между тремя сроками поверхностного внесения бесподстилочного навоза не наблюдалось.

В последующие два года (1987 - 1988 гг.) разница в урожайности по срокам внесения навоза несколько сгладилась.

В среднем за 5 лет внесение бесподстилочного навоза под плуг осенью или весной оказало практически одинаковое воздействие па урожайность зеленой и сухой массы кукурузы, выход кормовых единиц, сырого белка и обменной энергии с 1 га и имело явное превосходство над другими сроками его применения (табл. 2-4). Поверхностное внесение бесподстилочного навоза при разных сроках имело одинаковую результативность (табл. 2-4). Наибольшая урожайность зеленой массы кукурузы 75-76 т/га и сухого вещества 12,5-12,9 т/га были получены при ежегодном применении 120 т/га бесподстилочного навоза под плуг осенью или весной.

Таблица 4.

Выход сухого вещества, обменной энергии, сырого бежа и кормовых еди-

ниц с I га кукурузы (в среднем за 5 лет).

Ежегодная доза навоза, т/га Срок внесения бесподстилочного навоза

Осенью под зябь Осенью по замерзшей почве зимой по толстому слою снега весной по тонкому слою снега весной под перепашку

Сбор с¥хого вещества с 1 га, т; (5.9); НСРо5-0,6

30 8,9 7,3 7,2 7,4 7.8

60 10,8 8.5 8,2 8,4 10.3

120 12,5 8,8 8,6 9,5 12.9

Выход обменной энергии с 1 га, ГДж: (6,8)

30 104 86 85 87 96

60 130 104 99 101 130

120 159 111 104 121 165

Сбор сырого белка с 1 га, кг; (500)

30 780 643 644 659 754

60 960 822 756 766 1079

120 1315 921 809 914 1379

Выход кормовых единиц с 1 га. т; (6.3)

30 9.9 8,3 8.1 8.6 9,5

60 12,7 10.2 9,6 9.8 13.3

120 16,4 11,2 10,1 12.3 17.0

Примечание: В скобках - показатель неудобренного варианта (контроль).

В среднем за 5 пет при заделке под плуг осенью или весной окупаемость 1т навоза при его ежегодной дозе 2") т/га составляет по сырому белку - 8,5-12,7 кг, обменной энергии - 933-1227 МДж и кормовым единицам - 106-121 кг; при дозе 60 т/га соответственно 9,5-9,7 кг, 1040-1045 МДж и 106-167 кг корм, ед.; при дозе 120 т/га эти показатели снизились до 6,8-7,3 кг, 758-811 МДж и 84-89 кг корм, ед., но остались достаточно высокими. Эффективность внесения бесподстилочного назоза по замерзшей почве и снегу была более чем в 2 раза ниже.

Таблица 5.

Кормовая ценность вичдушно-сухого вещества надземной массы куиупу-зы (в среднем за 5 лет).

Срок внесения бсспод-стнлочного наво- Обменная энергия, МДж/кг Сырой белок, % Сырая клетчака,% Р205, % К20, %

за ежегодная доза бесподстилочного навоза, т/га

30 | 120 30 | 120 30 | 120 30 | 120 30 | 120

Без удобрения П.5 8,5 31,8 0.51 1,71

Осенью по замер шей почве 11,8 12,5 8,8 10,4 30,1 28,5 0,53 0,62 1,96 2,30

Зимой по толстому слою снега 11,8 12,1 8,9 9,4 30,5 29,7 0,55 0,64 2,05 2,10

Весной под перепашку 12,2 12,7 9,6 10,6 29,1 27,5 0,53 0,55 1,96 2,21

Под влиянием возрастающих доз навоза, особенно при заделке завоза под плуг, улучшалось качество корма по сырому белку, сырой клетчатке и количеству обменной энергии; несколько возрастало содержание фосфора и калия, но оставалось на уровне зоотехнических нормативов (табл. 5). Следует отметить, что при этом заметно повышалась доля початков в надземной массе кукурузы за счет стеблей.

Содержание нитратов в зеленой массе кукурузы (табл. 6) вызывало в отдельные годы (при дефиците тепла и влага) некоторую тревогу только при ежегодной дозе навоза 120 т/га с заделкой его под плуг (особенно весной), так как в этом случае меньше терялось азота. Наибольшая концентрация нитратов отмечалась в стеблях, затем в листьях, а наименьшая - в початках. По мере роста растении она снижалась. Изучение динамики нитратов позволяет уже в более ранней фазе развития растения прогнози-' ровать возможное их содержание в урожае, что имеет важное практическое значение для правильного использования отдельных партий кормов.

Таблица б.

Содержание N-N03 в мг па 1 кг зеленой массы кукурузы _(1-доза навоза 30 т/га, 2 - ¡20 т/га).__

Срок внесения бесподстилочного навоза 1984 год 1986 год 1987 год 1988 год

1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2

Без удобрения 15 24 23 25

Осенью под зябь 20 1 34 32 42 37 54 32 44

Весной по тонкому снегу 19 38 48 45 32 33 36 40

Весной под перепашку 27 42 33 45 43 62 42 71

Вынос элементов минерального питания, их баланс и изменение агро-

химических показателей почвы. Вынос азота, фосфора и калия с 1 т зеленой массы кукурузы (табл. 7) изменялся по вариантам довольно слабо. При поверхностном способе внесения по сравнению с заделкой навоза под плуг происходило некоторое увеличение выноса фосфора с калием и снижение выноса азота. Коэффициенты использования питательных веществ из бесподстилочного навоза существенно уменьшались по мере возрастания доз азота, особенно при поверхностных способах внесения (табл. 7).

Таблица 7.

Вынос питательных веществ и коэффициенты г« использования

кукурузой из бесподстилочного навоза (за 1984 - 1988 г.).

Ежегодная доза навоза, т/га Вынос, кг/га Коэффициент использования, "А Вынос на 1т зеленой массы, кг

N Р205 К20 N Р205 К20 N Р205 К20

0 80 30 101 — — 2.3 107 2,9

Осенью под зяблевую вспашку

30 1 125 50 162 50 41 63 2,4 1,0 3,1

60 154 65 212 41 36 58 2,5 1,0 3,4

120 210 72 244 34 22 37 2,8 1,0 3.2

Зимой по толстому слою снега

30 103 39 148 24 19 48 2.5 0.9 3.5

60 121 52 165 21 22 33 2,6 1,1 3,6

120 129 56 180 13 13 20 ... 2,5 1,1 3,6

Весной под пе репашку

30 121 '1 15Ь 51 37 67 2,5 0,8 3.2

60 172 58 215 58 34 73 2,8 0,9 3,5

РО 221 71 286 44 25 59 2,9 0.9 3.8

Интенсивность хозяйственного баланса питательных веществ в почве (табл. 8)'наиболее сильно возрастает при ежегодной дозе бесподстилочного навоза 120 т/га, особенно при поверхностном способе внесения, достигая по азоту 297%, фосфор" 345% и калию 215% от выноса с урожаями. Тем самым создается прежде всего агроэкологическая напряженность по азоту и фосфору, происходят большие газообразные потери аммиачного азота из навоза и загрязнение продукции нитратами и др., и усиливается процесс зафосфачивания почв (табл.9).

Таблица 8.

Хозяйств iiiibiù баланс азота, фосфора и калия в почве за 5 лет при возделывании кукурузы при разных дозах и сроках внесения бесподстилочно-

го навоза.

Ежегодная дола навоза, т/га N Р205 К20 Срсдиеежег одная про-дукиштн-чь 1 га, т зеленой массы 11рирост ПрОДу»ГП4В11 ОС1И ОТ УДобрс-

+—КГ/ГЯ в %х юлиосус урожаями +-мУ|а выносу С урожаями +--кг/га и % к выносу с урожаями

0 -400 -152 --- -504 35.2 ---

Осенью под зябь

30 -176 72 -9 96 -329 59 52j2 48

60 +127 117 + 157 149 -97 91 62,5 78

120 +857 181 +597 265 +703 158 76.3 117

Осенью по замерзшей почве

30 -70 86 +31 116 -299 58 43.9 25

60 +203 130 + 191 175 -41 96 49.1 39

120 + 1034 240 +619 326 +766 175 54,0 53

Зимой по толстому слою снега

30 -35 93 +44 122 -255 65 41,9 19

60 +355 159 +223 186 +142 117 46,2 31

120 +1276 297 +686 345 +1034 215 50,8 44

Весной по тонкоmv слою снега

30 -162 71 -9 96 -343 52 41,9 19

60 + 169 128 +1ь0 168 -105 88 46,4 32

120 +833 214 +520 289 +477 148 50,8 44

Весной под перепашку

30 -204 66 -3 99 -375 51 48,6 38

ьО -62 93 +116 140 -293 73 60,8 73

120 +493 145 +455 229 +134 109 75,4 114

НСРо5 2,9

Таблииа 9.

Изменение агрохимических показателей почвы (0-20 см)._

Доза навоза, т/га рН солев. Нг, мг-экв/ЮОг Гумус, % Р205 К20

мг на 100 г почвы

1983 1988 1983 1988 1983 1988 1983 1988 1983 1988

Контроль (0) 6,4 6,3 0,8 0,9 1,72 1,67 30 26 10 8

Навоз осенью под зябь

30 6,2 6.2 0.7 0,7 1,74 1,80 32 36 9 10

п 6,0 6,3 0,9 0,7 1,81 1,90 32 40 9 11

120 6,4 6,5 0,9 0.8 1,79 1.91 33 44 10 15

Так, в среднем при поверхностном способе внесегия по сравнению с внесением под плуг из 30т, 60т и 120т навоза терялось ежегодно с 1 га на 37, 66 и 153 кг азота больше. Относительные же потери оказались примерно одинаковыми и составили около 40% от общего азота. Принимая во внимание, что даже при относительно быстрой запашке навоза потери

общего азота могут достигать 15-20% (Демин В.А.,1985), суммарная потеря общего азота при поверхностном способе внесения бесподстилочного навоза может составить 55-60%. Урожайность зеленой массы кукурузы 75-76 т/га и ее прирост в 114-117% (табл. 8) были получены при балансе в агроэкосистеме азота 145-181%, фосфора 229-265% и калия 109-15.Ч%от выноса. На самом деле с учетом газообразных потерь аммиака относительный баланс азота в почве составляет 116-145% при заделке навоза под плуг, что может быть приемлемо как временное явление при получении таких высоких урожаев кукурузы при орошении и интенсивном окультуривании почв (по фосфору и калию).

Ежегодное применение в течение 5 лет 120т/га бесподстилочного навоза под зябь увеличило содержание подвижных форм фосфора и калия в ЮОг почвы (слой 0-20 см) на 11 и 5 мг соответственно (табл. 9). При таких темпах за 20 лет увеличение по калию составит 20 мг, а по фосфору -44мг, то есть прежде всего возникает опасность зафосфачивания почв. Следовательно, при высоком и очень высоком содержании подвижных форм фосфора в почве доза навоза должна рассчитываться по фосфору (а не по азоту, как это было принято раньше), исходя из относительного баланса в 100% от выноса (то есть вносимое количество равно выносу с урожаем). Аналогичный подход должен использоваться при проектировании крупных животноводческих комплексов, чтобы исключить возможность зафосфачивания почв.

Для сдвига содержания подвижных форм фосфора и калия на 1мг в 100 г почвы (слой 0-20 см) требовалось внести с бесподстилочным навозом сверх выноса с урожаем около55 кг/га Р205 и 130 кг/га К20, что свидетельствует о достаточно высокой фиксации калия почвой.

Содержание гумуса в пахотном слое за 5 лет наиболее заметно увеличилось (на 0,12%) при ежегодном внесении под зябь 120 т/га бесподстилочного навоза (табл. 9). Снижение кислотности почвы (обменной и гидролитической) с увеличением дозы навоза происходило очень слабо.

Энергетическая и агро-экономическая эффективность применения бесподстилочного навоза при выращивании кукурузы на силас.

Наибольшая прибавка энергии получена в вариантах с запашкой 60120 т/га навоза (40-63 ГДж/га), а наименьшая - при внесении зимой по снегу (табл. 1,0). Максимальный коэффициент энергетической эффективности отмечен в варианте с внесением 60 т/га навоза под весешпою перепашку.

При всех дозах навоза с заделкой его под плуг была отмечена высокая окуп? мость 1 кг д.в. кормовыми единицами, даже при дозе 120 г/га (табл. 11),. При поверхностном способе внесения навоза этот показатель снижался в 2-2,7 раза.

Что касается экономической эффективности, то в 1988 году было выгодно применять кз удобрение с радиусом расстояния 3 км все изучаемые нами дозы навоза, а в 1994 году - только 30-60 т/га.

Таблица 10.

Энергетическая эффективность возделывания кукурузы на силос

(при транспортировке навоза на 3 км), в среднем ю 5 лет._

Срок внесения бес- Доза на- Выход Затраты Прибавка энергии кээ

нодстнлочного навоза воза, т/га энергии, ГД*/г» энергии. Г'Дж/га

всего ' ДОПОЛН ИтелЫЮ воздел ыванля от навоза

Контроль 0 68 23 45 0 3 0

30 105 37 68 23 2,8 1,6

Осенью под зябь 60 130 46 ад 39 2,9 1,7

120 159 59 68 55 2,7 1,5

Зимой по тол- 30 85 31 5-1 9 2,8 1,0

стому слою сне- 60 99 35 64 19 2,8 1,5

га 120 104 38 Ы, 21 2,7 1,3

30 87 31 5 Л. 11 2,8 1,2

Весной по тон- 60 101 35 61» 21 2,9 1,6

кому слою снега 120 121 45 7о 31 2,8 1,4

30 96 34 62 17 2,8 1,5

Весной под пе- 60 130 44 86 41 2,9 1,9

репашку 120 165 57 108 (>3 2.9 1,8

Примечание: ОЭ - коэффициент энергетической эффективности;

Таблица II.

Окупаемость I кг д.в. бесподстилочного навоза урожаем кукурузы,

Ежегодная доза навО!а, т/га Срок внесения бесцодстилочного навоза

осенью под зябь осенью по замерзшей почве зимой по толстому елоюснега весной по тонкому слою снега весной под перепашку

30 16,8 8,2 6,5 6,3 13,5

60 11,2 6,6 5,2 5.6 12.2

120 10,1 4,6 3,8 3,7 9,9

Из-за диспропорции цен не в пользу сельского хозяйства рентабельность применения бесподстилочного чавоза под зябь и возделывания кукурузы в 1994 году была в 10 - 12 раз ниже, чем в 1988 году. Максимум рентабельности отмечен при дозе навоза 60 т/га.

В результате многосторонней , комплексной оценки (агрохимической, экономической и др.) наиболее выгодной оказалась доза бесподстилочного навоза 60 т/га с заделкой под плуг. Дозу навоза 120 т/га (даже в условиях высокой агротехники), особенно на почвах с высоким содержанием фосфора и из-за возможного повышенного содержа шя в зеленой массе кукурузы нитратов, следует чередовать через год с внесением одних ми- ° неральных азотных удобрений. Поверхностный способ внесеши навоза (без заделки в почву) показал свою несостоятельность.

Нами совместно с лабораторией технологии и механизации орошения кафедры луговодства МСХА предложена более эффективная и экологически более безопасная технология использования животноводческих стоков в качестве удобрения с помощью быстросборной оросительной системы, которая сокращает затраты в 1,5-2 раза.

ВЫВОДЫ:

1. Свойства бесподстилочного навоза зависят от его влажности, срока, способа сбора и хранения, метеорологических условий года и других факторов, однако, в условиях крупных откормочных комплексов при отлаженных технологиях его удаления, сухое вещество характеризуется относительно стабильным составом, что позволяет определять содержание в нем органогенных элементов по плотности.

2. Обработка кислородом, кислотой, УФ-лучами, электрическим током снижает количество микроорганизмов в жидком навозе, ускоряет разделение его на фракции и осаждение коллоидных частиц.

3'. Наиболее эффективным способом внесения бесподстилочного навоза является дождевание, при котором он без предвари/ельного осветления подается в машину, где он разбавляется, а перед и после внесения посевы поливаются чистой водой, причем над дождем из разбавленных стоков производится распыление чистой воды.

4. На хорошо окультуренной дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в среднем за 5 лет при бессменном возделывании кукурузы на силос при орошении высокий сбор сухого вещества (10-13 т/га), зеленой массы (61-76 т/га), обменной энергии (130-165 ГДж/га), сырого белка (1080-1380 кг/га) отмечен при ежегодном внесении 60-120 т/га бесподстилочного навоза осенью и весной под вспашку; в контроле же эти показатели соответственно составили 6 т/га, 35 т/га, 68 ГДж/га и 500кг/га.

5. Внесение бесподстилочного навоза осенью или весной под плуг оказывало в среднем за 5 лег одинаковое воздействие на урожайность кукурузы и в 22,5 раза превосходило по прибавке урожайности поверхностный способ внесения (осенью по замерзшей почве, зимой по снегу и весной по тонкому слою снега). При последних трех сроках результативность была практически одинаковой.

При систематическом применении бесподстилочного навоза различия в урожайности по срокам его внесения на четвертый и пятый годы несколько сглаживались.

6. При внесении возрастающих доз бесподстилочного навоза концентрация сухого вещества в кукурузе практически не изменялась, содержание сырого белка, нитратов, фосфора, калия и обменной энергии повышалось, а сырой клетчатки несколько уменьшалось. Содержание нитратов в большинстве случаев оставалось э пределах допустимой нормы даже при ежегодном применении 120 т/га навоза.

Несколько большее действие на качество корма оказал бесподстилочный навоз при внесении осенью или весной под вспашку по сравнению с поверхностны! способом.

■ 7. Ежегодное применение под кукурузу 20, 60 и 120 т/га бесподстилочного навоза обеспечивало в среднем вынос на 1 т зеленой массы (в кг) 2,4N 0,9Р 3,3K; 2,7N 1,0Р 3, 6К и 2,8N 1,0Р 3,7К соответственно. При поверхностном способе внесения по сравнению с заделкой навоза под плуг происходило некоторое увеличение выноса калия (всего на 6-8%), фосфора (не более, чем на 812%) и снижение выноса азота (примерно на 5%).

8. Коэффициенты использования питательных веществ кукурузой из бесподстилочного навоза (30-120 т/га) при заделке его под плуг составили за 5 лет

опыта: азота - 34-58%, фосфора - 22-41% и калия - 37-73%; при поверхностном способе внесения - 13-33%, 13-27% и 20-56% соответственно, снижаясь по мере увеличения дозы навоза.

9. При заделке 30-120 т/га бесподстилочного навоза под плуг в агроэкоси-стеме складывался относительный баланс азота в пределах 66-181%, фосфора -96-265% и калия - 51-158% к выносу с урожаями; при поверхностном способе внесения в зависимости от дозы и срока - 71-297%, 96-345% и 52-215% соответственно, возрастая с увеличением количества навоза. Особенно сильно баланс повышался при внесении бесподстилочного навоза зимой по толсто! у слою снега, усиливая экологическую напряженность и, как один из моментов, ход процесса зафосфачивания почвы.

10. Потери общего азота из бесподстилочного навоза при поверхностном круглогодичном применении были в среднем на 40% больше по сравнению с внесением под плуг осенью или весной. Общие потери азота при поверхностном способе внесения навоза составляли 55-60%, главным образом за счет газообразных потерь аммиачного азота.

11. Применение в среднем на 1 га 120 т бесподстилочного навоза с заделкой осенью под плуг несколько снизило за 5 лет кислотность почвы, увеличило содержание гумуса на 0,12%, подвижных форм фосфора и гтлия в пахотном слое на И и 5 мг в 100 г почвы соответственно.

Затраты Р205 и К20 бесподстилочного навоза сверх выноса с урожаем для сдвига на 1мг подвижных форм фосфора и калия в 100 . почвы (0-20 см) составляли соответственно 53 н 130 кг/га.

12. В связи с ростом диспаритета цен в пользу стоимости промышленных средств производства, экономическая эффективность интенсификации продукционного процесса в агроэкосистемах, в том числе внесения бесподстилочного навоза, в условиях кризиса уменьшается, несмотря на ее высокую энергетическую окупаемость. Однако использование навоза в качестве удобрения необходимо с целью обеспеченности замкнутости биогеохимических циклов и предотвращения загрязнения окруж ющей среды.

13. Внесение бесподстилочного навоза осенью по замерзшей зяблевой вспашке, весной по тонкому слою снега и особенно зимой по глубокому снегу следует признать экологически, энергешчески и экономически нецелесообразным. Крупные откормочные комплексы должны быть обеспечены в достаточной степени емкостями для сбора и хранения навоза и средствами для его внесения в оптимальные сроки (осенью и весной под вспашку.

14. При внесении бесподстилочного навоза на почвах с очень высоким содержанием фосфора следует рассчитывать дозу навоза на планируемую урожайность не по азоту, как было принять раньше, а по фосфору, компенсируя вынос его на 100% или менее, чтобы избежать зафос^ачивание почв в ближайшее время. о

15. При планировании крупных животноводческих комплексов следует исходить из 100% баланса фосфора относительно его выноса с урожаями с учетом реальной доли площадей (в структуре хозяйства), на которой возможно внесение по экологическим допускам бесподстилочного навоза. Иначе будет происходить со временем зафосфачивание почв.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ.

1. На дерново-подзолистых среднесуглшшстых почвах бесподстплоч-ный навоз при бессменном выращивании кукурузы с урожаем зеленой массы 60-62 т/га (при орошении) следует вносить в дозе 60 т/га осенью под зяблевую вспашку или весной под перепашку, что равнозначно 180 кг/га N, 90 кг Р205 и 180 кг/га К20.

2. При дозах бесподстилочного навоза 120 т/га следует периоды с его применением чередовать с периодами без внесения.

3. Для быстрого определения содержания сухого вещества и элементов питания в бесподстилочном навозе предлагаем использовать экспресс-метод анализа, изложенный в диссертации.

4. Для расчета норм удобрений на планируемый урожай кукурузы рекомендуем использовать вынос на 1 т зеленой массы 2,7 кг N, 1 кг Р205 и 3,5 кг К20.

5. Планирование крупных животноводческих комплексов должно осуществляться с учетом коэффициента возврата фосфора в почву, равного единице, на той площади пашни, где реально возможно его применение, чтобы избежать опасных экологических последствий системы удобрения, в частности зафосфачивания почв.

СПИСОК ТРУДОВ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Герчиу Я.П., Дейкова З.Е., Краснощекое В.В. Использование ионо-метрии в почвенном анализе // Тезисы докладов V научной конференции по аналитической химии Прибалтийских республик, Белорусской ССР и Калининградской области, - Вильнюс, 1986.

2. Демин В.А., Герчиу Я.П., Краснощеков В.В. Изучение возможности определения качества бесподстилочного навоза по его плотности. - Деп. № 676 ВС - 88 // Рефер. журнал "Механизация и электрификация с.-х. производства", 1989, № 2, с. 24.

3. Демин В.А., Герчиу Я.П. Эффективность доз бесподстилочного навоза при разных сроках внесения под кукурузу на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве Московской области //Агрохимия, 1996, № 8-9,

4. Тюльдюков В.А., Кобозев И.В., Герчиу Я.П., Хотов В.Х. Разработка экологически безвредных систем кормопроизводства в условиях крупных и фермерских хозяйств П Известия ТСХА, 1994, № 1, с. 18-34.

с.79-86.