Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Сравнительная оценка эффективности гуминовых удобрений в технологии возделывания яровой пшеницы в условиях Нечерноземной зоны России

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Сравнительная оценка эффективности гуминовых удобрений в технологии возделывания яровой пшеницы в условиях Нечерноземной зоны России"

005043052

На правах рукописи

Хитрова Валентина Ивановна

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ГУМИНОВЫХ УДОБРЕНИЙ В ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ РОССИИ

Специальность: 06.01.04 - агрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 7 МДЙ 2012

Тверь - 2012

005043052

Диссертационная работа выполнена на кафедре ботаники, физиологии растений и кормопроизводства ФГОУ ВПО «Костромская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, заслуженный работник высшей школы РФ, Костромская ГСХА, заведующая кафедрой ботаники, физиологии растений и кормопроизводства Виноградова Вера Сергеевна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, Тверская ГСХА, профессор кафедры льноводства Сорокппа Ольга Юрьевна

кандидат сельскохозяйственных наук, директор ФГБУ ГЦАС « Тверской» Фирсов Сергей Александрович

Ведущая организация: ГНУ Костромской научно-исследовательский

институт сельского хозяйства

Защита состоится 24 мая 2012года в 12 час. 30 мин. На заседании диссертационного совета Д 220.063.01 при ФГБОУ ВПО « Тверская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 170904, г. Тверь, Маршала Василевского,7 (Сахарово), Тверская ГСХА

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тверской ГСХА Автореферат разослан «24 » апреля 2012г. Автореферат размещен на сайте «24 »апреля2012г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Ш)

* /7

Иванютина Н.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Производство высококачественной товарной продукции является одной из важнейших задач сельскохозяйственного производства. Наиболее актуальной проблемой отрасли является создание и применение безопасных удобрений и препаратов. Этой проблемой занимались как классики агрохимической науки ДН. Прянишников, А.В. Петербургский, З.И. Журбинкий, так и современные исследователи В.Г. Минеев, В.И. Панасин, А.И. Попов, Б.А. Ягодин, Д.С. Орлов, Д.А. Кореньков, В.Г. Сычев.

Отдавая должное достигнутым в этой области знаниям и практическим результатам, следует отметить, что экологически безопасные технологии должны предполагать применение и возврат в агроэкосистему компонентов природного происхождения, таких как гуминовые вещества.

Кроме того, учитывая генезис почв и особенности требований биологии культуры необходимо разработать приемы применения микроэлементов в составе удобрения гумат «Плодородие», важность которых для развития растений неоспорима.

Опубликованных данных о развернутых исследованиях по этому направлению нет, поэтому считаем, что работа посвящена чрезвычайно актуальной проблеме.

Цель работы - Цель исследований - разработать и изучить приемы применения различных составов гуминовых удобрений гумат « Плодородие» и «Биоплант Флора» в технологии выращивания зерновых культур для Нечерноземной зоны России;

- дать сравнительную оценку эффективности гуминового удобрения «Плодородие» применяемого в чистом виде и с добавлением мочевины и «Биоплант Флора» на посевах яровой пшеницы. В задачи исследований входило:

- разработать состав и способы применения гуминовых удобрений;

- изучить влияние удобрений гумат «Плодородие», мочевины и «Биоплант Флора» на изменение агрохимических показателей почвы;

- установить влияние приемов применения этих удобрений на рост и развитие яровой пшеницы;

- дать оценку физиологических процессов в растениях яровой пшеницы при использовании удобрений гумат «Плодородие», мочевины и «Биоплант Флора»;

- изучить влияние гуминовых удобрений на микробиологическую активность почвы и на вынос элементов питания урожаем яровой пшеницы;

- изучить влияние гуминовых удобрений и мочевины на урожай, его структуру и качество хозяйственно - полезной продукции;

- рассчитать энергетическую эффективность и провести эколого - экономическую оценку приема обработки посевов яровой пшеницы в технологии ее возделывания удобрениями гумат «Плодородие», мочевиной и «Биоплант Флора».

Научная новизна. Впервые в условиях Центрального района Нечерноземной зоны России проведены исследования и дана сравнительная оценка влияния удобрений гумат «Плодородие», гумат «Плодородие» с добавлением мочевины, и «Биоплант Флора» на рост и развитие растений, физиологические процессы в них, микробиологическую активность почвы, и вынос элементов питания урожаем, а так же на урожай и качество зерна яровой пшеницы.

Практическая ценность. Выполненная работа позволяет расширить представление о влиянии солей гуминовых кислот и микроэлементов в составе гуминовых удобрений гумат «Плодородие» и « Биоплант Флора» на развитие полевых культур и дать рекомендации по приемам их применения с целью повышения урожая и качества хозяйственно - полезной продукции, сохранения экологической чистоты окружающей среды.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований прошли производственную проверку и внедрены в ОПХ «Минское» Костромского района Костромской области на площади 930 га, в колхозе «Родина» Красносельского района на площади 370 га, в СПК «Боевик» Судислав-ского района Костромской области на площади 370 га, рекомендованы к использованию в хозяйствах Костромской, Владимирской, Вологодской, Ивановской, Новгородской, Нижегородской, Московской, Тверской, Ярославской областей.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 6 научных статей, в том числе 2 в изданиях рекомендованных ВАК РФ.

Основные положения работы докладывались и получили положительную оценку на: 44-й международной научной конференции молодых ученых и специалистов «Комплексное применение средств химизации в адаптивно - ландшафтном земледелии» (Москва, 2010), VI совещании-семинаре «Перспективы использования новых форм удобрений, средств защиты и регуляторов роста растений в агротехнологиях сельскохозяйственных культур» (Анапа- 2010), научно-практических конференциях «Актуальные проблемы науки в АПК» (Кострома,2008-2012 гг.).

Кроме этого, результаты исследований ежегодно докладывались на заседаниях кафедры ботаники, физиологии растений и кормопроизводства.

Работа выполнялась на кафедре ботаники, физиологии растений и является составной частью научно-исследовательских работ Костромской государственной сельскохозяйственной академии на 2007 - 2011 гг. по теме 29-01н, по программе У.М.Н.И.К. № гос.регистрации 4994-Р/7628/Д от 30.04.07

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 135 страницах, состоит из введения, 5 глав, основных выводов, предложений производству, списка использованной литературы, который включает 161 наименование, содержит 32 таблицы, 15 рисунков, 13 приложений.

4

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Влияние удобрений гумат «Плодородие», мочевины и «Биоплант Флора» на изменение агрохимических показателей почвы;

2 Оценка физиологических процессов в растениях яровой пшеницы при использовании гуминовых удобрений.

3. Влияние гуминовых удобрений на микробиологическую активность почвы и на вынос элементов питания урожаем яровой пшеницы

4. Влияние приемов применения этих удобрений на ростовые процессы и урожай яровой пшеницы.

5. Энергетическая эффективность и эколого - экономическая оценка приема обработки посевов яровой пшеницы в технологии ее возделывания удобрениями гумат «Плодородие», мочевиной и «Биоплант Флора».

Автор выражает благодарность за помощь, оказанную в выполнении настоящей работы научному руководителю, заведующей кафедрой ботаники, физиологии растений и кормопроизводства ФГОУ ВПО «Костромская государственная сельскохозяйственная академия», доктору с.-х. н. B.C. Виноградовой, сотрудникам кафедры ботаники, физиологии растений и кормопроизводства ФГОУ ВПО «Костромская государственная сельскохозяйственная академия», директору H.A. Лучнику и коллективу ФГУ ГС АС «Костромская», директору ОПХ «Минское», директору С ПК «Боевик», председателю колхоза «Родина».

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Место, условия и методика проведения исследований

Работа выполнялась на кафедре ботаники, физиологии растений и кормопроизводства ФГБОУ ВПО «Костромская государственная сельскохозяйственная академия» в период с 2007 - 2011 гг. Исследования по изучению процессов роста, развития, формирования урожая и качества продукции яровой пшеницы при использовании различных приемов применения удобрения гумат «Плодородие» и «Биоплант Флора» были проведены так же в полевых опытах хозяйств Костромской области в соответствии с ОСТ 10 106-87. В опытах изучали влияние различных сроков обработок и их количества на формирование урожая и качество яровой пшеницы.

Данные виды удобрений испытывали в полевых опытах на яровой пшенице сорта " Дарья". В опытах изучали влияние различных сроков обработок и их количества на формирование урожая и качество зерна.

Полевые мелкоделяночные опыты проводили с 2008 по 2010 гг. в ОПХ «Минское» Костромского района Костромской области. Для обработки посевов яровой пшеницы использовали удобрение гумат «Плодородие» с концентрацией 50,0 г/л, мочевину - 46%, «Биоплант Флора» - не менее 2,0 г/л. Исследования проводили по следующей схеме:

1*. Контроль

2. Гумат «Плодородие» 0,5 л/ га - фаза кущения

3. Мочевина 3 кг/ га - фаза кущения

4. Гумат «Плодородие» 0,5 л/га + мочевина 3 кг/га - фаза кущения

5. Гумат « Плодородие» 0,5 л/га - фазы кущения + созревания

6. Мочевина 3 кг/га - фазы кущения + созревания

7. Гумат «Плодородие» 0,5 л/га +мочевина 3 кг/га - фазы кущения +

созревания

8 «Биоплант Флора» 1 л/га - фаза кущения

9. «Биоплант Флора» 1 л/га - фазы кущения + созревания

(*Далее все варианты в тексте и таблицах идут в соответствии с этой нумерацией)

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3. Влияние гуминовых удобрений на агрохимические и микробиологические свойства почвы 3.1 Характеристика агрохимического состава используемых удобрений

Исследованиями установлено, что удобрение гумат «Плодородие» это безбаластный продукт, который представляет собой натриевые или калиевые соли гуминовых кислот. В качестве реагента для его приготовления используют раствор едкого калия или раствор едкого натрия, в качестве сырья - сапропель Галичского озера и торф. Разрешено к применению на территории Российской Федерации, включено в государственный каталог пестицидов и агрохимикатов в раздел «Удобрения на основе гуминовых кислот».

В состав удобрения гумат «Плодородие» добавлены следующие микроэлементы в хелатной форме: медь - 0,123 г /л, цинк - 0,215 г/л, молибден -2,005 г/л, бор - 0,160 г/л, кобальт - 0,070 г /л, марганец - 0,286 г /л, йод -0,001 г/л. Состав удобрения представлен в таблице 1. Таблица 1 - Агрохимический состав удобрения гумат «Плодородие» обога-

_______________________щенного микроэлементами.________

Химический i Концентрация, г/л I Химический j Концентрация, г/л элемент I ! элемент j

макроэле- всего Ь т.ч. в хелат-Hoii микроэле- ; всего { в т.ч. в хелат-

менты ! форме менты I \ ной форме

азот общий | 3.06 1 ■ 1 медь | 0.123 1 0.12

азот нитрат- | 0.18 |................................. цинк 1 0.215 j 0.20

ный ; 1 1 \

азотаммиач- ; 0.38 \ . \ молибден \ 2.005 | 2.00

ный i 1 1 1

фосфор (Р04"3) ! 6.44 | 1 бор ; 0.160 ! | j j i

натрии 2.35 кобальт j 0.070 | Ö.Ö7 |

калий (К?0) ■: магний 0.01 0.32 л.......................~........ марганец йод ! 0.286 0 001 J______0.286_______j ■ " ~~ S " i

сера 1.24 j _ ; железо 3.49 ! 3.21 !

кальции 0.32 § - ■;

- рН 5% раствора в пределах 8,5- 9,5; массовая доля гуминовых кислот (г/л) не менее 50 (5,2%) Гуминовое удобрение «Биоплант Флора» представляет собой темно -

коричневую жидкую суспензию. Удобрение готовится путем дезинтеграции молекул гуминовых веществ в микровихревых гидродинамических полях. Массовая доля органического вещества (на сухое вещество) - 55-89%, сумма гуминовых и фульвокислот - не менее 0,2 г/л (табл.2).

Таблица 2-Агрохимический состав удобрения «Биоплант Флора»

Химический элемент Концентрация Химический элемент Концентрация

Азот общий 189 г/ л Цинк 0,132г/л

Фосфор общий 31 г/" л Марганец 0,170г/л

Калий общий 3 Юг/' :л Магний 0,636 г/л

Общий углерод 1,2 г/л Молибден 0,749 г/л

Гуминовые кислоты 2,1 г/л Железо 0,011г/л

Фульвокислоты 0,28 г/л Бор 0,004г/л

Медь 0,135 г/л Кобальт 0,016 г/л

В процессе трансформации удобрения опасных для окружающей среды и токсичных веществ не обнаруживается. Он не оказывает негативного воздействия на объекты окружающей среды и не содержит примесей опасных для природных объектов в концентрациях превышающих нормативно допустимые уровни.

3.2 Влияние гуминовых удобрений на динамику агрохимических показателей опытного участка

Анализируя результаты агрохимического анализа почвенных образцов в среднем за три года до обработки посевов гуминовыми препаратами и мочевиной после уборки урожая нами выявлено повышение содержания подвижного фосфора на 3-10 мг/кг почвы. На контроле этот показатель повысился на 7 мг/кг почвы. На наш взгляд изменение содержания подвижного фосфора в почве в течение вегетационного периода в разные годы больше изменялось от величины урожая и погодных условий, чем от применения препаратов.

3.3 Динамика активности микробиологических процессов в почве

Микрофлора является неотъемлемой частью почвы. Максимальную численность в опыте наблюдали в почве, где посевы обрабатывали препаратом гумат «Плодородие» с добавлением мочевины и препаратом «Биоплант Флора». В среднем за три года содержание аммонификаторов составило соответственно 22, 0 - 24,6 и 31,9 мин. кл./г почвы, против контроля 11,5 мин. кл./г почвы.

...... ' ^ЩШЩ

; - '¿ыт Ш А

Рис. 1 - Общая численность аммонификаторов, мин. кл/г, (среднее за 3 года). Рис. 2 - Общая численность микромицетов, тыс. диаспор/г, (среднее за 3 года).

Важная роль в создании плодородия почв принадлежит актиномицетам. Результаты, полученные на посевах яровой пшеницы позволили выявить увеличение численности актиномицетов благодаря применению гуминовых препаратов и мочевины.

4. Влияние гуминовых удобрений на рост и развитие яровой пшеницы 4.1 Динамика морфологических показателей растений

Результаты определения высоты растений в разные фазы развития показали, что реакция в характере и степени отзывчивости сорта на обработку растений гуминовыми препаратами и мочевиной проявляется уже через семь-десять дней после их применения. На вариантах обработанных удобрением гумат «Плодородие» растения стабильно достоверно превышали контрольные на 7,3-16,0 см. Самое высокое превышение в росте в среднем за три года на протяжении всего периода вегетации отмечалось на вариантах обработанных удобрением гумат « Плодородие» с добавлением мочевины. Оно составило 11,3-19,2 см. Удобрение « Биоплант « Флора» оказывало такое же влияние, как гумат « Плодородие».

Применение гуминовых препаратов и мочевины на посевах яровой пшеницы способствовало увеличению вегетативной массы у растений яровой пшеницы. На нарастание вегетативной массы яровой пшеницы существенное влияние оказали температурный режим и увлажнение по фазам развития. В 2009 году они были самыми благоприятными для роста и развития растений. В 2010 году высокие температуры и недостаточное увлажнение оказало отрицательное влияние на нарастание вегетативной массы растений. Следует отметить, что во все годы исследований гуминовые удобрения оказывали положительное влияние на формирование вегетативной массы растений. В среднем за три года в фазе выхода в трубку превышение относительно контроля составило 0,17-0,26 г/ растение, в фазе молочно-восковой спелости 0,25-0,51г/растение, а по вариантам, глее применялось гуминое удобрение гумат « Плодородие « совместно с мочевиной соответственно- на 0,27-0,32 и 0,36-0,53 г/растение.

4.2 Влияние гуминовых удобрений на физиологические показатели яровой пшеницы

Анализируя результаты, полученные в ходе исследований, можно констатировать положительное влияние удобрения гумат «Плодородие», препа-

рата «Биоплант Флора» на рост, развитие, формирование хозяйственно -полезной продукции растений в процессе вегетации. Поскольку существует очень тесная связь между такими важными показателями, как продуктивность, рост, интенсивность фотосинтеза и дыхания, которые, в конечном счете, обеспечивают урожай, нами было изучено влияние обработок гуми-новыми препаратами и мочевиной на эти показатели.

Среди факторов, от которых зависит общая продуктивность растений ведущая роль принадлежит фотосинтезу. И одним из важных показателей физиологической активности растений является содержание хлорофилла в листьях растений. От его концентрации зависит и интенсивность процесса, и, в достаточно высокой степени, продуктивность сельскохозяйственных культур.

Из данных представленных в таблице 3 видно, что содержание хлорофилла в листьях яровой пшеницы значительно варьировало по вариантам опыта.

Таблица 3 - Влияние гуминовых удобрений на физиолого-биохимические

показатели растений яровой пшеницы, (среднее за 2 года).

№ варианта опыта Концентрация хлорофилла, мг/г Интенсивность фотосинтеза, МГ СОг/см2/час Продуктивность фотосинтеза, мг С/дм'

фазы развития растений

I* II III IV I II III IV I II III IV

1 0,93 2,10 2,04 1,90 3,50 6,01 9,92 7,08 0,72 1,12 1,16 1,38

2 1.08 2,69 2.14 2,36 5,03 8,96 12,60 10,80 1,10 1,52 1,26 1,84

3 1.06 2,45 2.15 2,41 5.29 7,14 11,47 10,49 0,78 1,30 1,30 1,60

4 1,34 2.64 2,26 2,59 6,48 10,06 13,23 11,10 0,89 1,56 1,50 1,74

5 1,08 2.66 2,20 2.36 6,10 8,95 12,61 11,08 1,10 1,52 1,26 1,87

6 1,07 2,59 2.18 2,26 5,59 7,14 11,48 10,50 1,04 1,39 1,32 1,62

7 1.29 2,68 2,25 2.38 7,25 9,90 13,23 11,42 0,81 1,53 1,39 1,85

8 1.10 2,72 2.22 2.20 6,32 9,36 13,26 11,10 1,18 1,54 1,39 1,86

9 1,10 2,69 2,22 2,43 6,32 9,38 13,31 11,12 1,18 1,54 1,40 1,83

Примечание* - I - фаза трубкования; II - фаза колошения; III - цветите; IV- молочно-восковая спелость

В ходе исследований в растениях этих вариантов отмечена положительная динамика содержания хлорофилла в листьях, по сравнению с контрольными показателями. Так, обработка посевов гуминовым препаратом « Плодородие» в чистом виде обеспечила повышение содержания хлорофилла по фазам развития на 0,14- 0,51 мг/г, мочевины - на 0,11 - 0,51 мг/г, гуминовым препаратом « Плодородие» с добавлением мочевины - 0,24-0,69 мг/г и «Биоплант Флора» - на 0,17- 0,54 мг/г. Самое высокое его содержание отмечено на 2, 4, 5, 7 и 9 вариантах. Анализируя результаты, полученные в ходе выполнения наших исследований, следует отметить, что наличие в составе препаратов комплекса макро - и микроэлементов способствовало накопле-

9

шло фотоактивных пигментов в тканях листа пшеницы.

Одним из наиболее динамичных процессов в растении является водообмен, который находится в тесной корреляции с другими процессами его жизнедеятельности и зависит как от особенностей самого растения, так и от условий внешней среды. Важным показателем водного режима растений является осмотический потенциал клеток, концентрация клеточного сока и осмотическое давление (таблица 4).

Анализируя данные, представленные в таблице, следует отметить, что применение гуминового препарата «Плодородие» в чистом виде и с добавлением мочевины и « Биоплант Флора» способствовало некоторому снижению концентрации клеточного сока в растениях яровой пшеницы по сравнению с контрольным вариантом и, как следствие, уменьшение величины потенциального осмотического давления. Следует отметить, что в среднем за два года интенсивность дыхания растений яровой пшеницы по фазам развития на контрольном варианте увеличивалась с 6,71 до 6,9 мг С02/Ю0 г. в час.

Таблица 4 - Концентрация клеточного сока и потенциальное осмотическое давление в растениях яровой пшеницы (ср. за 2 года).

Вариан-

Концентрация клеточного сока, %

ты опыта I* II III IV I II III IV

1 8,1 10.9 12,1 13,0 675,3 919,4 1014,0 1130,0

2 6,4 8,6 10,2 10,8 508,8 723,5 854,8 904,9

3 7,6 9,7 11,2 11,9 622,4 787,2 863,6 1444,2

4 6,5 9,0 10,5 11,6 527,4 737,0 922,8 987,5

5 6,4 8,5 11,0 11,4 514,6 694,9 885,4 989,6

6 7,6 9,8 11,2 12,2 622,4 811,4 942,6 1056,4

7 6,5 9,0 10,9 11,6 528,2 749,1 929,7 984,5

8 6,4 8,5 10,8 11,4 518,1 695,3 912,5 968,3

9 6,4 8,5 10,8 11,4 522,1 695,3 920,1 969,9

Осмотическое давление, К ПА

Для обеспечения высоких урожаев зерна в средней полосе необходимо выпадение за вегетацию не менее 350 - 400мм осадков, что соответствует приведенным данным о потреблении этим растением для создания общей сухой массы урожая. Важным показателем водного режима растений является осмотический потенциал клеток, концентрация клеточного сока и интенсивность дыхания.

Следует отметить, что после обработки растений пшеницы в течение двух месяцев стояла сухая жаркая погода. Продуктивность транспирации в данный период онтогенеза является важнейшим условием формирования хозяйственно полезного урожая. Расход воды на образование сухого вещества должен быть максимальным, следовательно, непродуктивная ее потеря влечет за собой и снижение урожая.

Высокое осмотическое давление в клетках и тканях вегетирующих растений способствует затрате дополнительной энергии на транспирацион-

ю

ные процессы, увеличивая тем самым физиологическую нагрузку на растительный организм. Кроме того, высокая концентрация клеточного сока влияет на состояние вязкости коллоидов цитоплазмы в сторону ее увеличения, что также снижает активность физиологических функций культуры.

Отношение интенсивности фотосинтеза к содержанию хлорофилла в растении выражается ассимиляционным числом. Ассимиляционное число характеризует коэффициент полезного действия фотосинтеза. Из данных приведенных в таблице 5 видно, что ассимиляционное число значительно отличается по годам, но по вариантам закономерность сохраняется. Полученные данные, позволяют сделать вывод, что использование гуминовых препаратов в технологии выращивания яровой пшеницы положительно влияло на физиолого-биохимические процессы, происходящие в растениях яровой пшеницы, и существенно повлияло на формирование урожая.

Таблица 5- Влияние гуминовых препаратов и мочевины на ассимиляцион-

ное число

Варианты 2009 год 2010 год

Фазы развития культуры

I* II III IV I II Ш IV

1 4,83 5,69 6,81 5,27 3,14 2,28 4,14 3,20

2 6,92 6,00 7,39 5,53 4,64 2,54 5,29 4,25

3 5,70 6,08 7,58 5,93 4,12 2,22 4,52 3,91

4 6,92 8,01 7,89 5,85 4,73 2,71 5,05 3,99

5 6,92 6,44 7,40 5,83 4,58 2,58 5,38 4,28

6 7,18 6,08 7,58 5,79 4,10 2,08 4,53 4,30

7 7,14 7,80 7,82 5,83 4,72 2,60 5,28 4,41

8 7,26 7,48 7,79 5,87 4,55 2,48 5,24 4,29

9 7,26 7,42 7,90 5,64 4,55 2,52 5,24 4,18

5. Влияние гуминовых удобрений на урожай и элементы его

структуры 5.1 Урожай яровой пшеницы

Обработка посевов гуминовыми удобрениями и мочевиной не оказывала существенного влияния на изменение содержания абсолютно сухого вещества, фосфора и калия в зерне и соломе пшеницы.

Дополнительный приход элементов питания и активизация продукционного процесса зерновых культур выразилась в формировании урожая хозяйственно-полезной продукции и ее качества. Урожайность пшеницы была достоверно выше, чем на контроле (таблица 6).

Из данных приведенных в таблице видно, что на контрольном варианте урожай по годам существенно отличался. В 2008 году он составил 32,9 ц/га, в 2009 году - 38,9 ц/га и в 2010 году - 15,5 ц/га. На формирование урожая существенное влияние оказали погодные условия и обеспеченность расте-

ний питательными веществами. Следует отметить, что во все годы исследований гуминовые препараты и мочевина оказывали существенное влияние на формирование урожая. По годам эффективность их была не одинакова. Она зависела как от погодных условий года, так и от обеспеченности растений элементами питания. Так, в 2008 году однократная и двух кратная обработка растений гуминовым удобрением «Плодородие» способствовала росту урожая соответственно на 19,4 и 16,4 %. При двух кратной обработке посевов яровой пшеницы мочевиной она составила 19,1 %. Самая высокая прибавка зерна получена в вариантах, где посевы обрабатывали гуминовым удобрением «Плодородие» с добавлением мочевины. При однократной обработке растений она составила 35,9 %, а при двух кратной - 41,3 %.

Таблица 6. Влияние гуминовых удобрений и мочевины на урожай яровой

№ п/п Варианты Зерно

2008 2009 2010 среднее

урожай прибавка

1 Контроль 32,9 38,0 15,5 28,8 -

2 гумат «Плодородие» - фаза кущения 39,3 50,2 17,6 35,7 6,9

3 Мочевина — фаза кущения 30,0 44,8 18,3 31,0 2,2

4 гумат «Плодородие» + мочевина - фаза кущения 44,6 52,4 20,4 39,1 10,3

5 гумат «Плодородие» - фазы кущения + созревания 38,3 49,3 18,3 35,3 6,5

6 Мочевина - фазы кущения + созревания 39,2 43,2 18,8 31,6 2,8

7 гумат «Плодородие» +мочевина - фазы кущения +созревания 46,5 54,4 19,8 40,2 11,4

8 «Биоплант Флора» - фаза кущения 38,5 43,3 17,5 33,1 4,3

9 «Биоплант Флора» - фазы кущения + созревания 43,6 52,4 18,3 38,1 9,3

НСР05, Ц/га 2,90 4,60 1,10 3,50

Гуминовое удобрение «Биоплант Флора» при однократной обработке растений обеспечило рост урожая на 17,0 %, при двух кратной - на 32,5 %. В 2009 году отзывчивость растений яровой пшеницы на обработки гумино-выми удобрениями была несколько выше, чем 2008 году. Применение гуминовых удобрений способствовало лучшему использованию растениями питательных веществ из удобрений и почвы.

Однократная и двукратная обработка растений удобрением «Гумат «Плодородие» способствовала повышению урожая соответственно на 32,1 и 29,7 %. Добавление в гумат «Плодородие» мочевины обеспечило рост урожая соответственно на 37,9 и 43,2 %.

Двукратная обработка гуминовым удобрением «Биоплант Флора» способствовала росту урожая на 37,9 %. В 2010 году сильная засуха в период налива зерна оказала отрицательное влияние на формирование урожая. Это в основном отразилось на массе 1000 зерен. Для этого периода характерны явления захвата и щуплости зерна.

Применение гуминовых удобрений существенно снивелировало отрицательное последействие засухи. Однократная и двукратная обработка растений удобрением «Плодородие» способствовала росту урожая соответственно на 13,5 и 18,1 %. Добавление в него мочевины способствовало дальнейшему росту урожая. Повышение урожая составило соответственно 31,6 и 27,7 %.

По удобрению «Биоплант Флора» прибавка составила соответственно 12,9 и 18,1 %. В среднем за 3 года оптимальными оказались варианты с одно и двух кратной обработкой посевов удобрением гумат «Плодородие» обогащенного мочевиной.

5.2 Вынос элементов питания с урожаем яровой пшеницы

Из данных представленных в таблице 7 видно, что в среднем за 3 года на вариантах обработанных гуминовыми удобрениями вынос сухого вещества с зерном и соломой значительно выше, чем на контроле.

Таблица 7 - Вынос элементов питания с урожаем яровой пшеницы

№ Зерно Солома Всего

п/п Сухое N Р К Сухое в-во N Р К Сухое N Р К

во в-во

ц/га кг/га ц/га кг/га ц/га кг/га

1 25,23 48,73 10,40 13,49 39,06 19,66 5,03 43,29 64,29 68,39 15,43 56,78

2 31,28 65,15 10,40 15,55 55,38 30,71 7,01 63,08 86,66 95,86 17,41 78,63

3 27,18 55,57 11,74 14,86 50,45 24,86 6,47 59,82 77,63 80,43 18,21 74,68

4 34,35 68,32 14,48 18,31 62,48 31,56 6,98 69,59 96,83 99,88 21,46 87,90

5 30,98 62,30 13,05 17,52 51,38 24,45 6,19 59,21 82,36 86,75 19,24 76,73

6 27,79 59,2 11,90 14,80 49,23 26,02 5,96 57,72 77,02 85,22 17,86 72,52

7 35,36 77,56 14,91 19,54 65,6 35,13 8,01 76,95 100,96 112,69 22,92 96,49

8 29,16 59,05 12,25 15,44 48,70 24,35 6,34 56,14 77,86 83,40 18,59 71,58

9 33,64 66,04 14,77 18,52 62,15 31,80 7,63 73,43 95,79 97,84 22,40 91,95

Самый высокий показатель прослеживается по вариантам, где проведена однократная или двукратная обработка растений гуминовым удобрением «Плодородие» с добавлением мочевины. Разница с контрольным вариантом составила соответственно по зерну 9,12 и 10,13 ц/га, по соломе 23,32 и 26,54 ц/га. Всего с урожаем накоплено сухого вещества по этим вариантам на 32,44 и 36,67 ц/га больше, чем на контроле. При однократной и двукратной обработке растений удобрением «Бгоплант Флора» содержание сухого вещества превышало контрольный вариант на 13,57 и 31,5 ц/га. Такая же закономерность сохраняется и по выносу азота с урожаем. В среднем за 3 года вынос азота на контрольном варианте составил всего 68,39 кг/га, в том числе по зерну - 48,73%. В четвертом и седьмом вариантах, где растения были обработаны удобрением гумат «Плодородие» с добавлением мочевины он был выше контроля соответственно на 31,49 и 44,3 кг/га. С урожаем фосфора выносится от 15,43 до 22,92 кг/га. Яровая пшеница с урожаем выносит больше всего калия. В среднем за 3 года вынос его на контроле составил 56,78 кг/га. При двукратной обработке растений пшеницы удобрениями гумат «Плодородие» и «Биоплант Флора» происходит увеличение выноса калия. Он превысил контрольный вариант соответственно на 39,71 и 35,17 кг/га.

6. Экономическая эффективность использования гуминовых удобрений

Экономическая эффективность определяется путем сопоставления полученного эффекта с использованными ресурсами и затратами. Повышение экономической эффективности производства способствует росту доходов хозяйства, получению дополнительных средств для оплаты труда и получению социальных условий, или иначе, позволяет увеличить производство сельскохозяйственной продукции при том же ресурсном потенциале и снизить трудовые и материальные затраты на единицу продукции.

Экономическую оценку по производству хозяйственно - полезной продукции яровой пшеницы в расчете на 1 га проводили по следующим показателям: урожайность, затраты на 1га, цена реализации 1 центнера, стоимость продукции, производственные затраты, условный чистый доход, рентабельность.

Показатели экономической эффективности производства зерна яровой пшеницы с использованием в технологии их возделывания удобрения «Гумат «Плодородие» представлены в таблице 8.

Таблица 8 - Экономическая эффективность выращивания яровой пшеницы __(среднее за 3 года) (руб/га).__

Показатели Bat эианты опыта

1 2 4 5 7 8 9

Стоимость удобрений - 75 156 150 312 180 360

Обработка посевов удобрениями ~ 47,34 47,34 47,34 47,34

Итого прямых затрат 2586,27 2759,94 2889,56 2876,56 3108,63 2875,10 3126,60

Накладные расходы (10 %), руб 258,63 275,99 288,96 287,66 310,86 287,51 312,66

Всего затрат 2844,90 3035,93 3178,52 3164,22 3419,49 3162,61 3439,26

В том числе на удобрения - 173,67 303,29 290,29 522,36 288,83 540,33

Урожай зерна, ц/га 28,8 35,7 39,1 35,3 40,2 33,1 38,1

Прибавка, ц/га - 6,9 10,3 6,5 И,4 4,3 9,3

Чистый доход 14435,1 18384,07 20281,48 18015,78 20700,51 16697,39 19420,74

Стоимость прибавки - 4140 6180 3900 6840 2580 5580

Себестоимость 1 ц зерна, руб 98,78 85,04 81,29 89,64 85,06 110,52 106,24

Получено чистого дохода на 1 рубль затрат 5,07 6,06 6,38 5,69 6,05 5,28 5,65

Рентабельность, % 507 606 638 569 605 528 565

Получено чистого дохода от удобрений, - с 1га, руб 3966,33 5876,71 3609,71 6317,64 2291,17 5039,67

- на 1 рубль затрат - 22,83 19,37 12,43 12,09 7,93 9,33

Примечание: Предпосевная обработка - 312,4 руб /га; стоимость семенного материала -1800 руб/га; транспортировка и посев -94,29 руб/га; Уход за посевами( химпрополка) -47,34 руб/га; реализация 1 ц зерна - 600руб.

Эффективность применения удобрений выражается в повышении рентабельности производства хозяйственно-полезной продукции зерновых культур, которая составляет, при применении гумата «Плодородие»+ мочевина фаза - кущения-605%, Удобрение «Биоплант флора» - фазы кущения +созревания-565%.

Выводы

1. Выявлено положительное влияние удобрения «Гумат «Плодородие» с добавлением мочевины на агрохимические показатели опытных участков. Отмечено увеличение в содержании нитратного и аммиачного азота, подвижного фосфора, обменного калия и микроэлементов, хотя их значения оставались в пределах одной группы.

2. Установлено, что гумат «Плодородие» совместно с мочевиной активизирует морфологические процессы яровой пшеницы: способствует увеличению высоты растений на 17,4 и 19,3 см, вегетативной массы на 17,7 и 37,6% и площадь листовой поверхности на 34,0 и 49,8 %.

3. Результатами исследований доказано, что применение удобрения гумат «Плодородие» с добавлением мочевины при одной или двух кратной обработке растений способствовало повышению содержания хлорофилла на 15,0 - 36,2%, продуктивности фотосинтеза на 43,6 -62,7%,снижению концентрации клеточного сока на 0,6 - 1,9 %. На этих вариантах самый высокий коэффициент полезного действия фотосинтеза (5,92 - 6,65).

4. Установлена высокая активность почвенной микрофлоры, которая в почвах вариантов с применением удобрения гумат «Плодородие» совместно с мочевиной при однократной или двух кратной обработке имела по сравнению с контролем большую численность микрофлоры: аммонификаторов в 1,9 - 2,2 раза, азотфиксаторов в 1,5 - 2,3 раза и микромицетов в 1,6 раза.

5. Доказано, что гуминовые удобрения и мочевина оказывали существенное влияние на основные элементы структуры урожая: на продуктивную кустистость, количество зерен в колосе, массу зерен в колосе, и массу 1000 зерен. Однократная или двух кратная обработка растений удобрением «Гумат «Плодородие» с добавлением мочевины вела к повышению продуктивной кустистости в среднем за 3 года на 15,4 - 14,2 %,количеству зерен в колосе на 4,35 - 7,5 шт., массе зерен в колосе на 0,09 - 0,13 г., массе 1000 зерен на 2,15 - 2,9 г и биологическую урожайность на 33,4 - 39,9 %.

6. Определено, что гуминовые удобрения существенно влияли на формирование урожая. Оптимальными оказались варианты с однократной и двух кратной обработкой удобрением 1умат «Плодородие» с добавлением мочевины. Прибавка зерна по сравнению с контролем составила соответственно 10,3 и 11,4 ц/га, соломы - 21,7 и 27,4 ц/га. Двух кратная обработка удобрением «Биоплант Флора» была менее эффективна и обеспечила рост урожая зерна на 9,3 ц/га и соломы на 19,4 ц/га.

7. Установлено улучшение качества хозяйственно - полезной продукции в вариантах обработанных гуминовыми удобрениями и мочевиной. Однократная или двух кратная обработка растений удобрениями гумат «Плодородие» в чистом виде и с добавлением мочевины обеспечила содержание в зерне сырого протеина 12,2 - 12,6 %, клейковины - 22,4 -23,8 %,что превышает контрольный показатель соответственно на 1,0 - 1,4 % и на 2,3 -3,7 %.

16

8.Выявлено влияние гуминовых удобрений, как в чистом виде, так и с добавлением мочевины на накопление сухого вещества и вынос элементов питания с урожаем яровой пшеницы. Самый высокий вынос с урожаем отмечен на вариантах с одной и двух кратной обработкой растений удобрением гумат «Плодородие» с добавлением мочевины. По этим вариантам он составил по сухому веществу 96,8 и 101,0 ц/га, по азоту 99,9 и 112,7 кг/га, по фосфору 21,4 и 22,9 кг/га и по калию 87,9 и 96,5 кг/га, что соответственно на 35,6 и 37,6ц/га, на 31,5 и 44,3 кг/га, на 6,1 и 7,5 кг/га и на 31,1 и 39,7 кг/га больше, чем на контроле.

9.Установлено, что на вариантах, обработанных гуминовыми удобрениями, получено количество энергии от основной и полезной продукции существенно выше, чем на контрольном варианте. Самые высокие показатели получены на вариантах обработанных удобрением гумат «Плодородие» с добавлением мочевины. По этим вариантам получено энергии от основной продукции соответственно на 16,56 и 18,39 ГДж/га и от дополнительной продукции на 59,51 и 62,73 ГДж/га больше, чем на контрольном варианте. По этим вариантам самый высокий чистый энергетический доход и энергетическая себестоимость продукции.

10. Анализ экономической эффективности подтверждает, что применение удобрения гумат «Плодородие» с добавлением мочевины в технологии выращивания яровой пшеницы обеспечивает повышение рентабельности на 131,0 и 98,0%.

11. В производственных опытах подтвердилась высокая эффективность этого приема. При однократной обработке растений яровой пшеницы в фазе кущения начала выхода в трубку прибавка зерна составила 9,1 и 8,6 ц/га. Содержание сырого протеина возросло на 1,1 - 1,42%, клейковины на 1,0 -2,2%.

12. Разработанные способы применения удобрения гумат «Плодородие» с добавлением мочевины внедрены в хозяйствах Костромской области на площади 1680 га.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ На основании полученных экспериментальных данных в целях увеличения урожая и качества хозяйственно - полезной продукции яровой пшеницы в районах Нечерноземной зоны России на дерново - подзолистых почвах рекомендуем использовать удобрение гумат «Плодородие» с добавлением 3 кг/га мочевины с концентрацией рабочего раствора 0,01 % из расчета 200 л/га. Обработку посевов яровой пшеницы следует проводить совместно с гербицидами в фазах кущения начала выхода в трубку и созревания исходя из наличия агрегатов для их внесения.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1.Рекомендации по применению гумата «Плодородия» при возделывании сельскохозяйственных культур / Лучник H.A., Хитрова В.И., Виноградова B.C. - Кострома, 2002. - С.28.

2.Recomendeations to employment of húmate "Plodorodiye" for cultivation of agricultural crops / Luchnik N.A., Vinogradova V.S. - Kostroma, 2003. - P. 32. Статьи в рецензированных журналах, согласно перечню ВАК:

1.Хитрова В.И. Действие органо-минерального удобрения гумат «Плодородие» на урожай и качество яровой пшеницы / Лучник H.A., Хитрова В.И. // Агрохимический вестник. - 2010. - № 5,- с. 36-37.

2. Хитрова В.И. Влияние внекорневой обработки посевов гуминовыми удобрениями и мочевиной на урожай яровой пшеницы и его качество/ Виноградова B.C., Лучник H.A., Хитрова В.И.// Аграрная наука Евро-Севера-Востока, Киров (в печати).

Статьи и материалы конференций:

1.Хитрова В.И. Эффективность гумата «Плодородие» на посевах яровой пшеницы // Комплексное применение средств химизации в адаптивно-ландшафтном земледелии: Материалы 44-ой международной научной конференции молодых ученых и специалистов. - Москва: ВНИИА, 2010. - с. 316-319.

2.Хитрою В.И. Влияние гумата «Плодородие» на урожай сельскохозяйственных культур и его качества / Лучник H.A., Хитрова В.И. // Перспективы использования новых форм удобрений, средств защиты и регуляторов роста растений в агротехнологиях сельскохозяйственных культур: Материалы докладов участников VI совещания-семинара. - Анапа, 2010. - с.89-92.

3 .Хитрова В.И. Влияние препаратов природного происхождения на урожай и качество зерна яровой пшеницы сорт «Дарья» / Смирнова Ю.В., Хитрова В.И., Мустофаева Ф. // Научное обеспечение развития АПК в условиях ре-форимирования: Сборник научных трудов - Санкт-Петербург, 2011. - с. 79.

© Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Костромская государственная сельскохозяйственная академия" 156530, Костромская обл., Костромской район, пос. Караваево, уч. городок, д. 34, КГСХА

Компьютерный набор. Подписано в печать 25/04/2012. Заказ №065. Формат 84x60/16. Тираж 100 экз. Усл. печ. л. 1,2. Бумага офсетная. Отпечатано 25/04/2012.

Отпечатано с готовых оригинал-макетов в академической типографии на цифровом дубликаторе. Качество соответствует предоставленным оригиналам.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Хитрова, Валентина Ивановна, Кострома

ФГБОУ ВПО «КОСТРОМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

61 12-6/400 На правах рукописи

Хитрова Валентина Ивановна

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ГУМИНОВЫХ УДОБРЕНИЙ В ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ РОССИИ

Специальность: 06.01.04- агрохимия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Виноградова Вера Сергеевна

Кострома

2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9

1Л. Современные представления влияния гуминовых кислот на растения 9

1.2. Практика применения гуминовых удобрений в растениеводстве 19 ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 30

2.1. Место, условия и методика проведения исследований 30

2.2. Характеристика агрохимического состава используемых удобрений 33

2.3. Агроклиматические условия Костромской области и характеристика метеоусловий в годы проведения исследований 36

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ГУМИНОВЫХ УДОБРЕНИЙ НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ 42

3.1 .Влияние гуминового удобрения гумат «Плодородие» на динамику агрохимических показателей почвы 42

3.2.Динамика микробиологической активности почвы при использовании гуминовых удобрений и мочевины 58

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ГУМИНОВЫХ УДОБРЕНИЙ НА РОСТ, РАЗВИТИЕ И ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ 65

4.1.Динамика морфологических показателей растений яровой пшеницы в полевом опыте с использованием гуминовых удобрений

и мочевины 65

4.2. Влияние гуминовых удобрений и мочевины на изменение физиолого-биохимических показателей растений яровой пшеницы 74

4.3. Формирование урожая хозяйственно - полезной продукции в яровой пшеницы при использовании в технологии ее возделывания гуминовых удобрений и мочевины 83

4.4. Влияние гуминовых удобрений и мочевины на содержание сухого вещества и элементов питания в хозяйственно - полезной продукции яровой пшеницы 93

4.5. Влияние гуминовых удобрений и мочевины на вынос элементов питания урожаем яровой пшеницы 98

ГЛАВА 5. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ГУМИНОВЫХ УДОБРЕНИЙ 104

5.1.Влияние гуминовых удобрений и мочевины на показатели энергетической оценки технологии возделывания яровой пшеницы 104

5.2. Экономическая эффективность использования гуминовых удобрений и мочевины в технологии возделывания яровой пшеницы 105

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОПЫТОВ 109

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 111

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 115

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 116

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Разработка экологически чистых агротехнологий, не загрязняющих окружающую среду и позволяющих получать качественную продукцию на сегодняшний день является одной из важнейших проблем современного сельскохозяйственного производства.

На фоне общего снижения плодородия земель сельскохозяйственного назначения, вызванного резким снижением внесения минеральных и органических удобрений и обусловленного сложившимся в последние годы диспоритетом цен на сельскохозяйственную продукцию и потребляемыми сельхозпроизводителями нефтепродуктами, техникой, минеральными удобрениями, средствами защиты растений - сельхозпроизводители вынуждены искать более эффективные способы поддержания урожайности и повышения качества сельскохозяйственной продукции, как в растениеводстве, так и в животноводстве.

При недостатке бюджетных средств использование всех вложенных в сельскохозяйственное производство денег должно быть как можно более эффективным. Деньги должны вкладываться в наиболее экономически выгодные проекты и технологии и вложенные средства должны быть нацелены на получение максимальных урожаев с каждого гектара пашни. В XXI веке технологии растениеводства будут ориентированы вокруг идей органического земледелия, основанных на сохранении природных свойств и минимальном вмешательстве в окружающую среду. Автоматически это касается и вопроса создания условий питания и развития растений. Обеспечение культурных растений элементами минерального питания за счет переработки растительных остатков, органических удобрений и гумуса почвы, и мобилизация их из минералов почвы, осуществляется за счет активизации деятельности микрофлоры и микрофауны почвы. И здесь можно искать

потенциальные резервы повышения урожайности сельскохозяйственных культур и сохранения и воспроизводства плодородия почвы.

Формирование урожая сельскохозяйственными культурами является сложнейшим биологическим процессом, в основе которого лежит постоянное взаимодействие растительного организма и окружающей его среды. Одним из средств повышения продуктивности растениеводства является искусственное регулирование роста и развития сельскохозяйственных культур и за счет внесения органических и минеральных удобрений. Генетическая программа урожайности растения реализуется через внутренние регуляторные механизмы системы, которые при взаимодействии с внешними факторами и технологическими приемами возделывания культуры формируют определенный тип морфоструктуры (морфогенеза) растений, который и определяет количественную и качественную его величину урожая. В связи с этим большое внимание в настоящее время уделяется разработке и внедрению в производство методов использования все возрастающего количества биологических средств защиты растений, регуляторов роста и развития, микроэлементов в сочетании основными удобрениями культур, которые при минимальных затратах повышают урожайность и значительно улучшают качество продукции.

Интенсивное развитие науки предусматривает поиски препаратов нового поколения, в т.ч. удобрений, применение которых позволит снизить потребность в удобрении растений азотом, повысить коэффициент использования фосфорных удобрений, обеспечить оптимальный рост и развитие культур, их защиту от вредных объектов. Это в свою очередь формирует высококачественный урожай.

ГУМИНОВЫЕ КИСЛОТЫ, сложная смесь природных органических

соединений, образующихся при разложении отмерших растений и их

гумификации (биохимические превращения продуктов разложения

органических остатков в гумус при участии микроорганизмов, влаги и

кислорода атмосферы). В сухом состоянии-неплавкий аморфный темно-бурый

5

порошкообразный продукт. Гуминовые кислоты входят в состав органической массы торфов (25-50%), землистых и блестящих бурых углей (соотв. 45-60 и 515%), окисленных каменных углей (до 60%), некоторых почв (до 10%), откуда извлекаются обработкой слабыми водными растворами щелочей. При нейтрализации образующихся при этом растворов солей (гуматов) гуминовые кислоты выпадают в виде темноокрашенного объемистого осадка.

По химической структуре они высокомолекулярные (мол. м. 1300-1500) конденсированные ароматические соединения, в которых установлено наличие фенольных гидроксилов, карбоксильных, карбонильных и ацетогрупп, простых эфирных связей и др. Элементный состав: 50-70% углерода, 4-6% водорода и 25-35% кислорода.

Актуальность работы.

В Костромской области озеро Галическое богато залежами сапропелей и торфа, из которых в промышленном масштабе уже получают гуминовые удобрения. Гуминовые удобрения влияют на формообразовательные, физиологические, ростовые процессы, происходящие в растениях, усиливают их устойчивость к стрессам. Интенсивность этого воздействия зависит от вида удобрения, концентрации рабочего раствора, способа применения и кратности обработок. Вопрос о влиянии гуминовых удобрений на изменение процессов в системе почва —микроорганизмы —> растения на сегодняшний день остается недостаточно изученным в технологиях возделывании яровой пшеницы в Центральной России.

Цель исследований и задачи исследований.

Цель исследований - изучить варианты применения различных составов гуминовых удобрений на основе сапропелей и торфа Галического озера (гумат «Плодородие» и «Биоплант Флора») в технологии выращивания яровой пшеницы для Нечерноземной зоны России. В связи с этим были поставлены следующие задачи:

- изучить влияние удобрений гумат «Плодородие» и «Биоплант Флора» на

изменение агрохимических показателей почвы;

б

-изучить влияние гуминовых удобрений на микробиологическую активность почвы и на вынос элементов питания урожаем яровой пшеницы;

- установить влияние приемов применения этих удобрений на рост и развитие яровой пшеницы;

- дать оценку физиологических процессов в растениях яровой пшеницы при использовании удобрений гумат «Плодородие», мочевины и «Биоплант Флора»;

- изучить влияние гуминовых удобрений и мочевины на урожай, его структуру и качество хозяйственно - полезной продукции;

- рассчитать энергетическую эффективность и дать эколого - экономическую оценку приема обработки посевов яровой пшеницы в технологии ее возделывания удобрениями гумат «Плодородие», мочевиной и «Биоплант Флора».

Научная новизна.

Впервые в условиях Центрального района Нечерноземной зоны России проведены исследования и дана сравнительная оценка влияния удобрений гумат «Плодородие», гумат «Плодородие» с добавлением мочевины, и «Биоплант Флора» на рост и развитие растений, физиологические процессы в них, микробиологическую активность почвы, и вынос элементов питания урожаем, а так же на урожай и качество зерна яровой пшеницы.

Практическая значимость. Выполненная работа позволяет расширить представление о влиянии солей гуминовых кислот и микроэлементов в составе гуминовых удобрений гумат «Плодородие» и «Биоплант Флора» на развитие яровых культур и дать рекомендации по приемам их применения с целью повышения урожая и качества хозяйственно - полезной продукции, сохранения экологической чистоты окружающей среды.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований прошли производственную проверку и внедрены в хозяйствах Костромской области на площади 1680 га.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 7 научных статей, в том числе 2 в изданиях рекомендованных ВАК РФ. Основные положения работы докладывались и получили положительную оценку на: 44-й международной научной конференции молодых ученых и специалистов «Комплексное применение средств химизации в адаптивно - ландшафтном земледелии» (Москва, 2010), VI совещании-семинаре «Перспективы использования новых форм удобрений, средств защиты и регуляторов роста растений в агротехнологиях сельскохозяйственных культур» (Анапа - 2010), научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов «Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования» (СПбГАУ, 2011), научно-практических конференциях «Актуальные проблемы науки в АПК» (Кострома, 2008-2012 гг).

Результаты исследований ежегодно докладывались на заседаниях кафедры ботаники, физиологии растений и кормопроизводства.

Работа выполнена на кафедре ботаники, физиологии растений и кормопроизводства ФГБОУ ВПО «Костромская государственная сельскохозяйственная академия» в период с 2007 - 2011 гг. под руководством доктора с-х. наук, профессора, зав. кафедры ботаники, физиологии растений и кормопроизводства Заслуженного работника Высшей школы Виноградовой Веры Сергеевны.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 132 страницах, состоит из введения, 5 глав, основных выводов, предложений производству, списка использованной литературы, который включает 165 наименование, содержит 32 таблицы, 16 рисунков, 13 приложений.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Ы.Современные представления о влиянии гуминовых кислот на растения

Гуминовые кислоты (ГК) - природные высокомолекулярные

органические соединения образуются в процессе гумификации продуктов животного, растительного и микробиологического происхождения и представляют собой сильно набухшие гели темно-коричневого цвета, которые накапливаются в торфе, бурых углях, сапропелях, почве, придавая им пластичную консистенцию. Соли гуминовых кислот хорошо растворимы в воде, в щелочах и выпадают в осадок при подкислении. Они обладают сорбционными, бактериостатическими и вяжущими свойствами, растворимы. Гуминовые кислоты относятся к ароматическим соединениям с широкой алифатической частью. Молекулы их насыщены функциональными группами: карбоксильными, фенольными, спиртовыми, гидроксилами, хиноидными группировками, метаксилами, амино- и амидо- группами.

О строении гуминовых кислот высказано много предположений, опубликовано много различных формул. Наиболее реально отражают известные свойства гуминовых кислот две формулы, одна из которых предложена И.Д. Комиссаровым (1967), другая - Д.С. Орловым (1977).

При этом он носят только статистический характер: сочетания структурных фрагментов, способы их соединения предположительны и не

СИ

•с

Рис. 1 Молекула гуминовых кислот

подтверждены прямыми структурными исследованиями. При этом они хорошо объясняют практически все свойства гуминовых кислот - химические и физические и могут служить основой для понимания природы их физиологической активности. Эти формулы предполагают двухчленность гуминовых кислот, в состав которых входят гидролизуемые компоненты типа моно- и полисахаридов и полипептидов (отдельных аминокислот).

Гуминовые вещества относятся к окислительно-восстановительным полимерам, благодаря действию которых функционируют все живые организмы (Попов, 2004). В гуминовых веществах биологическая активность обусловлена наличием функциональных групп, коллоидными свойствами и компонентным составом.

Различная растворимость гуминовых веществ в кислотах и щелочах позволяет разделить их на 3 группы:

- гуминовые кислоты (ГК), -фульвокислоты (ФК)

- гумины.

Первые характеризуются более высоким содержанием С, Н, N и S, чем вторые. В свою очередь фульвокислоты богаче фенольными и спиртовыми ОН-группами и имеют более высокую кислотность. У фульвокислот более мелкие частицы, меньшая молекулярная масса, чем у гуминовых кислот (Schnitzer, 1986).

По мнению JI.A. Христевой с сотрудниками (1968) гуминовые вещества после усвоения растениями используются клетками последних для активизации окислительно-восстановительных ферментативных систем, т.е. направленно влияют на кислородный обмен и повышают энергетический потенциал растительного организма

Редис-полимеры могут переносить или «обменивать» электроны с

находящимися в контакте с ними реакционными ионами или молекулами. По

своей природе окислительно-восстановительные полимеры - потенциальные

ионообменники. При переносе каждого электрона либо образуется суммарный

ю

положительный заряд, либо исчезает (либо образуется положительно заряженный ион).

Гуминовые вещества могут выступать в качестве доноров и акцепторов электронов, а также участвовать в окислительно-восстановительных реакциях благодаря содержанию в этих специфических соединениях свободных радикалов (Попов, 2004).

Электронно-поверхностные свойства гуминовых веществ, проявляющиеся в их сорбционной и ионообменной способностях, что объясняется появлением на поверхности дисперсионной фазы двойного электронного слоя (ДЭС), и что обусловлено диссоциацией кислотных функциональных групп ГВ в водных средах (Гамаюнов, 1974; Лиштван, Ступникова и др., 1994).

Согласно представлениям Д.С. Орлова (1993), гуминовые вещества -связующее звено в эволюции живой и неживой материи. Электронный магнетизм этих соединений определяет уровень окислительно-восстановительного состояние макромолекул (Наумова, Жманова, Овчинникова и др., 1995), а количество парамагнитных центров определенным образом зависит от величины стандартного окислительного потенциала макромолекул ГК (Кулакова, Перминова и др., 1997). Это одно из основных звеньев функционирования экологических систем (Крупский, Лактионов и др., 1994).

По экологической важности гуминовые вещества занимают центральное место в составе органического вещества почв, сапропелей и прочих, поскольку они выполняют следующие функции: аккумуляторную, транспортную, регуляторную, протекторную и физиологическую (Орлов, 1990; Криволуцкий, 1994).

Одним из важнейших свойств гуминовых веществ, является их биологическая активность. Она представляет собой совокупность различных механизмов и обусловливается разносторонними свойствами гуминовых кислот

(Гуминский, 1957; 1968; Азанова-Вафина, 1992).

11

Для растений и микроорганизмов они являются источником незаменимых кислот, некоторых витаминов, выступают как антибиотики (Гуминский, 1957; Александрова, 1972; Драгунов, 1980; Александрова, Назарова, 1981; Лотош,1991).

Поступление ГВ в растения через корневую систему и дальше ассимилируются растениями, включаются в его метаболические процессы, и благоприятно влияют на рост и развитие растений. Возможно, ГВ способны синергетически или антогонистически взаимодейс�