Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние фосфорных удобрений, извести и навоза на урожайность зерновых культур и фосфатный режим дерново-подзолистых почв

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние фосфорных удобрений, извести и навоза на урожайность зерновых культур и фосфатный режим дерново-подзолистых почв"

Р Г Б ОД

На правах рукописи

КОРСМЫСЛОВА Валентина Васильевна

ВЛИЯНИЕ ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ, ИЗВЕСТИ И НАВОЗА НА УРОЖАЙНОСТЬ ЗЕРНСВДХ КУЛЬТУР И ФОСФАТНЫЙ РЕЖИМ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСШХ ПОЧВ

06.01.04 - агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1995

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте сельского хозяйства Северо-Востока им. Н.В.Рудницкого.

Научные руководители - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор О.В.Сдобникова; кандидат сельскохозяйственных наук С.Н.Адрианов

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор Л.А.Лебедева; кандидат сельскохозяйственных наук В.Ф. Ефремов

Ведущее щюдцриятие - Вятская сельскохозяйственная академия

. Защита состоится 16 ноября 1995 г. в 14 час. на заседании диссертационного совета Д.020.09.01 при Всероссийском ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте удобрений и агропочвоведения им. Д.Н.Прянишникова (127550, г.Москва, ул.Црянишникова, 31, диссертационный совет ВИУА).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведения им. Д.Н.Пряшшни-кова. _

Автореферат разослан " /6 " МС'&егфМ 199 } г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Войейдт Л.П.

I. ОБЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность теш. В настоящее время в стране ощущается резкий недостаток фосфорных удобрений ввиду ограниченности сырьевых ресурсов и дорогостоящих технологий по их производству. Поиск путей обеспечения растений фосфатами и наиболее рационального использования фосфорных удобрений для выращивания планируемых урожаев сельскохозяйственных культур имеет важное научное и практическое значение.

Результаты опытов, проведенных на дерново-подзолистых почвах северо-восточного района Нечерноземной зоны России, показали высокую эффективность удобрений. Однако целенаправленных исследований с использованием факториальных схем на кислых дерново-подзолистых почвах, сформированных на элювии пермских глин, практически нет, хотя на долю этих почв приходится значительная часть территории хозяйств Кировской и других областей Северо-Востока Нечерноземной зоны. В имеющихся исследованиях по изучению вопросов известкования почв, применения навоза, а также фосфорных удобрений в Кировской области на фосфатный режим почв обращалось недостаточно внимания и результаты этих исследований не позволяют получить количественных зависимостей урожайности и качества сельскохозяйственных культур, а также показателей фосфатного режима почв от изучаемых факторов.

1.2. Цель и задачи исследований. Цель работы - изучить влияние фосфорных удобрений и их сочетаний с навозом, известью и другими минеральными удобрениями на урожайность и качество зерновых культур, фосфатный режим дерново-подзолистых почв.

Программой исследований предусматривалось решение следующих задач:

- изучить влияние фосфорных удобрений на фоне внесения различных доз навоза, извести и азотных удобрений на урожай и качество озимой ржи и ячменя;

- изучить влияние фосфорных удобрений и их сочетаний с навозом, известью и азотными удобрениями на фосфатный режим дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы;

- определить баланс фосфора в почве и коэффициент его использования растениями из почвы и удобрений;

- установить затраты фосфорных удобрений для увеличения со-

3

держания подвижных фосфатов в почве на I мг Р205 на 100 г;

- определить экономическую и экологическую эффективность црименения фосфорных удобрений на фоне различных доз извести, навоза и азотных удобрений.

1.3. Научная новизна работы. Впервые на дерново-подзолистых почвах Северо-Востока Нечерноземной зоны России в условиях факто-риальных опытов проведены комплексные исследования по изучению действия и взаимодействия навоза, извести, фосфорных и других минеральных удобрений на урожайность и качество зерновых культур, а также фосфатный режим почв. По результатам исследований разработаны модели цродуктивности озимой ржи и ячменя (парозанимающей культуры - горохоовсяной смеси), изучены основные закономерности изменения качества продукции этих культур.

Установлены количественные зависимости использования фосфора зерновыми культурами и изменения фосфатного режима почв цри црименении фосфорных удобрений и их сочетаний с известью, навозом и азотными удобрениями.

1.4. Практическая ценность. Разработанные модели продуктивности озимой ржи и ячменя на дерново-подзолистых почвах, развитых на элювии пермских глин, позволяют определить оптимальные дозы и соотношения извести, навоза и минеральных удобрений для получения наиболее высоких и планируемых урожаев зерновых культур с хорошим качеством.

Нормы затрат фосфорных удобрений для увеличения содержания подвижных фосфатов на I мг на 100 г почвы могут быть использованы при разработке мероприятий по расширенному воспроизводству плодородия почв.

1.5. Апробация. ¿Материалы диссертации докладывались на Кировской областной научно-практической конференции по сохранению и повышению плодородия почв (Киров, 1993), научной конференции "Агрономическая наука - достижения и перспективы. Агрономическому факультету КСХИ - 50 лет" (Киров, 1994).

1.6. Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.

1.7. Структура и объем работы. Диссертация изложена на 196 страницах машинописного текста, включает 60 таблиц, II рисунков, список использованной литературы содержит 198 наименований, из них 12 - на иностранном языке. В приложении приведено 14 таблиц.

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВВДЕНШ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводили на опытном поле НИИСХ Северо-Востока в стационарных полевых и'микрополевых опытах в звене севооборота: горохоовсяная смесь, озимая рожь, ячмень.

Почва опытных участков дерново-подзолистая среднесутлинистая, сформированная на элювии пермских глин. Перед закладкой опыта почва пахотного слоя характеризовалась следующими агрохимическими показателями: рН^д- 4,1-4,3, гидролитическая кислотность по Каппену 5,2-6,0 мг-экв. на 100 г почвы, содержание подвижных фосфатов по Кирсанову 7,6-9,2 мг обменного калия 15,3-18,6 мг 1С,0 на

100 г почвы, гумуса по Тюрину 2,1-2,6$. Минеральные фосфаты представлены в основном железофосфатами {12%).

Исследования проведены по факториальной схеме 1/8 (4x4x4x4), где изучались по 4 дозы извести, навоза, фосфорных и азотных удобрений. За единичную дозу извести принята доза по 0,5 гидролитической кислотности (Нг), навоза - 40 г/га, азотных удобрений под озимую рожь и ячмень - 50 кг/га Ы, фосфорных удобрений - 60 кг/га Р2О5. Калийные удобрения внесены в качестве фона в дозах 60-90 кг/га ^0 (в зависимости от культуры).

Известь и навоз вносились в начале ротации пятипольного севооборота под предшественник озимой ржи - горохоовсяную смесь, минеральные удобрения - ежегодно под предпосевную обработку почвы. Под озимую рожь азотные удобрения вносили в 2 приема: под предпосевную обработку почвы (67%) и в весеннюю подкормку растений (33$).

Повторность опытов трехкратная. Общая площадь делянки 80 м2, учетная - 42 м2.

В полевых опытах выращивалась озимая рожь местной селекции Дымка и ячмень Абава. При проведении агротехнических мероприятий соблюдались все требования зональных технологий возделывания культур. Учет урожая проводился сплошным методом.

Микрополевой опыт также, как и полевой, проводился на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве по факториальной схеме 1/8 (4x4x4x4). В нем изучали по 4 уровня факторов - известкование почвы, фосфатный уровень почвы, перепревший навоз и свежевнесенные фосфорные удобрения.

За единичную дозу извести принята доза по 0,5 т.к., пере- " превшего навоза из расчета 75 т/га (7,5 кг/м2), свежевнесенных

фосфорных удобрений 60 кг/га (6 г/м2) PgOg. Фосфатные фоны созданы внесением суперфосфата по 300, 600, 900 кг/га (30, 60, ЭОг/м2) Р205 при содержании подвижного фосфора 2,5-4,0 мг Р205 на 100 г почвы на естественном фоне.

Регрессионный анализ данных урожайности и его качества проведен методом наименьших квадратов на компьютере типа IBM. В процессе обработки опытных данных проводились исключения недостоверных членов регрессии. В полученных уравнениях все коэффициенты значимы цри уровне вероятности 0,95.

В исследованиях использованы общепринятые методы анализа почв 'и растений. Для оценки фосфатного режима почвы определяли содержание подвижных фосфатов (фактор емкости) в 0,2 н HCl вытяжке по Кирсанову и степень их подвижности (фактор интенсивности) в 0,02 н СаС12 вытяжке, фракционный состав фосфатов по Чангу-Джек-сону в модификации Гинзбург-Лебедевой (1971).

Для определения Ы, PgOg и KgO в растениях использовали метод нейтронно-активационного анализа. Содержание сырого белка, 1фахмала, экстрактивных веществ и пленчатости ячменя определяли методом инфракрасной спектрометрии на приборе "Инфрапид". Для характеристики технологических качеств зерна озимой ржи использовали методы, позволяющие определить активность фермента JL -амилазы: "число падения" по Хагбергу-Пертену и высота амилограммы.

Для характеристики экологической чистоты почвы и продукции в почвенных и растительных образцах определяли кадмий методом шгазменно-эмиссионной спектрометрии на приборе ИКАП-500.

Аналитическая работа выполнена при участии автора данной работы в лаборатории фосфорных удобрений ВИУА, в лаборатории математических методов ВИУА, лаборатории агрохимии и качества Фален-ской селекционной станции и аналитической лаборатории НИИСХ Северо-Востока.

Агроклиматические условия в годы проведения опытов были весьма разнообразны. В вегетационные периоды 1988 и 1992 гг. преимущественно преобладала сухая жаркая погода с редким выпадением кратковременных ливневых доздей. Осадки составили 55-70% нормы. Теплое и влажное лето в 1989 и 1991 гг. благоприятствовало интенсивному росту и развитию зерновых культур. Однако неблагоприятная погода в 1989 г. в период цветения и налива зерна выз-

вала щуплость и частичную череззерницу озимой ржи и ячменя. При сравнении со средними многолетними данными весенне-летний период вегетации 1990 г. характеризовался как теплый и умеренно влажный. •

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3. ФОСФАТНЫЙ РЕШИМ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ И ИЗМЕНЕНИЕ ЕГО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ

3.1. Фракционный состав минеральных фосфатов. В пахотном слое дерново-подзолистых среднесуглинистых почв, развитых на элювии пермских глин, минеральные фосфаты представлены преимущественно в форме фосфатов железа, в меньшем количестве - в виде фосфатов кальция, различающихся по основности и степени окристалли-зованности, а также фосфатов алюминия.

Исследования показали, что внесение удобрений оказало значительное влияние на содержание почти всех фракций минеральных фосфатов (табл.1). Таблица I Влияние удобрений на содержание минеральных форм фосфатов почвы в слое 0...20 см

_Фракции минеральных фосфатов_

мг Р?0с на 100 г почвы сумма --минераль

Са~р1 "п Са~рШ КоГ"

мг Р205

_на 100 г

58.7 4,9 81,5

61.5 8,9 99,7 55,0 5,5 82,3

54.6 6,2 86,9

58,9 5,3 88,8

55.8 8,0 93,0

56,5 6,7 89,6 56,8 6,0 86,0 61,3 7,9 101,3

57.7 7,3 91,2

7

Варианты опыта

I.Контроль 4,2 7,1 6,6

2.PI20 8,5 12,8 8,0

З.СаС03 1,0 г.к. 5,0 10,2 6,0

4.СаС0~ 1,0 г.к. + 3 +PI20 8,1 11,8 6,2

5.Навоз 80 т/га 5,0 11,0 8,6

6.Навоз 80 т/га + +PI20 7,7 11,0 10,5

7.СаС03 10 г.к. + +навоз 80 т/га 7,4 12,5 6,5

8.СаС03 1,0 г.к. + +навоз 80 т/га + PI20 7,0 11,5 5,4

9.Навоз 80 т/га + +ШО0Р12О 8,5 12,4 11,2

Ю.СаСОз 1.0 г.к. + +навоз 80 т/га + +ЫЮ0Р120 8,8 10,8 6,6

Однако в процессе взаимодействия удобрений с почвой значительно возрастала, цревде всего, доля наиболее растворимых и доступных растениям Ca-Pj и Са-Рд.

При ежегодном внесении суперфосфата по 120 кг/га Pg05 сумма активных минеральных фосфатов, включая высокоосновные фосфаты кальция, увеличилась с 81,5 до 99,7 мг Р205 на 100 г почвы. При этом прирост Ca-Pj составил 4,3 мг (102,3$), Са-Рд - 5,7 мг (80,3$), Са-Рщ - 4,0 мг (81,6$), AI-P - 1,4 мг (21,2$) и Ре-Р -2,8 мг (4,8$).

При внесении 80 т/га навоза количество минеральных фосфатов увеличилось на 7,3 мг PgOg на 100 г почвы, что связано в основном с меньшим их накоплением во фракциях Ca-Pj и Са-Рд. В то же время доля AI-P несколько повысилась.

Известкование почвы на валовое содержание минеральных фосфатов существенного влияния не оказывало. Однако при этом произошло заметное перераспределение фракций: уменьшилось содержание £е-Р и AI-P, одновременно увеличилось количество фосфатов кальция, особенно Са-Рд.

Максимальное содержание минеральных фосфатов отмечено при ежегодном внесении NI00PI20 на фоне 80 т/га навоза, которое составило 101,3 мг Р205 на 100 г почвы, что на 19,8 мг выше, чем на контрольном фоне. При этом в почве доля Ca-Pj и Са-Рд увеличилась до 20,6$, AI-P - до 11,1$, Са-Рш - до 7,8$, -Ре-Р уменьшилась до 60,5$.

3.2. Содержание подвижных фосфатов. Известкование почвы, внесение навоза и минеральных удобрений, благодаря их влиянию на питание растений и физико-химические процессы почвы, за годы црове-дения опытов приводили к существенному изменению запасов подвижных фосфатов в почве.

Зависимость содержания подвижных фосфатов по Кирсанову (У, мг PgOg на 100 г почвы) от изучаемых в опыте факторов в среднем выражалась уравнением регрессии:

У=6,74+1,043Н+0,340Са2+0,907Р2-0,390СаЫ+0,453ЫР; К = 0,972.

Одностороннее внесение извести по 0,5-1,5 г.к. повышало содержание подвижных фосфатов на 0,4-3,0 мг/100 г почвы. Однако при внесении на этом же фоне азотных удобрений роль извести в мобилизации подвижных фосфатов почвы резко снижалась и при ежегодном применении от 80-100 кг/га К до 120-150 кг/га Ы эффектив-8

ности известкования практически не отмечалось.

Внесение 40-120 т/га навоза увеличивало накопление подвижных фосфатов по Кирсанову на 1,1-3,2 мг/ЮО г почвы.

Наиболее значительное накопление подвижных фосфатов происходило при внесении фосфорных удобрений, особенно совместно с азотными. Так, при одностороннем внесении суперфосфата на контрольном фоне по 60-180 кг/га Р205 ежегодно содержание подвижных фосфатов повысилось на 0,9-8,2 мг, на фоне N 80-100 - на 1,8-10,9 мг, на фоне НЕ 120-150 - на 2,3-12,3 мг на 100 г почвы (табл.2).

Таблица 2

Влияние фосфорных удобрений на содержание подвижных фосфатов в почве (на фоне без извести и навоза), мг Р2О5 на 100 г почвы

Дозы азотных удобрений, кг/га Ы

удобрении, кг/га Pg05 0 50 100 150

0 6,7 6,7 6,7 6,7

60 7,6 8,1 8,5 9,0

120 10,4 11,3 12,2 13,0

180 14,9 16,3 17,6 19,0

Максимальное содержание подвижных фосфатов наблюдалось при ежегодном внесении 120-150 кг/га М и 180 кг/га PgO^ на фоне 120 т/га навоза и составило 22,1 мг на 100 г почвы.

В целом к концу звена севооборота почва как на контрольном варианте, так и при применении навоза и извести осталась в группе среднеобеспеченной фосфором, а на вариантах с внесением фосфора перешла в группы повышенного и высокого содержания подвижных фосфатов.

3.3. Степень подвижности фосфатов. Установлено, что на почвах одного и того же подтипа и механического состава между содержанием подвижных фосфатов и степенью их подвижности (концентрацией фосфатов в 0,02 н СаС^), как правило, существует тесная корреляция. В наших исследованиях коэффициент корреляции составил г. = 0,87+0,09 ( = 9,7; t q 5 = 2,0). Однако в зависимости от особенностей применяемых удобрений, их доз и соотношений, указанная связь несколько изменялась.

Результаты регрессионного анализа показали, что на фактор интенсивности в данных хозяйственно-климатических условиях известкование почвы достоверного влияния не оказывало. Изменение концентрации PgOg в слабосолевой вытяжке (У, мг PgOg на I л) в зависимости от применяемых удобрений выражалось уравнением: У=0,099-0,105K0'5-0,I36P':)'5+0,037H+0,064N+0,I74P, R = 0,929.

Степень подвижности фосфатов в почве определялась уровнем применения азотно-фосфорных удобрений и навоза.

При внесении по контрольному фону от 40 до 120 т/га навоза она возрастала на 0,036-0,110 иг/л, фосфорных удобрений от 60 до 180 кг/га PgOg - на 0,038-0,288 мг/л PgOg, азотных удобрений по 150 кг/га Ы - на 0,011 мг/л и уменьшалась при внесении H^q и Ы100 на 0,041 и 0,020 мг/л Р2О5. Таким образом, более сильное увеличение подвижности фосфатов происходило при внесении фосфорных удобрений и в зависимости от фона навоза и азотных удобрений содержание их достигало 0,137-0,508 мг/л PgOg.

4. ДЕЙСТВИЕ ИЗВЕСТИ, НАВОЗА. И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

4.1. Динамика нарастания надземной массы растений и потребление ими фосфора. Наблюдения за динамикой роста и- развития растений в опытах свидетельствуют о том, что действие удобрений на формирование биомассы проявляется уже с фазы кущения. Наиболее отчетливо различия между вариантами удобренности наблюдались в фазе выхода в трубку и колошения.

При сбалансированном питании в эти фазы растения озимой ржи накапливали соответственно 12-15$ и 37-45%, ячменя - 25-31% и 49-59% от их массы в период молочно-восковой спелости, когда резко начинают снижаться темпы нарастания вегетативной массы.

Количественная зависимость выхода надземной массы по основным фазам роста и развития растений от применения возрастающих доз изучаемых видов удобрений выражены уравнениями регрессии.

Анализ данных показывает, что урожайность зерна сильно зависе ла от биомассы растений в период трубкования и колошения. Коэффициенты корреляции между урожайностью озимой ржи и ячменя и выходом сухого вещества в эти фазы составили соответственно 0,71+0,13; 0,78+0,12 и 0,82+0,10; 0,80+0,11.

Внесение удобрений оказывало значительное влияние на поступление фосфора в растения. При благоприятных условиях роста и раз-Ю

вития озимая рожь в фазу трубкования поглощала 30-45%, в фазу колошения 85-90% от общего выноса Р20^ урожаем, растения ячменя соответственно 28-31 и 45-53%.

Содержание Р20^ в растениях в эти периоды оказывало значительное влияние на уровень урожайности культур. Как показано в таблице 3, повышение содержания Р^О^ в растениях озимой ржи в фазу колошения способствовало формированию более высокой урожайности зерна, в высокоурожайных вариантах ячменя, наоборот, оно несколько снижалось. В растениях озимой ржи, обеспечивающих получение 35,1-37,7 ц/га. зерна, в этот период содержалось в среднем 1,15% Р205, при урожайности ячменя 50,1-53,8 ц/га - 0,81% Р205-

Таблица 3

Влияние содержания Р20^ в растениях в фазу колошения на урожайность озимой ржи и ячменя

Озимая рожь

Ячмень

урожайность, ц/га_

группа сред-

число вариантов

содержа- урожайность, ние Ро0с д/га_

' 2 5

в расте- группа сред-

число вариантов

содержание Р205

в расте-

няя ниях в фазу колошения, няя ниях в фазу колошения

22.0-25,0 23,4 3 0,98 15.8-26,2 22,3 4 0,95

25,1-30,0 27,5 6 1,02 35,1-40,0 37,6 2 0,86

30.1-35,0 32,5 15 1,05 40,1-45,0 43,4 4 0,81

35,1-37,7 36,0 8 ' 1,15 45,1-50,0 50,1-53,8 48.6 51.7 II II" 0,83 0,81

4.2. Влияние удобрений на урожайность и качество зерновых культур.

Озимая рожь. На дерново-подзолистой среднеокультуренной почве без внесения удобрений урожайность зерна в среднем за 2 года составила 19,8 ц/га. При внесении 90 кг/га Р^О она повысилась на 3,2 ц/га. На этом фоне внесения калийных удобрений испытывалось влияние изучаемых в опыте факторов. В результате обработки экспо-

риментальных данных получены следующие модели продуктивности растений.

У1989=Ю, 3+3, 3I4H0' 5+I3,494К°' 5-4,73ЭЫ+4,428Ж°'5Р°'5; R =0,960 У1990=35,6+5,907Са°' 5+6,566Ы0' 5+3,230Р°' 5-2,936Са-

-4fI89H-3,I0l№»®P0»5. ß =0,840

Усре =23,0+1,926Н0'5+9,228Ы0'5+2,208Р°'5-3,530Ы; Е =0,940 где У - урожайность зерна, ц/га;

Ca, Н, Ы, Р - доза извести, навоза, азотных и фосфорных удобрений в условных единицах;

R - коэффициент множественной корреляции.

Результаты исследований показали, что несмотря на сильную кислотность почвы, известкование не оказало существенного действия на продуктивность растений, за исключением влажного и теплого 1990 г., когда гидротермические коэффициенты по основным фазам роста и развития растений не снижались ниже 1,3.

Из удобрений наиболее эффективными были азотные удобрения. При внесении 50-150 кг/га Ii они обеспечивали увеличение урожайности в среднем на 5,7-6,0 ц/га. От внесения фосфорных удобрений по 60-180 кг/га PgOg прибавки за этот же период составили 2,23,8 ц/га, от 40-120 т/га навоза - 1,9-3,4 ц/га.

В среднем за годы проведения опытов максимальная, прибавка урожая, озимой ржи составила 16,4 ц/га и получена при внесении 100 кг/га К и 180 кг/га PgOg на фоне 120 т/га навоза. Из них 6,0 ц/га зерна получено за счет применения азотных, 3,8 ц/га -фосфорных, 3,2 ц/га - калийных и 3,4 ц/га - навоза. Доля участия каждого из этих видов удобрений в формировании общей прибавки урожая соответственно составила 36,6, 23,2, 19,5 и 20,7 %.

В микрополевом модельном опыте озимая рожь также относительно слабо реагировала на свекевнесенные фосфорные удобрения. Зависимость урожайности (У, даг/м2) от фосфатных фонов (Рф), применения извести (Ca), перепревшего навоза (П) и свежевнесенных фосфорных удобрений (Рс) выражалась уравнением регрессии: У=22,1+7,046Рф0'5+8,545П°'5+2,755Р0'5-2,469Са°'5П0'5- R= 0,870 -4,095Рф°»5П0'5;

Данные исследований показывают, что на всех фосфатных фонах, включая PQ с низким содержанием подвижных фосфатов, прибавки урожая зерна от внесения 6-18 т/и? Ро0с составили только 2,8-4,7

о 6 О

дагДг. 12

Фосфатные уровни почвы оказали более сильное действие на продуктивность растений. На естественном фоне почвы урожайность озимой ржи составила 22,1 даг/м2, на РЗО она увеличилась на 7,0 даг/м2, на Р60 - на 9,9 даг/м2, на Р90 - 12,0 даг/м2.

Эффективность перепревшего навоза также была значительной. При применении его из расчета 7,5-22,5 кг/м2 прирост зерна составил 8,5-14,5 даг/м2.

Максимальная урожайность 41,5 даг/м2 получена при внесении 18 г/м2 Р2О5 на фоне Р60 и 22,5 кг/м2 перепревшего навоза.

Применение удобрений оказало значительное влияние также на питательную ценность и хлебопекарные качества зерна озимбй ржи. В зависимости от удобренности почвы в полевом опыте среднее содержание белка колебалось в пределах 7,5-10,3$. Существенное влияние на накопление белка (У, %) оказало внесение азотных удобрений и навоза и в среднем за 2 года оно выражалось уравнением регрессии:

У = 7,54+0,14Ш+0,790N; R = 0,913.

Действие фосфорных удобрений было неустойчивым и противоречивым.

В опытах зерно озимой ржи по "числу падения" характеризовалось средней и пониженной амилолитической активностью. На "число падения" (У, с) наиболее существенное влияние оказывало внесение азотных удобрений и известкование почвы. Эта зависимость выражалась уравнением регрессии: У = 201,95+10,579Ca°'5-0,574N-7,I22Ca°'5XI0'5; R = 0,881.

Зависимость высоты амилограммы (У, е.а.) от известкования почвы и применения удобрений описывалась уравнением вида: У = 731,49+54,981Са0»5+46,172Н0'5-98,543Ы; R= 0,812.

Результаты опытов свидетельствуют, что в зависимости от применяемых доз и сочетаний удобрений можно получить зерно различного качества: во-первых, пригодное для выпечки хлеба на заквасках и дрожжах (436-650 е.а.), во-вторых, пригодное только для выпечки на дрожжах (650-800 е.а.), и в-третьих, в отдельности непригодное для выпечки на кислых и дрожжевых заквасках, обычно используемое в качестве улучшителя из-за значительной сухости и растрескивания мякиша хлеба (свыше 800 е.а.).

Ячмень. Зависимость продуктивности ячменя от изучаемых в опыте факторов выражалась уравнениями регрессии:

У1990=21,08+3,705Са°'5+3,39IH0'5+27,064N0'5+1,643Р0'5- R=0,970 -7,94Ш-2,605Са°' 41°»5-2,343Са°» 5Ы°»5;

У199Г20' 38+1,563Ca+1,98IH+I8,575H+II, 83IP-3,888Ы2- К=0,930 -3,188Р ;

Ус =20,95+1,842Са+2, 0I5H+I9, 069Ы+6,98IP-4,059N2- 5=0,948 * -I,753Р -0,412СаН-0,364СаЫ;

Из результатов исследований видно, что в среднем за годы цроведения опытов ячмень сильно отзывался на внесение азотных удобрений. При этом наиболее высокий прирост урожая наблюдался при внесении 100 кг/га N на контрольном фоне почвы и составил 22,0 ц/га при урожае 21,0 ц/га в варианте без внесения удобрений.

Несмотря на среднее содержание подвижных фосфатов в почве, наблюдалась сравнительно высокая эффективность фосфорных удобрений. При внесении 60 кг/га Р2О5 урожайность возросла на 5,3 ц/га, 120 кг/га - на 7,0 ц/га. Применение более высокой дозы фосфора на урожай положительного влияния не оказывало.

От последействия извести по 0,5-1,5 г.к. и 40-120 т/га навоза урожайность ячменя повысилась соответственно на 1,8-5,6 ц/га и 2,1-6,1 ц/га. Однако из-за отрицательного эффекта взаимодействия при совместном применении их влияние на урожайность заметно уменьшилось.

Максимальная урожайность в опыте составила 55,8 ц/га и получена при внесении 100 кг/га Ы и 120 кг/га PgOg на фоне последействия 120 т/га навоза. Это в 2,7 раза выше, чем на контрольном фоне. При этом 61,5% прибавки получено за счет применения азотных, 19,4% - фосфорных, 2,2% - калийных удобрений и 16,9% - за счет последействия навоза.

В микрополевом опыте на урожайность ячменя (У, даг/м2) и эффективность свежевнесенных фосфорных удобрений сильное влияние оказывали фосфатные уровни почвы (Рф), о чем свидетельствуют уравнения регрессии продуктивности растений: У1989=22,80-12,832Са°'5+11,854Рф°'5+20,774П0'5+6,034Са- 5=0,ЭОС -6,178П-4,453Рф°,5П0'5;

У1990=63,74+9,096П®' +11,136РС°» 5+7,432Рф-10,316Рф0'5РС°'5;

5=0,70(

У1992=35,I2+I,162Рф+4,654П+3,653Рс+0,917Са2-1,637СаП- К=0,88( -0,855РфРс;

В первый год опыта на фонах Р30-Р90 при применении лишь азотно-калийных удобрений урожайность ячменя повысилась на 11,920,2 даг/м2 (52,8-88,6$ к контролю). На второй и третий годы влияние фосфатных фонов несколько ослабло и прибавки составили соответственно 7,5-22,3 даг/м2 (11,8-35,0$) и 1,2-3,5 даг/м2 (3,4-10$).

Эффективность свежевнесенных фосфорных удобрений наиболее высокой была на естественном фоне почвы и зависела от погодных условий. В засушливом и жарком 1989 г. они на урожайность ячменя, достоверного влияния не оказывали. В 1990 и 1992 гг. от внесения суперфосфата из расчета 6-18 г/м2 Р^О^ прибавка урожая повысилась с 10,5-17,6$ до 29,8-31,3$ к контролю.

На фоне РЗО, который по запасам подвижных фосфатов, как и полевой опыт, относится к группе со средним содержанием, а зависимости от погодных условий при внесении тех же доз суперфосфата прибавки урожая возрастали с 1,0-7,7$ до 2,0-23,1$ к контрольному варианту. По мере повышения фосфатного уровня почвы эффективность свежевнесенных фосфорных удобрений падала.

В опыте ячмень хорошо отзывался также и на внесение перепревшего навоза. В первый год опыта от внесения его из расчета 7,522,5 кг/м2 урожайность увеличилась на 64,0-73,7$, в остальные годы в последействии прибавка составила от 13,4-14,2$ до 24,3-39,6$.

Результаты исследований в микрополевом опыте показывают о цримерно одинаковой эффективности единицы фосфорных удобрений при единовременном (для создания фосфатных фонов) и ежегодном внесении.

Исследования качества зерна ячменя в опытах показывают, что содержание сырого белка в нем (У, $) определялось уровнем применения азотно-фосфорных удобрений и навоза и выражалось уравнением регрессии:

У=Ю,16+0,403Р°'5+0,288Н+1,066Ы-0,355Н°'5Р0'5; R = 0,920.

От внесения азотных удобрений в дозах 50-150 кг/га Н белковость возрастала на 1,0-3,2$. При внесении фосфорных удобрений на естественном фоне почвы она повысилась на 0,4-0,7$. Указанный эффект отчетливо отмечался лишь в 1991 г., когда от фосфора удобрений полученыжиболее высокие прибавки.

Содержание крахмала в зерне было довольно высоким и на неудобренной почве составило 60,5$. При внесении азотных удобрений

15

оно понизилось на 1,0-2,9%. Применение фосфорных удобрений на унавоженных фонах, напротив, увеличило на 0,2-1,6%. Известкование на накопление крахмала положительно влияло лишь в вариантах без внесения навоза.

Анализ данных по содержанию экстрактивных веществ показывает, что в условиях Кировской области можно получить пивоваренный ячмень хорошего качества.

5. БАЛАНС ФОСФОРА В ПОЧВЕ

Баланс фосфора в почве составлен на основании результатов исследований по трем культурам звена севооборота (горохоовсяная ■ смесь, озимая рожь, ячмень) и с учетом основных статей - хозяйственного выноса его с основной и побочной цродукцией культур, а также возвращения в почву с удобрениями.

Суммарный вынос фосфора за 3 года с надземной массой культур в опытах колебался от 62,8 кг/га на контрольном фоне до 149,0 кг/га PgOg при внесении 140 кг/га Ы и 540 кг/га PgOg на фоне 120 т/га навоза и известкования почвы по 0,5 г.к. В условиях опыта при внесении фосфорсодержащих удобрений складывался положительный баланс по фосфору. В зависимости от доз и соотношений удобрений в почве ежегодная разница между внесением и выносом PgO, с урожаем составила от 10,6 до 203,9 кг/га. Отрицательный баланс по фосфору складывался лишь в вариантах без внесения фосфорсодержащих удобрений, где с урожаем ежегодно отчувдалось от 20,9 до 31,1 кг/га Р205.

Зависимость использования растениями Р205 из удобрений (У, кг/га) от изучаемых в опыте факторов выражалась уравнением регрессии:

7=16,286H+II, 048Ы+25,673Р-2,640Н2-2,833Ы2-5,155P2; R = 0,967

•Как видно, на фосфорное питание растений кроме фосфорных удобрений значительное влияние оказывало внесение навоза и азотных удобрений. Существенного действия известкование почвы на потребление фосфора растениями не отмечено.

На контрольном фоне почвы при внесении ежегодно по 120 кг/ге PgOg 60,8% фосфатов удобрений накапливалось в виде подвижных форь 29,7% закреплялось и переходило в более труднорастворимые формы.

При известковании почвы по 0,5-1,0 г.к. количество PgO^, переходящее в подвижные формы, уменьшилось, однако при известко-

вании повышенной дозой оно увеличилось.

В исследованиях наблюдалась неоднозначная роль навоза, которая зависела от уровня применения азотных удобрений. В вариантах без внесения азота он уменьшал, при внесении повышенных доз азота - способствовал накоплению в почве остаточных фосфатов удобрений.

Определение затрат фосфорных удобрений для увеличения содержания подвижных фосфатов на I мг PgOg на 100 г почвы показало, что на дерново-подзолистых почвах со средним содержанием подвижных фосфатов для повышения запасов PgOg по Кирсанову на I мг на 100 г почвы необходимо вносить сверх выноса урожаем по 80 кг/га

Р2°5-

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ

6.1. Оплата удобрений прибавками урожая и их энергоотдача. В связи с проводимой в настоящее время экономической реформой и неустойчивостью цен на сельскохозяйственные продукты в наших исследованиях оценка экономической эффективности удобрений дана по их окупаемости зерном и энергоотдаче.

На дерново-подзолистых почвах со средним содержанием подвижных фосфатов оплата фосфорных удобрений прибавками урожая была достаточно высокой. При внесении 60 кг/га PgOg на каждый кг действующего вещества в среднем за годы проведения опытов получено 3,7 кг зерна озимой ржи и 8,8 кг ячменя, что в 1,2-1,3 раза выше, чем в производственных условиях хозяйств Кировской области. По Мере повышения доз до 180 кг/га Pg05 отдача удобрений снижалась и составила соответственно только 2,1 и 2,8 кг. Однако энергетическая эффективность фосфорных удобрений по сравнению с другими удобрениями была наиболее высокой: на I ВДж, затраченный на удобрения, получено с озимой рожью в зависимости -от дозы PgO^ по 4,9 -2,8 МДж, с ячменем - 11,5-3,7 МДж.

При применении азотных удобрений оплата их урожаем была очень высокой. На каждый кг из внесенных 50-150 кг/га Н получено 11,4-3,6 кг озимой ржи и 30,2-13,8 кг ячменя. Тем не менее энергоотдача азота в зависимости от его дозы и фона известкования почвы составила соответственно не более 2,2-0,7 и 5,7-2,2.

В опыте на каждую тонну навоза, внесенную в начале звена севооборота по 40-120 т/га, получено в среднем 4,8-2,8 кг озимой

ржи и 5,0-2,0 кг ячменя. Как видно, с энергетической точки зрения применение навоза и извести было малоэффективным. Однако цри этом надо учитывать, они оказывают длительное последействие на продуктивность остальных культур севооборота и улучшают физико-химические свойства почвы.

6.2. Экологическая оценка применения удобрений. При применении удобрений и других средств химизации, особенно с нарушением научных основ их использования, серьезное беспокойство вызывает накопление в почве одного из наиболее сильнотоксичных тяжелых металлов - кадмия и поступление его в растения.

В наших опытах на естественном фоне содержание кадмия в почве было в 25-125 раз ниже, чем ПДК, принятая во многих странах мира (1-5 мг/кг). На этом фоне внесение возрастающих доз извести, навоза, фосфорных и азотных удобрений не оказали заметного влияния на валовое содержание кадмия в почве.

Они не вызвали существенных изменений также и в поступлении кадмия в растения (табл.4). Так, при внесении ежегодно по 120 кг/га PgOg в сене горохоовсяной смеси содержание его колебалось в цределах 0,03-0,05 мг/кг, в зерне озимой ржи - 0,06-0,07 мг/кг, в зерне ячменя - 0,07-0,09 мг/кг. Как видно, концентрация его в зерне была несколько ниже ЦДК, принятой в нашей стране (0,1 мг/кг

Таблица 4

Влияние фосфорных удобрений и извести на поступление кадмия в растения

Культура Р2°5 Содержание Cd , мг/кг

а „У/i' без извести известь я*'™ по 1,0 г.к.

Горохоовсяная смесь 0 0,04 0,03

(сено> 120 0,05 0,04

Озимая рожь (зерно) 0 0,06 0,07

240 0,07 0,07

Ячмень (зерно) 0 0,08 0,09

360 0,07 0,08

В условиях применения высоких доз органических и минеральных удобрений существует вероятность загрязнения продукция растениеводства свободными нитратами.

Закономерности изменения их концентрации в сене горохоовся-ной смеси (У, мг/кг Н03) от внесения различных доз и соотношений извести, навоза и азотно-фосфорных удобрений в наших исследованиях выражались в среднем уравнением регрессии: У=321,08-735, ЗШ°' 5-П23,40Ы°' 5-616,93Р°' 5+604,10H+ К=0,80.

+1068,77Н+485,89Р;

Данные свидетельствуют, что при внесении 40 кг/га N и 60 кг/га Р2О5 на фоне 40 т/га навоза в растениях свободных нитратов практически не накапливалось. Наиболее сильное влияние на повышение концентрации нитратов оказывало дальнейшее повышение доз удобрений. На фоне 40-120 т/га навоза внесение свыше 80 кг/га Н приводило к накоплению в сене избыточной концентрации нитратов, превышающей ПДК (1000 мг/кг).

основные вывода

1. В пахотном слое дерново-подзолистых среднесуглинистых почв, развитых на элювии пермских глин, минеральные фосфаты находятся преимущественно в форме фосфатов железа, в меньшем количестве - в виде фосфатов кальция и алюминия. При внесении фосфорных удобрений и навоза в почве увеличивалось содержание более растворимых и доступных фосфатов кальция. Кроме того, при внесении суперфосфата повышалась доля высокоосновных фосфатов кальция, от навоза - фосфатов алюминия. При известковании почвы валовое содержание фосфагов не изменилось, однако уменьшилось содержание фосфатов полуторных окислов и одновременно увеличилось количество более растворимых фракций фосфатов кальция.

2. Установлены основные закономерности изменения фосфатного режима почв в зависимости от применения различных доз и соотношений удобрений.

При внесении фосфорных удобрений по 60-180 кг/га PgOg в течение трех лет содержание подвижных фосфатов повысилось на 0,9-8,2 мг, на фоне 120-150 кг/га N - до 2,3-12,3 мг на 100 г почвы. Влияние навоза и известкования почвы было менее значительным.

Максимальное содержание подвижных фосфатов 22,1 мг на 100 г почвы наблюдалось при ежегодном внесении 120-150 кг/га Ы и 180 кг/га Р205 на фоне 120 т/га навоза. Одновременно в почвах ' повысилась степень подвижности фосфатов и концентрация Р2О5 в

слабосолевой вытяжке достигла 0,514 мг/л при 0,099 мг/л на контроле.

3. Выявлена количественная зависимость формирования, надземной массы растений в различные периоды их роста и развития от применения, удобрений. При сбалансированном питании в период выхода в трубку и колошения растения озимой ржи накапливали соответственно 12-15% и 37-45%, ячменя - 25-31% и 49-59% от их максимальной массы в период молочно-восковой спелости. Между выходом сухого вещества в эти периоды и урожайностью зерна существует более тесная корреляционная связь.

4. Содержание фосфора в растениях в период колошения оказывало значительное влияние на уровень урожайности культур. Наиболее высокая урожайность озимой ржи (35,1-37,7 ц/га) получена при содержании в эту фазу в среднем 1,15% Р2О51 ячмеш (50,1-53,8 ц/га) - при 0,81% Р205.

5. Разработаны модели урожайности озимой ржи и ячменя в зависимости от внесения различных доз и соотношений навоза, извести и азотно-фосфорных удобрений.

Несмотря на кислую реакцию почвы, эффективность известкования была невысокой. Основная роль в повышении урожайности культур принадлежала азотно-фосфорным удобрениям и навозу.

Наиболее высокая урожайность озимой ржи (32,1 ц/га) получена при внесении 100 кг/га Ы и 120 кг/га Р205 на безнавозном фоне и 34,0-35,5 ц/га на фоне последействия. 40-120 т/га навоза. Уро^ жайность ячменя соответственно составила 53,1 ц/га и 51,8-55,8ц/г;

6. Применение удобрений оказывало сильное влияние на показатели качества зерна озимой ржи и ячменя, определяющие возможности использования их для продовольственных, кормовых и пивоваренных целей. Разработаны модели качества озимой ржи по показателям содержания сырого белка и амилолитической активности, ячменя -

по сырому белку, крахмалу, экстрактивным веществам и пленчатости.

Белковость зерна зависела в основном от уровня азотного питания растений. От азотных удобрений значительно повышалась и амилолитическая активность озимой ржи. Известкование почвы и внесение навоза в звене севооборота несколько уменьшали ее и повышали хлебопекарные качества муки. На содержание крахмала и экстрактивных веществ ячменя, улучшающих пивоваренные его качест-

ва, положительное влияние оказывало внесение фосфорных удобрений.

7. Внесение в трехпольном звене севооборота 40 т/га навоза и ежегодно по 60 кг/га Р2О5 обеспечивает положительный баланс фосфора в почве.

При внесении ежегодно по 120 кг/га 60,8$ фосфатов удобрений накапливалось в почве в виде подвижных форм, 29,7$ - закреплялось и переходило в более труднорастворимые формы. При известковании почвы по полной гидролитической кислотности содержание подвижных фосфатов несколько уменьшалось, повышенными дозами - значительно увеличивалось. Роль навоза при этом менялась в зависимости от уровня применения азотных удобрений.

8. Установлено, что на дерново-подзолистых почвах со средним содержанием подвижных фосфатов для повышения запасов Р2О5 по Кирсанову на I мг на 100 г почвы необходимо вносить сверх выноса урожаем 80 кг/га

9. На дерново-подзолистых почвах со средним содержанием фосфатов оплата фосфорных удобрений прибавками урожая была довольно высокой. При применении 60-180 кг/га Р205 каждый кг действующего вещества обеспечил получение 3,7-2,1 кг озимой ржи и 8,8-2,8 кг ячменя. Энергоотдача составила соответственно 4,9-2,8 и 11,53,7 №.

При внесении 50-150 кг/га Ы на каждый кг получено 11,43,7 кг озимой ржи и 30,2-13,9 кг ячменя. Однако энергоотдача составила соответственно лишь 2,2-0,7 и 5,3-2,2 МДж.

С энергетической точки зрения применение навоза и извести было малоэффективным.

10. Внесение извести, навоза и азотно-фосфорных удобрений не оказало существенного влияния на накопление кадмия в почве и поступление его в растения.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. На дерново-подзолистых почвах Северо-Востока Нечерноземной зоны России при кислой реакции среды и со средним содержанием подвижных фосфатов для получения 35-40 ц/га озимой ржи и 5560 ц/га ячменя рекомендуется вносить 100 кг/га N и 180 кг/га Р2О5, а при внесении минимальной дозы навоза (40 т/га) можно ограничиться внесением 50 кг/га N и 60 кг/га ?205»

2. Для расчета доз удобрений с целью получения планируемой урожайности культур в зависимости от имеющихся запасов удобрений

21

могут быть использованы уравнения регрессии культур: озимая рожь У = 23,0+1,926Н0'5+Э,228Г10,5+2,208Р0,5-3,530К; ячмень У = 20,95+1,842Са+2,015Н+19, 069Ы+6,981Р-

-4,059Н2-1,753Р2-0,412СаН-0,364СаЫ.

3. Для повышения содержания подвижных фосфатов на указанных почвах на I мг Р^О^ на 100 г почвы необходимо вносить сверх выноса урожаем 80 кг/га

По материалам диссертации опубликованы следующие работы.

1. Дщшанов С.Н., Коромыслова В.В. Влияние возрастающих доз извести, навоза и минеральных удобрений на содержание нитратов

в сене горохоовсяной смеси в условиях Северо-Востока Нечерноземной зоны. - Бюллетень ВИУА, № 107 "Приемы эффективного использования органических удобрений по зонам страны". - М., 1991.

2. Панкратова Г.М., Домрачева Л.И., Перминова Г.Н., Маркова Г.И., Третьякова А.Н., Коромыслова В.В. Использование фото-трофных микроорганизмов в качестве биоиндикаторов на обеспеченность почвы элементами минерального питания. - Сельскохозяйственная биология. Серия "Биология растения". - 1994. - № 5. -

С.96-102.

3. Коромыслова В.В. Влияние удобрений на фосфатный режим дерново-подзолистой почвы /Тез. докл. - Киров, 1994. - С.88.

4. Адрианов С.Н., Коромыслова В.В. Влияние удобрений на урожайность и качество зерна озимой ржи. - Сб.науч.тр./ НИИСХ Северо-Востока им. Н.В.Рудницкого "Сельскохозяйственная наука Северо-Востока европейской части России". - Киров. - Т.2. - 1995. -

С.187-190.

5. Адрианов С.Н., Коромыслова В.В. Использование фосфора сельскохозяйственными культурами в зависимости от применения различных удобрений. - Сб.науч.тр. /НИИСХ Северо-Востока им. Н.В.Руд ницкого "Сельскохозяйственная наука Северо-Востока европейской части России". - Киров. - Т.2. - 1995. - С.96-102.