Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОМПЛЕКСНОГО ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ НА РАДИОАКТИВНО - ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОМПЛЕКСНОГО ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ НА РАДИОАКТИВНО - ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ"

.Я' 3 ШН

На правах рукописи

Чернышев Андрей Николаевич

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОМПЛЕКСНОГО ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ НА РАДИОАКТИВНО - ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

Специальность: 06.01,04. - агрохимия 03.00.16. - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва - 2003

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте агрохимии им. Д.Н,Прянишникова, Новозыбковской государственной с.-х. опытной станции ВНИИА

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук

Николай Иванович Цимбалист, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Николай Максимович Белоус

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Олег Алексеевич Соколов доктор сельскохозяйственных наук, профессор Юрий Петрович Жуков

Ведущее предприятие:

Брянский центр агрохимрадиологаи

Защита состоится 18 декабря 2003 г. в 14 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 006.029.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте агрохимии ^ Л.Н.Прянншннкова по адресу; 127550, г. Москва ул. Прянишникова д. 31

С диссе- щк.ч -м чо ои 1иотеке ВНИИА им.

Д.Н.Прянншнп ;а.

Авторе;!: г р1

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Н.В. Пухальская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Современный период характеризуется резким снижением объемов производства и применения как минеральных, так к органических удобрений. В связи с этим особенно остро встал вопрос изыскания способов и средств воспроизводства плодородия крайне низкоплодородных песчаных почв с целью получения стабильных урожаев соответствующего качества. При этом необходимо пользоваться не только экономическими и организационными мерами, но н уровнем научной обоснованности зональных систем земледелия. Рекомендованные системы во многих случаях не обеспечивают рационального использования средств интенсификации земледелия, расширенного воспроизводства плодородия почв, экологической сбалансированности в окружающей среде.

В результате аварии на Чернобыльской АЭС была загрязнена значительная часть сельскохозяйственных угодий Российской Федерации. Наибольшему загрязнению подверглись: Брянская, Калужская, Орловская и Тульская области. Плотность загрязнения увеличилась по сравнению с доаварийной от 10 до 400 раз (Воробьев и др., 1993). Поданным первичного обследования агрохимической службы в Брянской области загрязнению подверглось 1762,3 тыс. га, в том числе часть сельскохозяйственных угодий юго-зал ад ных районов. Сельскохозяйственная продукция после загрязнения ее радиоактивными веществами стала источником дополнительного облучения населения. Следует отметить, что облучение человека за счет потребления загрязненных сельскохозяйственных продуктов более подвержено регулированию, чем внешнее облучение.

Особое место занимает проблема накопления нитратов и так называемых тяжелых металлов, то есть металлов с атомной массой более 40. Сложность вопроса в том, что нитраты - основной источник азотного питания, а избыток этих соединений приводит к ряду нежелательных экологических последствий, влияющих на здоровье человека и животных.

Слабо изучены приемы комплексного применения удобрений и других средств химизации, обеспечивающих высокую продуктивность агроэкосистем и чистоту окружающей среды.

Из требования современного производства экономить энергию на единицу получаемой продукции сельскохозяйственных культур вытекает необходимость проведения комплексной энергетической оценки применяемых технологий. Ее необходимо проводить не только со ссылкой на используемые энергетические эквиваленты ресурсов и живого труда одной из методик, но и увязывать с другими методиками, обосновывающими энергетические эквиваленты и желательно на основе антропогенных затрат, а не энергосодержания.

Комплексная экологическая и энергетическая оценка исследуемых технологий возделывания—селБСКОЖШйственных культур в севообороте позволяет по-новому предстаЫ№ Мйэй&нности интенсивного развития

отраслей агропромышленного комплекса независимо от существующих форм собственности.

Цель н задачи исследований. Основной иелью исследований явилось изучение влияния сочетания минеральных и органических удобрений и комплекса химических средств зашиты растений от сорняков, болезней и вредителей на продуктивность, как отдельных сельскохозяйственных культур, так и плодосменного севооборота в целом, качество получаемой продукции в условиях радиоактивного загрязнения, экологическую оценку и энергетическую эффективность технологий возделывания культур. В связи с этим предусматривалось решение следующих задач:

выявить наиболее рациональные сочетания минеральных и органических удобрений с пестицидами, наиболее эффективно влияющие на формирование высоких урожаев культур плодосменного севооборота и его продуктивность;

исследовать влияние различных систем удобрений и химических средств защиты растений на качество урожая культур севооборота, в т.ч. содержание нитратов, цезия — 137, тяжелых металлов и остаточных количеств пестицидов;

оценить экотоксикологическую ситуацию агрофитоценоза, характеризующую потенциальную опасность применения пестицидов

дать энергетическую оиенку применяемых средств химизации в технологиях возделывания отдельных сельскохозяйственных культур и всего шюдосменного севооборота в целом.

Научная новизна. Впервые на радиоактивно-загрязненных территориях дана комплексная агроэко.:огическая (продуктнвно сть севооборота, показатели качества основной продукции урожая картофеля, овса, люпина и озимой ржи, содержание нитратов, цезия - 137, тяжелых металлов и остаточных количеств пестицидов, экотоксикологическую ситуацию) и энергетическая оценка применения средств химизации, как для отдельных культур, так и 4-х польного севооборота в целом.

Практическая значимость работы. Экспериментально установленные в полевых условиях оптимальные дозы и сочетания средств химизации, позволяющие получить экологически безопасную (интегральный АЭТИ < 1) и энергетически обоснованную продукцию, могут быть использованы для учебного процесса в ВУЗах сельскохозяйственного проф^я и внедрения в производство на дерново-подзол истых песчаных почвах в условиях радиоактивного загрязнения.

Апробация и публикация. Материалы диссертации доложены на конференциях аспирантов, докторантов и соискателей ВИУА (Москва, 2001, 2002 гг.). По теме диссертации опубликовано 3 работы.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 152 страницах машинописного текста, содержит 32 таблицы, 2 рисунка, 51 приложение. Работа включает введение, обзор литературы, экспериментальную часть, выводы и предложения производству,

Список использованной научной литературы включает 181 источник, в том числе 19 зарубежных.

Условия и методика исследований. Стационарный полевой опыт проводили на дерново-подзолистой рыхл о-песчаной, средне-окультуренной почве, сформированной на древне - аллювиальной супеси подстилаемой на глубине 1,5 - 1,8 м связным песком. Агрохимическая характеристика следующая: гумус (по Тюрину) 1,56 -1,76 %, гидролитическая кислотность (по Калпену) 2,07 - 3,46 мг-экв на 100 г почвы, сумма поглощенных оснований (по Каппену- ГильковицуЗ,8 - 5,0 мг-экв на 100 г почвы, содержание подвижных Р205 и К20 (по Кирсанову259 - 281 и 33 - 64 мг на 1 кг почвы соответственно, рН — 4,8 -5,06. Плотность загрязнения почвы цезием-137 составляет 16 Ки/км2, или 596 кБк/м2. Содержание Сэ137 в подстилочном навозе 350-780 Бк/кг.

Опыт заложен в 1993 году и с 2001 года началась третья ротация севооборота. Опыт имеет в натуре 4 поля со следующим чередованием культур: картофель, овес, люпин на зеленый корм, озимая рожь. Опыт проводят в 4-х кратной повторное™. Общая площадь делянок 90 учетная -70 м2. Расположение делянок в опыте систематическое. Общая схема опыта представлена в таблице 1.

Агротехника возделывания сельскохозяйственных культур общепринятая для данной зоны. Сорта возделываемых культур следующие: картофель - Резерв, овес - Скакун, люпин узколистный - Кристалл, озимая рожь - Пуховчанка; все сорта районированы для данной зоны.

На картофеле в качестве фоновой обработки проводили опрыскивание инсектицидом Актара и гербицидом контактного действия Раундап, на озимой ржи - регулятором роста Кампозан.

Учет урожая проводили сплошным поделяночным методом (Панников, 1983). Люпин на зеленый корм убирали вручную, озимую рожь и овес комбайном СК-5 «Нива», картофель - вручную.

Почвенные образцы отбирали по фазам развития растений на глубину до 60 см, через каждые 10 см (Панников, 1983).

Почвенные образцы высушивали при температуре Ю5°С, растительные - 60°С. Определение N-N0^ в растительных (Минеев, 1989) и почвенных (Панников, 1983) образцах проводили с помощью иономера И-130, подвижных форм калия (К;0) на пламенном фотометре ПАЖ-2.

В связи с тем, что в севообороте две зерновые культуры, а на зеленый корм убирался только люпин, расчет продуктивности проводили в зерновых единицах (Лозановская и др., 1987).

Содержание радионуклида ,ЗТС$ в растительных и почвенных образцах определяли с помощью гаммаспектрометра «Гамма - С»,

Определение содержания в продукции тяжелых металлов и остаточного количества пестицидов в растительных образцах проводили в межрайонной радиологической лаборатории, расположенной в городе Новозыбкове.

Оценку экотоксикологической ситуации агрофитоценоза, характеризующей потенциальную опасность применения пестицидов, проводили на основе интегрального агроэкотоксикологического индекса (Зинченко, 1991).

Энергетическую эффективность возделывания культур севооборота определяли по формуле: Кээ = П / Е, где

Кээ - коэффициент энергетической эффективности;

П - энергия, содержащаяся в конечном сельскохозяйственном продукте, МДж/га;

Е - затраты энергии на производство, МДж/га.

Энергосодержание сельскохозяйственной продукции определяется калориметрическим методом при сжигании сухого вещества, ока представлена во многих справочниках. Определение суммарных энергозатрат на производство проводили по методике ВНИИА (Цимбалист и др., 2003) с использованием энергетических эквивалентов Миндрина (1997) и Гончарова (1999).

Расчет энергозатрат на производство сельскохозяйственных культур и навоза проводили по реальным технологиям, при этом использовали данные бухгалтерии Новозыбковской Опытной станции ВНИИА. Энергозатраты на навоз, солому и семена определяли расчетным путем, причем каждый год брали данные, полученные в предыдущем году. При расчете энергозатрат на солому затраченную энергию делили пропорционально полученной биомассе зерна и соломы (Цимбалист и др., 2003). Энергетический эквивалент навоза определяли с учетом суточных норм выхода экскрементов (Васильев, Филиппова, 1988), 15 % потерь их за счет испарения влаги (Васильев н др., 1986), 22% потерь массы навоза при хранении (по данным бухгалтерии Новозыбковской Опытной станции ВНИИА), и частичным переходом кормов в навоз (Мамченков и др., 1969); и распределяли на все культуры севооборота согласно нормативным данным использования ЫРК навоза по годам (Кирикой и др., 1991).

Все расчеты проводили на персональном компьютере. Математическая обработка полученных данных была проведена по методике Доспехова( 1979).

Метеорологические условия

Метеорологические условия в годы проведения опыта (2000-2002 гг,) были разнообразными и отличались от средних многолетних данных.

Погодные условия вегетационного периода 2000 года в основном были благоприятными для роста и развития картофеля, но неблагоприятными для озимой ржи, которая вышла ослабленной после зимовки и пострадала от небольшой засухи в фазу молочной спелости зерна. Осадков за апрель-август месяцы выпало 349,8 мм при норме 308,5 мм. Температура воздуха в апреле

была на 6,8'С, в мае и июне на 0,4°С, и в августе на 1,ОвС выше среднемноголетних значений и лишь в июле на 0,2°С ниже.

Погодные условия 2001 года характеризовались как благоприятные. Теплее обычного были апрель, июль, август месяцы. Дефицит осадков наблюдался в первой декаде мая и во вторых декадах июня и июля, но в целом влагообеспеченность была нормальной.

Вегетационный период 2002 года по температурным условиям был теплее среднемноголетних значений, особенно в июле, превышение температуры над многолетними значениями составило +4,5°С. По условиям влагоо беспечен ности год был острозасушливым, нормальная влагообеспеченность была только в третьей декаде апреля, второй н третьей декаде мая, первой и второй декаде августа, а также третьей декаде сентября. Сильная засуха отмечалась (ГТК 0,6 и меньше) во второй декаде апреля, первой декаде мая, второй и третьей декадах июня и июля, в третьей декаде августа и первой декаде сентября. Следует отметить, что в первой декаде июля и сентября не выпало ни капли осадков. Год оказался крайне неблагоприятный для картофеля, люпин и овес также дали невысокие урожаи, лишь озимая рожь успешно переносила засухи.

Таблица 1

Схема опыта

Культура Система удобрений

Нулевая* Органическая Оргаио-мкнеральная Минеральная

низкая оптимальная повышенная

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

Картофель я 1 S h "4 Навоз 80 т/га Навоз 40 т/га + NM Рм К и NTJ Рзо К» NJJOPM КЦО NJJJPS» Kjw

Овес_ Люпкн • Njj Рм К и Njj РМ КМ NnoP« KJOO nl65 Рбв klio

- Рм К« Р»К40 РадКю Р«о KIM

Озимая рожь - NJO Рзо К«, Мм Рм КМ Ni«Piio KIM Nno Р» KIM

За севооборот Навоз 80 т/га Навоз 40 т/га + Nioo Рим Kijo NjooPjooKho N400 PlOO К4(0 N^PjooK™

1 - фоновая обработка пестицидами;

2-е интенсивной химической защитой растений.

Комплексная агроэкологическая оценка применения средств химизации, как отдельных культур, так и 4-х польного севооборота в целом включает следующие показатели: продуктивность севооборота, показатели качества основной продукции урожая картофеля, овса, люпина и озимой ржи, содержание нитратов, цезия - 137, тяжелых металлов, остаточных количеств пестицидов и экотоксикологическую ситуацию агрофитоценоза.

]. Влияние удобрений, пестицидов к их сочетаний на урожайность культур севооборота.

/,/ Картофель

По трехлетним результатам опыта видно, что существенное влияние на урожайность картофеля оказывают климатические факторы разных лет возделывания (табл. 2). В относительно благоприятных по погодным условиям для картофеля 2000 и 2001 годах урожайность была в 1,5-2 раза выше, чем в засушливом 2000 голу. Превышение оптимальной дозы ЫРК в 2000 году давало достоверную прибавку (4,5 т/га), а в 2001 - в пределах НСР0;. 2002 год был крайне неблагоприятным для картофеля. Наибольшую прибавку урожая в этом году по отношению к контролю из исследуемых систем удобрений дало внесение 80 т/га навоза (3,1 т/га).

В варианте, где вносили 80 т/га навоза, в среднем за три года, была получена прибавка 6,1 т/га, на уровне варианта с повышенной дозой №К. (6,2 т/га). Увеличение дозы минеральных удобрений, в эти годы, повышало урожайность клубней картофеля. Наибольшая урожайность (18,0 т/га) была получена от внесения 40 т/га навоза + Г^РюК^ пестициды.

Таблица 2

Влияние удобрений, пестицидов и их сочетаний на урожайность

клубней картофеля, т/га.

Годы Прибавка

Вариант 2000 2001 2002 Средняя к контролю от пестицидов

Контроль - без удобрений 10,3 12.3 4.9 9,2 - -

Навоз 80 т/га 17,5 20.0 8.2 15,2 6.1 -

Навоз 40 т/га + N7? Рзд 21,4 21.5 7.6 16,8 7,7 -

N75 Р?о кчо 12.9 15,1 7,8 11,9 2,8

N1*0 Рбо Кио 14.4 20.3 6.7 13.8 4,7

N22$ Рад К.1ТО 18.9 20,8 6.4 15,3 6,2 -

Навоз 40 т/га + N75 РзиКчо + пестициды 21.6 24,1 8.2 18,0 8.8 1,2

N7.1 Р?о К. чо + пестициды 13.1 15,3 8,2 12,2 3,0 0.3

N | ((Рм> К ни + пестициды 18.4 19,9 8.0 15,4 6.3 1.6

N2:5 пестициды 19.2 21.8 7.7 16,2 7.1 0.9

НСР(15. т/га 3.3 1.8 1.6 2,2

Р.% 6.8 3 3 7.3 5,8

Пестициды: Зенкор - 1,0 кг/га, Ридомил - 2,0 кг/га,

Актара - 0,06 кг/га, Раундап - 5,0 л/га

На фоне обработки картофеля инсектицидом Актара и гербицидом Раундап применение фунгицида Ридомил и гербицида Зенкор не дало достоверной прибавки (за исключением варианта с сочетанием органических и минеральных удобрений в 2001 году иМ|;оР<яК|80в 2000 году).

1.2 Овёс

Анализируя данные опыта можно отметить, что, несмотря на различную степень влияния погодных условий трех лет исследований на рост и развитие овса, в целом сохранялась закономерность действия на урожайность применяемых систем удобрений и средств защиты растений (табл. 3).

Последействие 80 т/га навоза, внесенного под предшествующую культуру, обеспечивало прибавку на уровне с минимальной дозой ЫРК (4,3 и 4,1 ц/га). При превышении оптимальной дозы минеральных удобрений в 2001 и 2002 годах наблюдалась тенденция к снижению урожайности, а в 2000 -повышенные дозы туков оказали угнетающее действие на растения овса и понизили урожай на 3,2 ц/га.

Фоновых обработок пестицидами на овсе не проводили, а в вариантах, где они применялись, их действие на урожайность проявлялось в зависимости от системы удобрений. Прибавка урожайности, полученная за счет обработок пестицидами, была существенной в вариантах с сочетанием органических и минеральных удобрений (5 и/ га) и с повышенной дозой (3 ц/га). Здесь растения овса смогли наиболее полно использовать питательные вещества вносимых удобрений, по сравнению с аналогичными вариантами без пестицидов, причем сильнее это было выражено в неблагоприятные годы.

Таблица 3

Влияние удобрений, пестицидов и их сочетаний на урожайность

зерна овса, ц/га.

Годы Прибавка

Вариант 2000 2001 2002 Средняя к контролю от пестицидов

Контроль - без удобрений 56 8.6 ЗД 7,0 - -

Последействие 80 т/га навоза « 13.9 4,6 11.3 4,3 -

Последействие 40 т/га навоза + N5« Р.41 К<о 10,4 24.3 5,7 12,5 5.5 -

N5; Р*, К,0 12.» 18,5 5,4 11.1 4.1 -

Ыцо Р40 К юс 14.6 25,1 6.2 13,7 6,7 -

N1^ Р«1 К.ио 11,4 22,5 5,7 12,6 5,6 -

Последействие 40 т/га

навоза + 15,8 24,9 12,4 17,5 10,5 5,0

N55 Р20 К50 + пестициды

Ы« Ра К5(1 + пестициды 11,1 18.7 6.9 11.1 4,1 0,0

НцоРмКню+ пестициды 13.7 25,1 9,9 14,5 7.5 0,8

N | ^ Рм К |?0 + пестициды 14.8 24,1 10,4 15,6 8.6 3.0

НСР.и, и/га 1.7 2,7 1,9 2,1

Р,% 5 4,6 9.1 6.2

Пестициды: Диален - 1,5 л/га, БаЙлетон-1,0 кг/га, Децис - 0,3 л/га

Так в засушливом 2002 году обработка пестицидами увеличила урожайность в 1,3 - 2,2 раза, в умеренном 2000 достоверная прибавка была

отмечена в вариантах с последействием 40 т/га навоза + N5SP:0K50 и N^sP^K^o в 1,3 и 1,5 раза.

1.3 Люпин на зелёный корм.

В севообороте люпин является парозанимающей культурой и возделывается в качестве предшественника озимой ржи. Убирают его на зеленый корм сравнительно рано, что отражается на величине урожай ности.

Как видно из данных таблицы 4 навоз, внесенный под картофель, оказывал благоприятное воздействие и на третью культуру севооборота -люпин. В среднем за три года прибавка к урожаю, полученная в варианте с последействием 80 т/га навоза, составила 2,5 т/га, и была близка к прибавке, полученной от внесения низкой дозы РК (2,7 т/га). Из применяемых систем удобрений наибольшую прибавку позволила получить повышенная доза минеральных удобрений -6,4 т/га.

Оценивая действие на урожайность пестицидов, можно отметить, что в разные по климатическим условиям годы они оказывали разное влияние. В засушливом 2002 году их действие по сравнению с аналогичными вариантами практически не проявлялось. А в 2000 и в 2001 годах они лавалн достоверную прибавку почти во всех вариантах, особенно отзывчивы на применение пестицидов были варианты с сочетанием минеральных и органических удобрений (6 и 8,2 т/га) и с оптимальной дозой минеральных удобрений (5,4 и 3,6 т/га), а в 2001 году с повышенной дозой минеральных удобрений (4,9 т/га).

Таблица 4

Влияние удобрений, пестицидов и их сочетаний на урожайность зеленой

массы люпина, т/га

Вариант Голы Средняя Прибавка

2000 2001 2002 к контролю от пестицидов

Контроль - без удобрении 8.8 10.7 4,6 8,0 - -

Последействие навоза 80 т/га на 2-й культуре 12.9 11,1 7,6 10,5 2,5 -

Последействие навоза 40 т/га на 2-й культуре +P;0K-i(i 8,9 12,8 6,8 9.5 1.5 -

Рт Кап 9.8 16.0 6.3 10.7 2,7 -

PJ.Í Кво 11.3 17,2 i 7.1 1К9 3.8 -

Рм. К,;« 17,2 17,9 1 8.2 14.4 6,4 -

Последействие навоза 40 т/га на 2-йкульгуре + Ри Kw +пестнщ[ды 14,9 21,0 i 7,6 14.5 6,5 5,0

Рм Kjn + песлнииы 12,2 16,4 6,3 [1,6 3,6 0.9

Рл) Кцо + пестициды 16,7 20,8 1 7,4 15,0 7.0 3.1

Рн> К|м + пестишиы 17.4 21,8 1 8,6 16,0 7.9 1.5

НСР,,<- т/га 2.5 i 2,5 I 1,1 2,0

Р.% 6,7 1 5.1 s 5,4 5,7

Пестициды: Зенкор - 1,0 кг/га, Децис - 0,3 л/га

1.4 Озимая рожь.

Озимая рожь является завершающей культурой севооборота, следовательно, испытывает последействие удобрений, внесенных под все предшествующие культуры (табл. 5).

Ранняя весна 2002 года оказала на растения очень благоприятное действие, она способствовала минимальному вымоканию озимой ржи и практически не наблюдалось поражения се снежной плесенью. Летняя засуха не оказала такого негативного воздействия на урожайность, как на других культурах, а прохождение фаз выхода в трубку, цветения и молочной спелости протекало при достаточном увлажнении. Самым неблагоприятным для озимой ржи оказался 2000 год.

В целом применение средств химизации оказывало одинаковое влияние на урожайность в течение всех трех лет исследований. Последействие 80 т/га навоза проявлялось даже на третий год после его внесения, в 2002 году была получена достоверная прибавка 3,6 ц/га. В вариантах, где пестициды не применялись, наибольшую прибавку дало внесение оптимальной дозы ЫРК (П,9 ц/га), при дальнейшем ее увеличении начинало проявляться депрессирующее воздействие туков, что можно объяснить влиянием других факторов, находящихся в минимуме (Шишов и др., 1991; Войтович, 1997)

Таблица 5

Влияние удобрений, пестицидов и их сочетаний на урожайность

зерна озимой ржи, ц/га.

Вариант Годы Средняя Прибавка

2000 2001 j 2002 i к контролю от пестицидов

Контроль - без удобрений 3,0 5,5 8.1 5,6 - -

Последействие 80 т/га навоза на 3-Й культуре 4.7 7,1 11,7 7,8 2.3 -

Последействие 40 т/га навоза на 3-й культуре + N?o Р.Ч1 Км 7,7 I 19.9 1 16.2 14.6 9,1 -

NT» PÍO Кбп 6.5 18.8 ! 15.9 13.7 8.2 -

NjjoPmí К120 9.7 19.8 ! 22.9 17.5 11.9 -

N;ioPw K|so 7,5 18.8 : 18.8 15,0 9.5 -

Последействие 40 т/га навоза на 3-й культуре + N?n Pin К.,i> + пестициды 16.3 1 24,0 ! 28.5 i 22.9 17.4 8.3

Njo Р_щ Кбн + пестициды 7.7 ! 19.2 ¡ 16.3 14.4 8.8 0,7

N но P«i К120+ пестициды 11.5 ! 26.2 ! 25.3 21.0 15,5 3,5

NíioP^i Kim¡ + пестишиы 12,4 ; 26,7 30.2 23,1 17.6 8.1

НСР|,<. u/ra 2.5 i 2,3 : 3.3 2.7

Р.% 10.1 ! 4.2 ' 5.9 6.7

Пестициды: Диален - 1,5 л/га, Байлетон - 1,0 кг/га,

Кампозан - 4,0 кг/га, Децис - 0,3 л/га

Из таблицы 5 видно, что при фоновой обработке Кампозаном, дополнительное опрыскивание посевов пестицидами по схеме опыта позволяло получать большую прибавку при более высокой дозе минеральных удобрений, здесь заметнее проявлялось благоприятное воздействие сочетания минеральных удобрений и органики, даже учитывая то, что навоз вносился под первую культуру севооборота.

1.5 Продуктивность севооборота.

Основным показателем продуктивности севооборота является величина всей продукции (основной и побочной), получаемой ежегодно с одного гектара севооборотной площади, выраженная в зерновых или кормовых единицах.

Так же, как и на урожайность культур, значительное влияние на продуктивность севооборота оказали климатические условия трех лет исследований (табл. 6). В более благоприятном по климатическим условиям 2001 году была получена продуктивность в полтора раза больше, чем в умеренном 2000 и почти в два раза больше, чем в засушливом 2002 году. Исключение составил вариант с внесением 80 т/га навоза, где эта разница выражена менее контрастно.

Таблица б

Влияние удобрений, пестицидов и их сочетаний на продуктивность _севооборота, ц/га з. е. _

Вариант Голы Средняя Прибавка

2000 2001 2002 к контра! ю от пестицидов

Контроль—без удобрений 16,4 21,0 10,4 15,9 | -

Навоз 80 т/га Г 25.7 28,5 16.5 23,6 ] 7,6

Навоз 40 т/га + Мл»Р|(»К140 26,3 40,0 17,5 27,9 12,0

21.6 35.4 17,5 24.8 8,9

М-юоРгкоКдао 2 5.9 44,2 19.8 30.0 14,0

31.8 41,4 18.2 30.5 14,5

Навоз 40 т^га + М^йоРтО^-Ю^ пестишиы 35,2 49,6 24,9 36,5 20,6 8,6

М2поРкюК.2*+ пестициды 23.8 36,8 17,7 26,1 10,1 1,2

пестициды 32,6 48,3 22,3 34,4 18.5 4,1

МиХ)РзооК;;|) + пестициды 34,4 49,9 25,6 36.6 20,7 6,2

НСР о=, и/га з. е. 2.8 2.4 1,7 2.3

Р. % 3.5 2.1 3.0 2.9

В исследуемом севообороте наибольшая продуктивность была получена в вариантах с сочетанием органических и минеральных удобрений и с

оптимальной и повышенной дозами обработанных пестицидами (36,5; 34,4 и 36,6 ц з.е./га), что в 2,2-2,3 раза больше, чем в контроле.

Обработка культур пестицидами способствовала резкому увеличению продуктивности в варианте с совместным применением навоза и минеральных удобрений (на 8,6 ц/га з. е. по сравнению с аналогичным вариантом без пестицидов), что объясняется более эффективной нейтрализацией воздействия в этом варианте сорняков, вредителей и болезней. Под действием пестицидов наблюдалось повышение эффективности использования минеральных удобрений. Следует отметить, что прибавка продуктивности от пестицидов была получена за счет овса, люпина и озимой ржи; на картофеле она была незначительна.

Средние за три года прибавки продуктивности к контролю показывают, что в вариантах без применения пестицидов наиболее благоприятным для растений было внесение оптимальной (^доо^оо^мло) и повышенной (N60^300^720) доз минеральных удобрений. Однако, ожидаемого эффекта от повышенной дозы минеральных удобрений мы не получили.

2. Экологическая оценка урожая культур севооборота.

2.1 Картофель.

Товарность клубней картофеля в опыте в целом была невысокой, она колебалась по вариантам в пределах 38 - 62 % (табл. 7). Внесение удобрений существенно повышало товарность клубней по отношению к контролю. Самый высокий выход товарных клубней отмечен в варианте с внесением повышенной дозы минеральных удобрений (М^РзоКгта) + пестициды - 62 %.

Таблица 7

Действие удобрений и пестицидов на качество клубней картофеля.

Вариант Товарность, % Содержание крахмала, % Содержание нитратов, мг/кг Содержание l37Cs, Б к/кг

Контроль 38 15.5 54 80

Навоз 80 т/га S0 16.5 104 39

Навоз 40 т/га + N71 Р10 К90 50 16,8 140 36

К<ю 53 16.6 182 39

N150 Р«> К ¡во 53 16,2 252 28

N¡2} Рэд 52 16.1 275 24

Навоз 40 т/га + N75 Рм Кчо + пестициды 58 16.5 171 31

N7? Рз» + пестициды 52 16.8 196 36

М15оР«|1Ч80 + пестициды 57 16.2 279 32

N22! Р» К,70 + пестициды 62 16.1 276 26

НСРо? 9 0.8 j 47 4

Р.% 4.5 1,9 10,5 6,1

Содержание крахмала в клубнях картофеля под влиянием удобрений увеличивалось. Гораздо большее влияние на этот показатель оказывали

погодные условия. В засушливом 2002 году крах мглистость картофеля была почти в два раза выше, чем в достаточном по увлажнению 2001.

Накопление в сельскохозяйственной продукции избыточного количества нитратного и нитритного азота, оказывающего вредное влияние на здоровье человека и животных, является важным негативным фактором современного земледелия. Основная причина токсичности нитратов связана с образованием из них нитрозоаминов, которые являются ядовитыми веществами,

В настоящее время уровень ГЩК нитратов в клубнях сырого картофеля для продовольственных целей установлен в количестве 250 мг/кг (Нормативные документы..., 1988) -и 300 мг/кг в кормовом картофеле (утверждено Главным управлением ветеринарии, Макар цев, 1999). Содержание нитратов в клубнях картофеля заметно увеличивалось при внесении удобрений (в 1,9-5,1 раза). В вариантах с внесением оптимальных и повышенных доз ЫРК содержание нитратов превышало ПДК для продовольственного картофеля на 2 - 25 мг/кг, чему в основном способствовали азотные удобрения (Покровская, 1984, Кузина и др., 1985). Обработка картофеля пестицидами достоверного влияния на содержание нитратов в клубнях не оказала. Вся продукция, полученная в опыте, является пригодной для использования в кормовых целях.

Значительное влияние на уровень нитратов в продукции оказали климатические условия. В неблагоприятном 2002 году их содержание колебалось в пределах 67 - 415 мг/кг, а при достаточном увлажнении 2001 года клубни картофеля содержали 42 - 198 мг/кг нитратов.

По содержанию цезия-137 урожай клубней картофеля, соответствовал жестким требованиям СанПиН 2.23.2 1078-01 (120 Бк/кг) во всех вариантах. Применяемые системы удобрений понижали содержание |37С* в продукции в 2 - 3,3 раза. Наибольшим, по отношению к контролю, снижение было в вариантах с повышенной дозой минеральных удобрений, как при обработке пестицидами (в 3,1 раза), так и без них (в 3,3 раза). Следует отметить, что в варианте с внесением 80 т/га навоза содержание цезия-137 в клубнях понизилось в 2,1 раза, даже, несмотря на то, что с одной тонной навоза в почву вносили 350-780 Б к изотопа. Это объясняется тем, что увеличение урожайности, отмеченное в этом варианте (в 1,6 раза) приводит к увеличению суммарного выноса радионуклида с единицы плошали и уменьшает содержание его в единице урожая, что подтверждается литературными данными (Белоус, 2000; 2002; 2003; Воробьев, 2002).

Исследуемая схема опыта позволяет выявить корреляционную зависимость качественных показателей от систем минеральных удобрений. При анализе влияния доз №К на содержание в продукции цезия-137 и нитратов были получены следующие уравнения регрессии;

У = 79 - 45 X + 9,08 X", для " С5, корреляционное отношение (г) = 0,76

V = 55 + 152 X -26 Xдля нитратов, г = 0.85

Полученные корреляционные отношения указывают на тесную функциональную зависимость исследуемых показателей качества от дозы ОТК. На основании уравнения регрессии для цезия-137 была рассчитана доза

удобрений, позволяющая получить его минимальное содержание в продукции, она составила 2,5 (если за I взять М^Р^Кэд). При превышении этого уровня минеральных удобрений содержание ШС$ в клубнях начинает увеличиваться. Это объясняется разным влиянием азотных, фосфорных и калийных удобрений. При увеличении дозы калия под картофель выше 225 кг д. в. на гектар ослабевает его понижающее, на содержание шСз в клубнях, действие. Азотные удобрения способствуют накоплению цезия-137 (Белоус, 1994; Белоус, 2000) и в дозе свыше они оказывают более сильное влияние, чем калийные.

Нашими исследованиями установлено, также, наличие зависимости накопления шСз от величины урожайности, что видно на рисунке 1. С ее повышением содержание радионуклида в хозяйствен но-цен ной части картофеля снижалось. Корреляционное отношение между этими показателями по всем изучаемым средствам химизации составило 0,78.

Рисунок 1

Влияние систем минеральных удобрений на урожай клубней картофеля и содержание в нем нитратов и |17Сз.

Система минеральных удобрений

Ряд 1 -урожайность клубней картофеля, ц/га,

Ряд 2 - содержание нитратов в клубнях картофеля, мг/кг,

Ряд 3 - содержание П7С$ в клубнях картофеля, Бк/кг

2.2 Овёс.

Достоверное увеличение содержания сырого белка в зерне овса было получено при внесении ЫцоРдаК-юо и М^Р^К^о, в этих вариантах процент сырого белка в зерне составил 8,8 и 8,9 (табл. 8). При обработке посевов

средствами химической защиты растений наблюдается тенденция снижения белковости зерна овса, кроме варианта с последействием 40 т/га навоза +

МиРгоК».

Последействие 80 т/га подстилочного навоза несущественно понижало содержание нитратов в зерне овса. Под влиянием минеральных систем удобрений и сочетания 40 т/га навоза и ^'я^Р^Кзо* содержание- нитратов возрастало. Химические средства защиты растений способствовали снижению этого показателя, кроме варианта ^Р^К»- В целом по вариантам опыта содержание нитратов в зерне овса не превышало ПДК (83 мг/кг).

Из изучаемых систем удобрений внесение оптимальной и повышенной дозы №К позволило получить зерно овса пригодное по содержанию цезия-137 на продовольственные цели (СанПиН 2.23,2 1078-01 - 70 Б к/кг), В вариантах с последействием 80 т/га навоза, с сочетанием навоза и минеральных удобрений и с низкой дозой ЫРК. было отмечено значительное снижение содержания 1}1С5 в зерне, но его использование допускаюсь лишь на корм скоту (КУ-94 - 600 Бк/кг).

Таблица 8

Действие удобрений и химических средств зашиты растений на качество

зерна овса

Вариант Содержание сырого белка, % Содержание нитратов, мг/кг Содержание IJ'Cs, Бк/кг

Контроль 8.2 12,3 123

Последействие навоза 80 т/га 8,3 10.3 75

Последействие навоза 40 т/га + Ni; Pjo К so 8.3 21,6 75

N« Р;о К я. 8.2 13.8 82

Мцо Рад Ki<x> 8.8 28.1 67

Nl«5 рйо K|t0 8.9 22.2 62

Последействие навоза 40 т/га + Р:о Км + пестициды 8,4 17,2 67

N.1? Р» к я, + пестициды 7,9 17,1 78

NhoPjo К юн + пестициды 8.3 17,5 68

Ni6fP60 К)?о + пестициды 8.6 19,5 58

НСРо? 0,6 5,7 7

Р,% 2.2 10.7 4.2

Обработка посевов пестицидами дала достоверное снижение содержания радионуклида в зерне (на 7 Бк/кг) в варианте с последействием 40 т/га навоза + Н;РиК,о и позволила использовать его на продовольственные цели. Действие пестицидов объясняется увеличением урожайности в этом варианте в 1,4 раза (табл. 3), то есть наблюдается биологический процесс разбавления. Аналогичное действие средств химической зашиты растений было отмечено в варианте М|«Р«>Ки0+ пестициды.

При оценке влияния минеральных удобрений на содержание в продукции цезия-137 было получено квадратичное уравнение:

У=!22-47Х + 9Хг,г = 0,79,

где за 1 №К взяли N5 5 Р^о К 50, На основании регрессионного уравнения была рассчитана доза минеральных удобрений, способствующая наименьшему накоплению в зерне Для овса она составила ^эРггКш (2,6 ЫРК).

2.3 Люпин на зелёный корм.

Самое низкое содержание сырого белка в сухой массе было в контроле (15,6 %} (табл. 9). При увеличении доз минеральных удобрений процент сырого белка увеличивался. Обработка посевов пестицидами также увеличивала этот показатель, что особенно было заметно в варианте с сочетанием органических и минеральных удобрений (на 1,9 % по сравнению с аналогичным вариантом без пестицидов).

Таблица 9

Влияние удобрений и пестицидов на содержание сырого белка _и цезия-137 в зелёной массе люпина. _

Вариант Содержание сырого белка в сухой массе, % Содержание IJ'Cs, Бк/кг

Контроль 15.6 348

Последействие навоза S0 т/га на 2-й культуре 17,1 159

Последействие навоза 40 т/га + Pío Kjo 16,9 153

Pío Kjo 17.0 189

Pw lino 17,4 140

P*o Ki» 17,9 93

Последействие навоза 40 т/га + Р;о Юо + пестициды 18,0 143

Р20 Kjo + пестициды 17,2 214

Р40 Км + пестициды 17,7 128

Pío К tío + пестициды 18.2 93

HCPoj 0,4 И

Р,% 4.2 э.о

Зеленая масса люпина узколистного полученная со всех вариантов опыта по содержанию ШС$ не превышала КУ - 94 (370 мг/кг). Наибольшее влияние из исследуемых средств химизации на снижение содержания иезия - 137 в продукции оказали минеральные удобрения. Зеленая масса, в варианте, гае доза удобрений составила Р^оК^о, содержала в 3,7 раза меньше 137С$, чем в контроле. Регрессионный анализ показал, что данная доза является оптимальной по снижению содержания в продукции радионуклида (г = 0,79). Достоверное влияние на снижение содержания радионуклида (на 189 Бк/кг) оказало последействие 80 т/га навоза.

2.4 Озимая рожь.

Проведёнными исследованиями установлено, что средства химизации в условиях вегетационных периодов 2000 - 2002 годов практически не оказали влияния на содержание сырого белка в зерне озимой ржн (табл. 10).

Отмечена лишь тенденция к повышению его содержания в вариантах с последействием 40 т/га навоза + ^РзоКбо и с повышенной дозой №К (МгюРэдКш), как при обработке пестицидами, так и без них.

Содержание нитратов в зерне озимой ржи было очень низким и не превышало 11 мг/кг при нормативе 83 мг/кг.

Наименьшее содержание в основной продукции отмечено в

вариантах с повышенной дозой как при отдельном внесении, так и

совместно с пестицидами. Оно по сравнению с контролем было ниже в 2,8 -2,9 раза.

Внесенные под картофель 80 т/га навоза достоверно снижали содержание цезия-137 в зерне (на 34 Бк/кг) даже в третий год последействия. Если в вариантах с использованием ЫРК основное влияние на снижение поступления радио-цезия в продукцию оказывают ионы калия, так как они являются антагонистами ионов ШС£, что подтверждается литературными данными (Гулякин, Юлинцева, 1973; Горина, 1976; Алексах ин, 1982; Бондарь, 1984; Светов, 1991; Моисеев и др., 1986; Пристер и др., 1989), то, в вариантах с последействием органических удобрений снижение происходит за счет увеличения урожайности, то есть наблюдается биологический процесс разбавления (Белоус, 2000; 2002; 2003; Воробьев, 2002). А также при внесении навоза улучшаются агрохимические свойства почвы, нейтрализуется кислотность (Белоус, 2000; 2002), что способствует закреплению ионов 1 7Сй в почвенно-поглотительном комплексе и меньшему переходу его в растения (Белоус, 2002; 2003).

Таблица 10

Действие удобрений и химических средств защиты растений на качество

Варишл Содержание сырого белка. % Содержание нитратов, мг/кг Содержа! ие '^'С^ Бк/кг

Контроль 12,7 10.4 84

Последействие навоза 80 т/га 12,6 10,1 50

Последействие навоза 40 т/га + Рзо К™ 12,9 10,0 43

N70 Р.щ К«> 12.6 9.3 42

N14(1 Рм> К|,о [2.7 9,6 39

N>10 Рчо 12.9 9,9 30

Последействие навоза 40 т/га + N71^50 Км+ пестициды 13.0 9,1 34

N7(1 Р.ю Кю + пестициды 12.7 9.2 45

пестициды 12.7 9,6 34

N,1Ц1 Рчу пестициды 12.9 9.0 29

НСР„< 0.4 1,2 5

Р. % 6.6 5.3

Наибольшее снижение содержания радионуклида в зерне от минеральных удобрений позволяет получить доза ^^РтгК^о (г = 0,68).

В контрольном варианте зерно озимой ржи содержало 84 Бк/кг цезия-137 , что было выше допустимого уровня для продовольственного зерна (СанПиН 2.23,2 1078-01 - 70 Бк/кг).

3. Содержание тяжелых металлов в сельскохозяйственной продукции.

Количество кадмия в урожае всех культур и свинца в картофеле под действием средств химизации почти не изменялось.

Содержание меди в сухом веществе картофеля колебалось в пределах 0,59 - 1,92 при ПДК - 5 мг/кг, Содержание медн в зерне овса при применении удобрений понижалось по отношению к контролю в 1,7 - 2,9 раза. Как и на овсе, содержание медн в зерне озимой ржи было наибольшим в контрольном варианте (2,45 мг/кг).

Содержание цинка в картофеле более подвержено изменениям от климатических условий года, чем содержание других тяжелых металлов. В 2002 году этот показатель варьировал в пределах 3,62 - 8,38 мг/кг сухого вещества, в 2001 - 0,43 - 2,47. Наибольшее содержание цннка в среднем за три года отмечено в контроле (7 мг/кг), но и здесь оно не превышало ПДК (10 мг/кг).

Наибольшее накопление свинца и цинка в зерне овса отмечено в контроле 0,28 и 14,2 мг/кг. Обработка посевов средствами защиты растений способствовала снижению содержания цинка в зерне на 2,3 -3,7 мг/кг.

Внесение удобрений понижает содержание цннка в зерне озимой ржи по отношению к контролю а 1,4-3 раза, наибольшее снижение отмечено в варианте ^1йРэдК18о (на 7,4 мг/кг). Обработка посевов озимой ржи пестицидами увеличивает переход цинка в продукцию и самое высокое его содержание в зерне, наблюдается в варианте с последействием 40 т/га навоза + КтоРиКбо + пести1'.иды(13,2 мг/кг).

Ни в одном из вариантов в продукции картофеля, овса и озимо Ч ржи не было отмечено превышения ПДК по содержанию медн, свинца, цннка и кадмия, а ртуть и кобальт в продукции не обнаружены.

4. Экотокснкол огн ческа я оценка применения пестицидов

Экотоксикологнческая ситуация агрофитоценоза является малоопасной, так как интегральный агроэкотоксикологический индекс (АЭТИ) меньше 1 (табл. 11) и пестицидная нагрузка (Пр) при этом не превышает 4 усл. кг/га (Зинченко, 1991).

Таблица 11

Интегральный агроэкотоксикологический индекс агрофитоценоза

Показатель 1 Карто-' фель Овес Люпин Озимая рожь По севообороту

АЭТИ: варианты с фоновой обработкой пестицидами 0,106 0,000 0,000 0,022 0,009

АЭТИ; варианты с интенсивной химической зашитой растений. 0,468 0,033 0,004 0,165 0.047

Рассчитанные на 1 га севооборотной площади интегральный АЭТИ и Пр по вариантам, где проводилась фоновая обработка пестицидами составили 0,009 и 0,78 соответственно. В вариантах с интенсивной химической защитой растений величина исследуемых показателей была равна 0,047 и 1,51. Хотя интегральный АЭТИ характеризует экотоксикологическую ситуацию агрофитоценоза как малоопасную и относится к категории со значениями от 0 до 1, вариабельность АЭТИ очень значительная и находится в пределах от 0,004 до 0,468, т.е. изменяется более чем в 100 раз, что позволяет выбирать наименее опасные сочетания пестицидов. Так, если на посадках картофеля ограничиться только фоновыми обработками пестицидов, то АЭТИ в вариантах с интенсивной химической защитой растений снизится с 0,047 до 0,043 или на 9%.

Определение содержания остаточного количества пестицидов в продукции картофеля, овса и озимой ржи не показало их наличия (по данным межрайонной радиологической лаборатории, расположенной в городе Новозыбкове, полученным в 2000 году).

5. Энергетическая оценка технологий возделывания

Из исследуемых средств химизации по затратам энергии на 1 ц з.е. на всех культурах сильно выделяется вариант с применением 80 т/га навоза. На овсе в нем затраты на единицу продукции превышали контроль в 5,1 раза, на озимой ржи - в 1,5 раза, на люпине - в 2,8 раза, на картофеле - на 311 - 1092 МДж/ц з.е.

По средним трехлетним данным наибольшие затраты энергии на 1 ц з.е. были на картофеле (3919 - 5011 МДж), наименьшие - на люпине (336 - 1033 МДж), зерновые культуры занимали промежуточное положение.

Суммарные затраты энергии на I га на картофеле составили около 59 % от суммы всех культур (по контрольным вариантам), что можно объяснить во первых энергоемкостью самой технологии возделывания, то есть большим количеством технологических операции; во вторых высокими затратами на производство посадочного материала, что в свою очередь связано с низкой урожайностью.

Различия между вариантами в затратах энергии на гектар также достигают существенных значений. Например: на овсе вариант с последействием 80 т/га навоза в 6,2 раза превышает контроль по затратам энергии на гектар (52,1 и 6,4 ГДж/га). По усредненным данным всех культур севооборота за три года наиболее энергоемким является вариант с внесением 80 т/га навоза (68,5 ГДж/га). Тенденция к увеличению энергозатрат на гектар наблюдается при увеличении дозы минеральных удобрений, каждая дополнительно вносимая на севооборот доза Ы;ооР)оо^гад увеличивала затраты энергии примерно на 9 ГДж/га. Энергоемкость вариантов с сочетанием органических и минеральных удобрений была равна 61,1 и 63,4 ГДж/га, то есть примерно соответствовала варианту с повышенной дозой NPK (NwoPîooKiîoJi причем следует отметить, что по количеству основных

элементов питания растений, вносимых с удобрениями, этот вариант эквивалентен варианту Т^ооРгооК^о-

Применение пестицидов почти не отразилось на обших затратах энергии. В среднем оно увеличиваю энергозатраты на 1 ГДж/га.

Увеличение затрат энергии в варианте с применением 80 т/га навоза к контролю составило 36,8 ГДж/га, или в 2,2 раза, а прибавка, полученная от удобрений, превышала контроль на 7,6 ц/га з.е„ или в 1,5 раза (табл. 6). Видно, что увеличение доли энергозатрат от совокупных затрат энергии было связано в основном с производством, хранением и внесением органических удобрений, а не с затратами на уборку и доработку дополнительного урожая.

Доля энергозатрат 80 т/га подстилочного навоза от совокупных энергозатрат составила 53,9 %, а 40 т/га - 31,6 и 32,8 % (табл. 12). По ходу расчетов было установлено, что постоянные затраты, такие, как затраты на семена, основную обработку почвы и уход за посевами (междурядные обработки картофеля и фоновые обработки пестицидами) варьировали от 80 % в контроле до 37 - 60 % - в остальных вариантах. Энергозатраты на уборку дополнительного урожая равнялись 2,0 - 6,1 ГДж/га, или, приблизительно 5 -9 % всех затрат, В варианте, где внесли 40 т/га навоза затраты на его производство и внесение приближаются к 17,5 ГДж/га, что почти было равно затратам на повышенную дозу минеральных удобрений (18,7 ГДж/га). Надо отметить, что по содержанию основных элементов питания растений 40 тонн навоза эквивалентны низкой дозе ЫРК.

Таблица 12

Доля затрат элементов технологий культур севооборота, %

Вариант Техника Электро-энер!ия и ГСМ Живой труд Минеральные удобрения Органические удобрения Пестициды Семена Всего

Контрил ь-без удобрений 20,1 25,7 0,20 - - 4,2 49,8 100

Навоз 80 т/га 9,1 14.5 0,11 - 53,9 1,9 20,5 100

Навоз 40 т/га + М2«]Р|М>КМ0 10,4 15,6 0,13 17,8 32,8 1,5 21,7 100

Ь)дюР]осК;>4Г! 15,5 20,2 0,16 29,2 - 2,0 33,0 100

МлмРз1м1С|м1 13.5 ! 17.8 0,14 40.6 - 1.4 26,6 100

МбооРэсюКтзо 12,3 16,2 0,13 47,8 • 1,1 22,6 100

Навоз 40 т/га пестициды 11.0 16,5 0,13 17,3 31,6 2,4 21,0 100

М2МР|01)К;40 + пестициды 15,3 20,4 0,16 28,3 - 3,6 32,2 100

МлюРгопК^п"*" пестициды 13,8 18.5 0,15 39,5 - 2.6 25,5 100

Цж)РзооК7:к1 + пестициды 12.5 16,8 0,14 46,6 - 2,1 21,9 100

Доля пестицидов (1,1 - 4,2 %) и живого труда (0,11 - 0,20 %) в общих энергозатратах очень мала, поэтому даже изменение их энергетических эквивалентов на общей энергоемкости практически не сказывается.

Увеличение дозы минеральных удобрений увеличивает процент энергозатрат на них и уменьшает на семена, ГСМ и сельскохозяйственную технику. Энергоемкость минеральных удобрений составляет 29,2 - 47,8 %, следовательно, выбор их энергетических эквивалентов оказывает существенное влияние на Кээ в вариантах, где они применяются.

Коэффициент энергетической эффективности позволяет оценить, во сколько раз окупались затраты энергии на производство продукции каждой культуры и севооборота в целом по вариантам (табл. 13). На основании Кээ можно давать конкретные предложения производителям сельскохозяйственной продукции.

Анализ таблицы 13 свидетельствует о том, что в некоторых вариантах по каждой культуре (на картофеле во всех вариантах) внесение дополнительной (антропогенной) энергии способствует более эффективному использованию солнечной энергии (Кээ выше, чем в контроле).

Ни в одном из вариантов на картофеле Кээ не превышал даже 0,3, это означает, что энергозатраты превышали энергию полученной биомассы более чем в три раза. В опыте посадка картофеля проводилась сортом Резерв массовой репродукции. Можно сделать вывод, что потенциальные возможности подобных семян не позволяют получать в данной местности Кээ более 1 ни при одной из испытываемых систем удобрений.

Таблица 13

Коэффициент энергетической эффективности возделывания сельскохозяйственных культур

Вариант Картофель Овес Люпин на зеленый корм Озимая рожь По севообороту

Контроль - без удобрений 0,19 2,24 9,60 2,98 1,23

Навоз 80 т/га 0,24 0,67 3,96 1,70 0,83

Навоз 40 т/га + Niro Рюо Кг» 0,28 1,29 4,81 2,79 1,13

NlOO Р100 Кцо 0,26 2,44 10,14 3,31 1,58

N400 Ргоо Юю 0,27 2,34 9,61 2,98 1,58

Nsoo Р300 К720 0,27 1,25 9,95 1,95 1,33

Навоз 40 т/га + NmoPiooK™ +пестишшы 0,30 1,64 6,81 3,59 1,48

N200 р 100 К240 + пестициды 0,26 2,45 10,42 3,36 1,63

Níoo Рюо Kjgci + пестициды 0.30 2,38 11,02 2,97 1,72

N«k> Рзоо К710 + пестициды 0.30 1,62 10,43 2,71 1,60

HCPos 0,05 0,31 1,12 0,43 0,12

Р,% 6,2 6,3 4,6 5,9 3,2

На овсе Кээ меньше единицы был получен в варианте с последействием 80 т/ га навоза. В контрольном варианте как на овсе, так и на люпине, и озимой ржи были получены одни из самых высоких Кээ, что говорит о том, что

минимальные затраты энергии вполне окупаются даже невысокой урожайностью. На овсе наибольший Кээ был получен в вариантах с низкими и оптимальными дозами ЫРК, как с применением пестицидов, так и без них (от 2,34 до 2,45), при увеличении дозы минеральных удобрений он снижается.

На люпине в вариантах с последействием $0 т/га навоза и 40 т/га навоза + Р;оК4о. переносимые энергозатраты органических удобрений не окупаются ожидаемой прибавкой урожая н Кээ здесь заметно ниже, чем в остальных вариантах.

На озимой ржи наибольшая энергетическая эффективность была получена в варианте с последействием 40 т/га навоза + Ы7оР$оКьо + пестициды (3,59). Минеральные удобрения в дозе свыше МиоРбо^чго способствуют понижению Кээ. Пестициды увеличивают Кээ на фоне последействия 40 т/га навоза + КтоРзоК^о (на 0,76) и ЫцоРадК^ (на 0,76).

Анализируя Кээ всего севооборота, можно отметить, что внесение 80 т/га навоза энергетически себя не оправдывает. Наибольший Кээ (1,58 - 1,72) был получен при низких и оптимальных дозах с пестицидами и без них и при повышенной дозе минеральных удобрений с пестицидами (1,60). В варианте 40 т/га навоза + ЫзооРюоК;« + пестициды Кээ составил 1,48, учитывая то, что данная система удобрений и средств зашиты растений дала высокую продуктивность (табл. 6) при незначительном снижении Кээ, ее внедрение в производство также является целесообразным.

Обработка пестицидами увеличивает Кээ севооборота в вариантах с внесением 40 т/га навоза и минеральных удобрений на 31 %, с оптимальной дозой ЫРК на 9 % н с повышенной дозой минеральных удобрений на 20 %.

Выводы.

На основании исследований проведенных на дерново-подзолистых песчаных почвах Брянского полесья, подвергшихся радиоактивному загрязнению, были сделаны следующие выводы:

I. Нз изучаемых средств химизации наибольшую урожайность обеспечивает:

- на картофеле - внесение 40 т/га подстилочного навоза + ^РзоКод, при обработке пестицидами и без них н ^5Р'Х1^*70 пестициды;

- на овсе - последействие 40 т/га навоза + ^Р^К^о + пестициды и М|б!РбоК|50+ пестициды;

- на люпине - при применении пестицидов: Р^К^сь Р^К^о и последействие 40 т/га навоза + Р^К«11 РбоКга без пестицидов;

- на озимой ржи - МлоР9оК|3о + пестициды, последействие 40 т/га навоза + ^оРзоКьо + пестициды и Ы)4оР(лК|;о+ пестициды.

- по севообороту - 40 т/га навоза + Ы^оР^юК^-ю + пестициды и оптимальные и повышенные дозы ЫРК + пестициды.

На овсе и озимой ржи при повышении доз минеральных удобрений с оптимальной до повышенной наблюдается тенденция снижения урожайности.

2. На овсе и озимой ржи интенсивное применение средств химической зашиты растений обеспечивает получение достоверной прибавки урожая при сочетании органических и минеральных удобрений и при повышенной дозе ЫРК, что более сильно проявляется в неблагоприятные годы. На люпине при экстремальных погодных условиях действие пестицидов не проявляется, а в благоприятные годы они дают достоверную прибавку в вариантах с последействием 40 т/га навоза + Р^К^ и Рад К во-

Применение удобрений и средств химической зашиты растений значительно увеличивает товарность клубней картофеля, с 38 - до 50 - 62 %, Самый высокий выход товарных клубней отмечен в варианте с внесением повышенной дозы минеральных удобрений (М^РэдК^о) + пестициды - 62 %.

4. Содержание сырого белка в зерне овса и озимой ржи под действием средств химизации изменяется незначительно. В зеленой массе люпина узколистного процент сырого белка увеличивается при увеличении дозы минеральных удобрений. Последействие 80 т/га навоза и 40 т/га навоза +

дает достоверное увеличение содержания сырого белка в зеленой массе на 1,5 и 1,3 %.

5. Содержание нитратов в клубнях картофеля увеличивается при внесенни удобрений в 1,9 - 5,1 раза. Наибольшее увеличение было отмечено в вариантах Ы| мРмКцо и Т^^Р-здК^о.

Под влиянием оптимальных и повышенных доз минеральных удобрений и при сочетании 40 т/га навоза + Т^РмКзо содержание нитратов в зерне овса достоверно возрастает (в 1,8 - 2,3 раза). При обработке этих вариантов пестицидами наблюдается снижение количества нитратов в зерне, что наиболее сильно выражается в варианте МпоРчоКцю (на 10,6 мг/кг).

На содержание нитратов в зерне озимой ржи средства химизации достоверного влияния не оказали.

6. Интенсивное применение средств химизации, обеспечивающее получение наибольших урожаев сельскохозяйственных культур, тесно коррелирует с загрязнением радиоактивными веществами растениеводческой продукции, способствует снижению их накопления. Наименьшее содержание 137Сз в продукции картофеля, овса, люпина и озимой ржи обеспечивает внесение оптимальных и повышенных доз минеральных удобрений. Применение НмоРз[юК7:о под севооборот понизило содержание цезня-137 в урожае картофеля в 3,3 раза, овса - в 2 раза, люпина - в 3,7 раза, озимой ржи -в 2.8 раза.

Подстилочный навоз (80 т/га), внесенный под первую культуру севооборота - картофель, снижает содержание цезия-137 в основном урожае на протяжении всей ротации четырехпольного севооборота.

7. Количество кадмия в урожае картофеля, овса и озимой ржи и свинца в картофеле под действием средств химизации почти не изменяется.

Применение удобрений понижает содержание меди в зерне овса по отношению к контролю в 1,7 - 2,9 раза н содержание ыинка в зерне озимой ржи в 1,4-3 раза.

Возделывание культур на дерново-подзолистой песчаной почве позволяет получить продукцию картофеля, овса и озимой ржи не превышающую ПДК по содержанию меди, свинца, цинка и кадмия при применении всех исследуемых систем удобрений и средств химической защиты растений.

8. Экого ксико логическая ситуация агрофитоценозов отдельных культур (картофель, овес, люпин, озимая рожь) и всего севооборота является малоопасной как при фоновом, так и при интенсивном применении исследуемых пестицидов (интегральный АЭТИ < 1).

9. Основное влияние на структуру энергозатрат оказывают органические (31,6 - 53,9 %} и минеральные (17,3 - 47,8 %) удобрения, семена (20,5 - 49,8 %) и ГСМ (14,5 - 25,7 %}. Доля пестицидов и живого труда в общих энергозатратах составляет 1,1 - 4,2 и 0,11 - 0,20 % и на обшей энергоемкости практически не сказывается.

10. Наибольшие Кээ были получены на люпине (3,% - 11,02), наименьшие - на картофеле (0,19 - 0,30). Все исследуемые средства химизации увеличивают энергетическую эффективность возделывания картофеля.

Применение под севооборот низких и оптимальных доз с

пестицидами и без них дало наибольшие Кээ (1,58 - 1,72). Обработка культур пестицидами дала Кээ 1,60 в варианте ИбооРзооКтю " 1,48 - в варианте 40 т/га навоза + ^мРютКг«. Внесение 80 т/га навоза энергетически себя не оправдывает.

Обработка пестицидами увеличивает Кээ севооборота в вариантах с внесением 40 т/га навоза и минеральных удобрений на 31 %, с оптимальной дозой МРК на 9 Уа н с повышенной дозой минеральных удобрений на 20 %.

Предложения производству

На дерново-подзолистых песчаных радиоактивно загрязненных почвах с учетом экологических требований н получения энергетически обоснованной продукции растениеводства от 34 до 37 ц/га з.е. (от 22 до 27 в неблагоприятные и от 48 до 50 - в благоприятные годы) в севообороте картофель, овес, люпин, озимая рожь рекомендуется применять навоз 40 т/га + ИдаоРювКмо () КРК) или оптимальные (2 №К) и повышенные (3 ЫРК) дозы одних минеральных удобрений при единичной дозе ОТК по культурам: под картофель - под овес - Ь'55Р:оК:о, под люпин - РгоК^ пол озимую

рожь — Н7оРэоКбо, с пестицидами в зависимости от фитоеанитарного состояния посевов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Шаповалов В.Ф., Белоус Н.М., Гриньков А.Г., Чернышев А.Н., Козловский H.H. Влияние различных систем удобрений и пестицидов на плодородие почвы, урожай и качество картофеля в условиях радиационного загрязнения. Повышение плодородия, продуктивности дерново-подзолистых песчаных почв и реабилитация радиоактивно загрязненных сельскохозяйственных угодий. Под редакцией доктора сельскохозяйственных наук, профессора Н.М. Белоуса, М.: «Агроконсалт», 2002 г., с. 84.

2. Шаповалов В.Ф., Белоус Н.М., Чернышев А.Н. Содержание тяжелых металлов в картофеле в зависимости от системы удобрений и химических средств защиты растений. Повышение плодородия, продуктивности дерново-подзолистых песчаных почв и реабилитация радиоактивно загрязненных сельскохозяйственных угодий. Под редакцией доктора сельскохозяйственных наук, профессора Н.М. Белоуса. М.: «Агроконсалт», 2002 г., с. 241.

3. Белоус Н.М., Шаповалов В.Ф., Гриньков А.Г., Чернышев А.Н. Влияние комплексного применения удобрений и средств химизации на продуктивность и качество севооборота в условиях радиоактивного загрязнения. Бюллетень ВИУА, Ла 114 «60 лет Географической сети опытов с удобрениями» М.: ВИУА. 2001. - С. 32.