Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ, ГЕРБИЦИДОВ И ИЗВЕСТКОВАНИЯ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР БЕССМЕННО И В СЕВООБОРОТЕ

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ, ГЕРБИЦИДОВ И ИЗВЕСТКОВАНИЯ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР БЕССМЕННО И В СЕВООБОРОТЕ"



На правах рукописи ПОДДЫМКИНА Людмила Михайловна

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ, ГЕРБИЦИДОВ И ИЗВЕСТКОВАНИЯ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР БЕССМЕННО И В СЕВООБОРОТЕ

Специальность 06.01.01 - общее земледелие

,, ; .,Автореферат ,• диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 2006

к

Работа выполнена на кафедре земледелия и методики опытного дета ФГОУ ВПО Российского государственного аграрного университета - ЧСХА имени К А Тимирязева

Научный руководитель:

Доктор сетьскохошйственных наук, профессор ч тен корреспондент

РАСХН

Захаренко Андрей Владимирович

Официальные оппоненты:

Доктор сельскохозяйственных на\к, профессор

Державин Леонид Михайлович

Доктор биологических наук, профессор

Ницэ Лаир Константинович

Ведущая организация Научно-исстедоватетьский институт

хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны (НИИСХ

ционного совета К 220 043 01 при РГАУ-ЧСХА имени КАТ

Адрес 127550, Москва И-550 Тимирязевская у ч , д 49

тет /факс 976-24-92

Ученый совет РГ4У-МСХА имени К А Тимирязева

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ РГАУ К А Тимирязева

Приглашаем вас принять участие в работе совета ити пр -зыв в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, по адрес выше

Автореферат разослан « ¿2006 г

Ученый секретарь Н Г Тазина

Защита состоится

диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшей задачей отечественного сельского хозяйства в современных условиях остается повышение его продуктивности. Успешное решение данной проблемы неразрывно связано с научно-обоснованным, комплексным применением удобрений, пестицидов и мелиорантов. Вместе с тем, в целом ряде случаев, особенно при нарушении регламентов применения, средства химизации не дают ожидаемых результатов, приводят к снижению эффективного плодородия почв, загрязнению агроценозов, нарушению экологического баланса в агроэкосистемах. В последние годы весьма остро стоит проблема загрязнения агроландшафтов продуктами техногенеза: радионуклидами, тяжелыми металлами и другими ксенобиотиками.

Для предотвращения дальнейшего развития этих негативных тенденций, особую актуальность приобретает всесторонняя агроэкологическая оценка длительного применения удобрений, пестицидов и мелиорантов, при возделывании сельскохозяйственных культур.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с Федеральной целевой программой Минсельхоза России «Плодородие».

Цель и задачи исследований. Исследования проводились с целью изучения влияния длительного применения удобрений, гербицидов и известкования при возделывании полевых культур бессменно и в севообороте на агроэко-логические показатели плодородия дерново-подзолистой почвы и урожайность полевых культур.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

- определить содержание гумуса на фоне длительного применения удобрений и известкования при возделывании полевых культур бессменно и в севообороте;

- изучить влияние длительного применения удобрений и известкования на численность и видовой состав микроорганизмов в пахотном слое дерново-подзолистой почвы;

- изучить действие удобрений и известкования на целлюлозоразлагаю-щую активность почвенных микроорганизмов;

-"определить влияние гербицида ленок (д.в. хлорсульфурон) на засоренность посевов льна;

- изучить влияние последействия гербицидов на фитотоксичность дерново-подзолистой почвы;

определить содержание тяжелых металлов в почве и растениях;

гербицидов и динамику

- опредшішь количесті

их разложения рота;

із поч^^^вксдмортсйгрязвакгкован!] ЦНБ имени Н-И. Железное» Фонд на^иы"

я, удобрений и севообо-

- установить эколого-токсикотогическую нагрузку гербицидов на агро-фитоценоз,

- определить влияние длительного применения удобрений, гербицидов, известкования и севооборота на урожайность сельскохозяйственных культур, экономическую и энергетическую эффективность их возделывания

Научная новизна Впервые определены закономерности изменения количественного и видового состава микрофлоры пахотного (0-20см) стоя дерново-подзолистой легкосугтинистой почвы под действием длительного (90-92 года) применения органических, минеральных удобрений и мелиорантов Установлены особенности детоксикации и персистентность остатков гербицида ленок (д в хлорсульфурон) в почве в зависимости от удобрений и известкования в севообороте и при бессменном возделывании льна-долгунца Дана эколого-токсикологическая оценка применения гербицидов ленок дифезан, зенкор, ба-загран, хармони Определено содержание подвижных форм тяжетых металтов (кадмий, никель, цинк, свинец, медь, кобальт) в почве и сельскохозяйственной продукции Определена энергетическая эффективность применения удобрений, гербицидов и мелиорантов в севообороте и при бессменном возделывании сельскохозяйственных культур

Практическая значимость работы. Разработан комплекс огроэкологи-чески эффективных мероприятий, обеспечивающих воспроизводство биологических показателей почвенного плодородия, эффективное уничтожение сорняков, предотвращение отрицательного последействия остатков гербицида на чувствительные культуры севооборота

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях РГАУ-МСХА им К А Тимирязева в 2003, 2004 годах

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 173 страницах машинописного текста, включает 33 таблицы, 24 рисунка, 10 приложений Состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству Список использованной литературы включает 303 наименований, в том числе 33 иностранных авторов

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Условия и методика исследований

Исследования проводили в 2002-2004 гг в длительном полевом опыте МСХА имени К А Тимирязева, заложенном в 1912 году профессором А Г Дояренко Почва опыта дерново-подзолистая легкосуглинистая на моренном суглинке В течение 92 лет схема опыта принципиально не изменилась

Подробное описание схемы опыта и программы исследований приводится в диссертации и опубликованных работах. - * .•'■

Общие агротехнические мероприятия в севообороте и на бессменных посевах полевых культур осуществляются общим фоном и в оптимальные сроки.

При проведении лабораторных и полевых исследований использовали принятые в научных учреждениях методики.

Определение засоренности посевов проводили перед обработкой гербицидами и через 30 дней после обработки. Сорняки учитывали весовым методом. На каждой делянке выделяли по 4 стационарных площадки размером 50x50 см.

Содержание остаточных количеств хлорсульфурона в почве определяли на хроматографе "Beckman System Gold". Метод основан на извлечении хлорсульфурона из почвенной пробы 70% этанолом, очистке полученного экстракта - н-гексаном, и переэкстракции (предварительно подкисленного раствора до рН=2-3 с помощью 0,1н HCl) в метилен хлористый с последующим концентрированием до сухого остатка и его растворением в подвижной фазе перед вводом в инжектор хроматографа.

Уровень фитотоксичности почвы изучали методом биоиндикации в вегетационных опытах, проводимых в камерах лаборатории искусственного климата.

Микробиологическую активность почвы определяли путем посева в отдельные чашки Петри на агаровой питательной среде при температуре 45°С.

Численность целлюлозоразлагающих микроорганизмов - определяли высевом 1 мл почвенной суспензии на среду Гетчинсона с кружком стерильной фильтровальной бумаги. Посеянные чашки помещали во влажную камеру. Подсчет колонии проводили после десятидневной инкубации в термостате при температуре 25—26°.

Целлюлозоразлагающую активность микроорганизмов устанавливали по интенсивности разложения льняного полотна в почве по методике И.С. Вос-трова, H.H. Петровой (1961).

Азотфиксирующие и денитрифицирующие микроорганизмы учитывали на жидких средах методом титра.

Азотфиксирующие анаэробные микроорганизмы (р. Clostridium) учитывали посевом в среду С.Н. Виноградского.

Азотфиксирующие аэробные микроорганизмы (p. Azotobacter) в образцах почвы определяли методом «комочков обрастания» (С.Н Виноградский, 1952).

Денитрифицирующие бактерии (р. Pseudomonas) выращивали на среде Гильтая в модификации Е.Ф. Березовой, учитывали—по газообразованию.

Определение численности почвенных микроорганизмов проводили на плотных питательных средах методом разведений (Е 3 Теппер, В К Шильни-кова, Г И ГГереверзева, 1979, Д Г. Звягинцев, 1980)

Бактерии, использующие органический азот почвы, учитывали на мя-со-пептонном агаре (МПА), использующие минеральные формы азота - на крахмало-аммиачном агаре (КАА), микроскопические грибы - на подкисленном сусчо-arape (CA), спорообразующие бактерии (р. Bacillus sp.) - на 50% мясо-пептонном агаре + 50% сусло-агаре (MC)

Содержание гумуса определяли по И В Тюрину (в модификации ЦИНАО) с фотокочориметричесхим окончанием (ГОСТ 26213 - 84)

Определение кислотности почвы проводили потенциометрическим методом в модификации ЦИНАО (ОСТ 4649 - 76)

Влажность почвы определяли термостатно весовым методом Кнслоторастворимые подвижные формы тяжелых металлов в пахотном слое почвы (0-20см) определяли посте экстрагирования 1н HCl, при соотношении почвы к раствору 1 10, методом атомно-абсорбционной спектрометрии на приборе Perkm Elmer - 5100

Урожайность озимой ржи учитывали сплошным методом поделяночно, а урожайность чьносоломки - вручную подетяночно

Статистическую обработку экспериментальных данных проводите методами дисперсионного, регрессионного и корреляционного анализов (В \ Доспехов, 1985)

Метеорологические условия вегетационных периодов 2002-2004 гг значительно оттичались друг от друга и от среднемногодетних значений 2002 год отличался аномально высокими температурами воздуха и низкой обеспеченностью осадками по сравнению со среднемногочетними данными Вегетационный период 2003 года был благоприятным по погодным усчовиям для нормального роста и развития растений В то же время тето 2004 года было холодным с большим количеством осадков

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Влияние длительного применения удобрений, гербицидов и известкования на биологические показатели плодородия почвы и засоренность посевов. Содержание гумуса. Резутьтаты выполненных исследований свидетельствуют, что длительное применение удобрений (в течение 91 года) обеспечивает более высокий уровень содержания гумуса в пахотном слое дерново-подзо чистой легкосугтинистой почвы по сравнению с неудобренным фоном (табч 1) В паровом поле без внесения удобрений содержание ryMvca резко сократилось, повысилась кислотность почвы

1. Влияние длительного применения удобрений и известкования на содержание гумуса в пахотном (0-20см) слое почвы под бессменным паром и озимой рожью, % (2002-2003гг)

Варианты опыта Пар бессменный Озимая рожь

бессменно в севообороте

Без удобрений 0,60 1,83 1,58

№К 0,72 2,31 1,81

№>К+навоз 0,90 2,54 2,12

ОТК+навоз+известь 1,45 2,49 2,18

0,92±0,22 2,29±0,19 1,92±0,16

Положительный эффект от совместного применения минеральных удобрений и навоза по воспроизводству содержания гумуса в пахотном слое почвы был наиболее заметен на фоне периодического известкования. Содержание гумуса в пахотном слое (0-20см) почвы парового поля по сравнению с почвой бессменных посевов и севооборота было в среднем в 2,5 раза ниже. Основными причинами снижения содержания гумуса в паровом поле являются отсутствие поступления растительных остатков и высокие темпы минерализации органического вещества. Характерно, что в почве под озимой рожью, возделываемой бессменно и в севообороте, содержание гумуса на фоне известкования составило соответственно 2,49 % и 2,18 %; на льне - 2,30 % и 2,00 %. Это обусловлено тем, что в севообороте имеется паровое поле, где в результате процессов минерализации гумуса происходит снижение его содержания в пахотном слое почвы по сравнению с культурами сплошного сева. Кроме того, определенную роль в процессах гумификации играют различия в количестве и качестве растительных остатков, поступающих в почву в севообороте и в бессменных посевах озимой ржи и льна, а также разный уровень выноса питательных веществ.

Совместное внесение органических и минеральных удобрений способствовало уменьшению кислотности почвы. Так, при совместном внесении навоза и ИРК величина рН возрастает в среднем с 4,10...4,50 до уровня 5,19...5,50.

Численность микроорганизмов в пахотном слое почвы. Установлено, что в почве бессменного пара численность микроорганизмов была значительно меньше, чем под озимой рожью (табл.2). Это связано с уменьшением содержания органического вещества в паровом поле и изменением его качественного состояния в сторону снижения содержания лабильной фракции.

Внесение удобрений существенно увеличивает численность микроорганизмов в пахотном слое почвы. Так, при внесении №К она'возрастает в 2,2 раза, ЫРК и навоза — в 3,5 раза и ИРК, навоза и извести — в.8,8 раза по сравне-

нию с неудобренным фоном В то же время численность сапрофитных бактерий на мясо-пептонном агаре (МПА) в пахотном слое почвы бессменного пара без удобрений, была в среднем за 2002-2003гг в 3-6 раз меньше, чем под посевами озимой ржи.

2. Численность микроорганизмов в пахотном слое (0...20 см) почвы, тыс. шт/г абс. сухой почвы среднее за 2002-2003гг.

Микроорганизмы, Микроорганизмы | Денитрифицирующие баете рии (р Pseud omonas) 1

Варианты опыта Всего микробов испочьзующие органические формы азота (МПА) использующие минеральные формы азота | (kAA) пробные азот-фикса торы (р Clostridium! 1 1

всего втч Bacillus всего в г ч актино-мицетов

1 Без удобрении

Бессменный пар 729 335 131 я 44 164 02 0 1

| Озимая рожь '

бессменно 3085 8М 196 2224 388 0 1 03

севооборот 4184 1199 209 2973 479 0 03 1 0

*\РК

Бессменный пар 1625 672 139 938 129 06 04

Озимая рожь

бессменно 4458 1380 342 3062 S42 10 1 07

севооборот 5505 1400 199 4094 682 02 1 1

\РК+навоз

Бессменный пар 2542 997 195 1534 230 10 04

Озимая рожь Iii

бессменно 7279 1714 339 1 5528 843 25 0 1 9

севооборот 7214 1659 281 5530 965 0,4 37

VPK+навоз+известь

Бессменный пар 6418 1981 284 4425 1 808 40 ! 1 6

Озимая рожь 1 1

бессменно 8439 2240 W 6122 1042 66 5 27

севооборот 8053 2032 363 1 6007 1 1050 1 7 S9

В результате применения органоминеральных удобрений и извести чис-тенность сапрофитных бактерий в пахотном слое почвы бессменного пара приблизилась к ее уровню под озимой рожью - соответственно 1980 тыс шт/г и 2138 тыс шт / г (рис 1) Важную рочь на более поздних этапах разложения растительных остатков играют бацилты (Bacillus sp ) Применение минеральных удобрений под озимую рожь в бессменных посевах увеличивало численность бацилл в 1,7 раза по сравнению о неудобренным фоном При внесении \РК и навоза, а также извести, численность бацилл в среднем за 2002 2003гг составила 339 349 тыс шт /г

Озимая рожь

I всего бактерий, рожь

бессменно I бактерия р. ВасШи» 8р.

□ всего бактерий, рожь в севообороте

□ бактерии р. ВасШиа 5р,

без удобрений

1ЧРК

^К+навоэ >"РК+навоз+нзвесть

Пар бессменный

с

I 3

И

3 &

В всего бактерий ■ бактерии р. ВасШиэ зр.

ОТК+навоз+известь

Рис. 1. Численность микроорганизмов, использующих органические формы азота (на МПА) в пахотном слое почвы (0-20см) в севообороте, при бессменном возделывании озимой ржи и в паровом поле, тыс. шт7г абс. сухой почвы (среднее за 2002-2003 гг.)

Установлено, что в почве под озимой рожью на неудобреном фоне численность микроорганизмов, использующих минеральные формы азота (на КАА), была в 6-10 раз больше, по сравнению с бессменным паром. Под влиянием минеральных удобрений (ЫРК) отмечена тенденция увеличения численности микрофлоры на КАА. В пахотном слое почвы бессменного пара количество микроорганизмов, использующих минеральный азот, увеличилось наиболее заметно (в 2,4 раза). Совместное применение минеральных удобрений и навоза способствует заметному росту численности данной группы микроорганизмов, в частности, в почве под бессменным паром в 4 раза, на бессменной ржи - в 2,5 раза и на озимой ржи в севообороте - в 2 раза по сравнению, с численностью на

фоне NPK Наиболее высокая численность микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, установлена на фоне комплексного применения NPK, навоза и извести

Актиномицеты, так же, как и бактерии на КАЛ, принимают активное участие на более поздних этапах разложения органического вещества Применение минеральных удобрений способствует уветачению численности актиномицетов под бессменной озимой рожью на 40% и в севообороте - на 42% по сравнению с неудобренным фоном Внесение навоза увеличивает численность актиномицетов в пахотном слое почвы во всех вариантах опыта на бессменном пару - в 1,4 раза, в бессменной ржи - в 2,2 раза и в севообороте - в 2 раза

Почвенные микроскопические грибы (микромицеты) являются важной частью микробного комплекса почвы В наших исследованиях установлено, что периодическое известкование дерново-подзолистой почвы способствует уменьшению численности микроскопических грибов в пахотном слое в среднем на 27-38% Так, при применении удобрений на фоне известкования их количество сократилось от 10 тыс шт /г до б тыс шт /г абс сухой почвы

В почве под озимой рожью, возделываемой бессменно, численность грибов была меньше (4-7 тыс шт г), чем в севообороте (6-11 тыс шт /г)

Установлено, что процесс денитрификации наиболее активно протекает в почве под посевами бессменной ржи, в севообороте он существенно замедляется При этом, высокая численность денитрифицирующих бактерий (р Pseudomonas) приводит к значительным потерям азота и, как следствие, к снижению урожайности полевых культур

Азотфиксирующие микроорганизмы имеют важное значение в круговороте азота в природе и, в частности, в снабжении растений доступными формами азота В наших исследованиях установлено, что наименьшая численность свободноживуших анаэробных азотфиксаторов р Clostridium отмечается в почве бессменного пара (0,1 тыс шт /г), в то время как под бессменными посевами озимой ржи, их численность достигает 0,2 тыс щт / г, а в севообороте - 1,0 тыс штУг Внесение органических и минеральных удобрений (1\РК-навоз) на фоне известкования увеличивает численность анаэробных азотфиксаторов

В наших исследованиях установлено, что в середине вегетации 2002 года численность аэробных азотфиксаторов (р Azotobacter) уменьшилась, что было связано с недостатком влаги (в третьей декаде июня выпало 13,6 мм осадков, что в 2 раза ниже среднемноголетних данных) Внесение удобрений, особенно органоминеральных, на фоне извести способствовало существенному увеличению численности азотобактера

Целлюлозоразлагающая активность микроорганизмов почвы Цел-люлозоразлагаюшие бактерии играют значительную роль в формировании

структуры почвы. Благодаря их деятельности выделяется большое количество СО2, вследствие чего увеличивается доступность для растений элементов минерального питания. Продукты разложения целлюлозы могут быть также использованы многими другими микроорганизмами, формирующими высокий уровень эффективного плодородия почвы. Достаточно указать на симбиоз целлю-лозоразлагаюших и азотфиксирующих бактерий.

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют, что известкование дерново-подзолистой почвы оказывает положительное влияние на интенсивность разложения целлюлозы. Наиболее высокая численность целлюлозо-разлагающих микробов на среде Гетчинсона установлена на посевах озимой ржи при возделывании как бессменно (9,73 тыс. шт/г), так и в севообороте (11,32 тыс. шт/г).

Органические и минеральные удобрения (ОТК+навоз) способствуют увеличению численности аэробных целлюлозоразлагающих микроорганизмов почвы по сравнению с неудобренным фоном в среднем на 28...51%.

Установлено, что применение минеральных удобрений способствует увеличению интенсивности разложения льняного полотна на 13% по сравнению с контролем, а при совместном внесении ЫРК и навоза - на 22% (рис.2).

Рис. 2. Целлюлозоразлагающая активность микроорганизмов пахотного слоя дерново-подзолистой почвы на бессменном пару, посевах озимой ржи бессменно и в севообороте, % разложения льняного полотна (среднее за 2002-2003гг.)

Усиление разложения льняной ткани при внесении минеральных удобрений можно объяснить поступлением в почву дополнительного доступного минерального азота

Следует подчеркнуть большую роль севооборота в стабилизации микробиологической активности почвы, в частности, в отношении целлюлозоразла-гающих микробов Так, в пахотном стое почвы под посевами озимой ржи в севообороте активность целлюлозоразлагаюших микроорганизмов заметно увеличилась и составила в варианте без удобрений 39% разложения тьняного полотна (на бессменной ржи - 25%), на фоне ЫРК - 48% (31%) и МРК>навоз -54% (38%) Периодическое известкование почвы увеличивает целлюлозоразла-гающую активность пахотного слоя в 1,5-2 раза

Фнтотоксичность почвы Применение нового покотения малодозовых гербицидов, в частности, сульфонилмочевин, делает актуальным изучение их фитотоксичности и последействия в севооборотах

Определение уровня фитотоксичности через 30 сут после применения гербицида ленок в дозе 7 г/га показало, что на известкованных почвах фитоток-сичность несколько выше, что подтверждается более высоким содержанием остаточных количеств хлорсутьфурона на этих вариантах

Биоиндикация дерново-подзолистой тегкосуглинистой почвы (0-20см), проведенная через 140 дней после применения гербицида свидетельствует, что наименьший уровень фитотоксичности пахотного слоя отмечен на фоне полного минерального удобрения (ЧРК) в севообороте

Таким образом, наименьший уровень фитотоксичности гербицида ленок (д в хлорсульфурон) при норме расхода 7 г, га на посевах льна в пахотном (0-20см) слое почвы установлен на фоне внесения '^юоРиоК.т Установлена также тенденция увеличения уровня фитотоксичности пахотного слоя почвы в бессменных посевах льна на неудобренном фоне

Одной из возможных причин увеличения фитотоксичности гербицида в почве под бессменными посевами льна на неудобренном фоне может быть снижение скорости химического распада хлорсульфурона (в кислой среде преобладает химическое разрушение, а при нейтральной и слабо щелочной - микробиологическое и химическое) в связи с крайне засушливыми погодными условиями периода вегетации 2002 года

В 2003 году в конце вегетационного периода, через 139 сут посте применения гербицида установлено отсутствие отрицательного последействия его остатков на высокочувствительные тест-культуры

Обобщение полученных нами экспериментальных данных (2002-2003гг ) позволяет заключить, что гербицид ленок (д в хлорсульфурон) характеризуется средним уровнем персистентности в почве и малой вероятностью остаточного

отрицательного последействия на чувствительные культуры севооборота на дерново-подзолистых почвах Нечерноземной зоны

Засоренность посевов. Сорный компонент агрофитоценоза в посевах чьна в севообороте был представлен преимущественно малолетними двудольными видами На фоне без извести доминирующее положение занимали редька дикая и торица обыкновенная, на долю которых приходилось более 95% от общей численности сорняков

Через 30 дней после обработки посевов льна-долгунца в севообороте гербицидом ленок (д в хлорсутъфурон), сырая масса сорняков снизилась на всех вариантах опыта В бессменных посевах льна-долгунца исходная засоренность вариантов (до обработки гербицидом) была значительно выше по сравнению с севооборотом (360,9 и 246,5 пм:) Полученные экспериментальные данные подтверждают высокую эффективность севооборота в снижении засоренности посевов полевых культур Так, на фоне без удобрений, только за счет севооборота, масса сорняков снижалась в 1,5 раза, а на фоне извести - в 1,3 раза по сравнению с бессменными посевами

Обработка посевов льна гербицидом ленок обеспечила уменьшение сырой массы многолетней сорной растительности на 92%, а малолетних сорняков - на 89% Эффективность гербицида против малолетних и многолетних сорняков составила в среднем 90%

Содержание тяжелых металлов в пахотном слое почвы. Тяжелые металлы (ТМ) 7.п, РЬ, Сё, Си, Со, и N1 играют существенную роль в жизни растений, принимая участие в различных биохимических и физиологических процессах, но при повышении их содержания в окружающей среде, создаются высокие концентрации и в растениях, в результате ТМ становятся токсичными как для самих растений, так и для потребителей продукции растениеводства

Полученные нами экспериментальные данные свидетельствуют, что содержание кадмия в почве было ниже ПДК (1,0 мг/кг) во всех вариантах опыта (табл 3) Установлено, что в бессменных посевах озимой ржи содержание Со в пахотном слое почвы превышает ПДК (5,0 мг кг) в варианте без удобрений и в варианте с внесением ЫРКч-навоз-'-известь (5,2-5,3 мг/кг) В почве других вариантов опыта, содержание кобальта было ниже ПДК Содержание меди в почве во всех вариантах опыта превышало ПДК (3,0 мг/кг) в 1,5-2,7 раза Характерно, что в почве под бессменной озимой рожью уровень содержания Си был выше по сравнению с почвой этих же вариантов в севообороте Содержание никеля в пахотном слое почвы не превышает ПДК (4,0 мг/кг) С ледует отметить, что содержание никеля в почве в севообороте было в 1,5-3 раза ниже, по сравнению с бессменной культурой озимой ржи Повышенное содержание цинка в почве (ПДК=23,0 мг/кг) установлено в бессменных посевах При этом, только на фоне

внесения минеральных удобрений (№К), содержание 7л\ было ниже ПДК, а в севообороте, только в одном варианте - без удобрений уровень его содержания превышал ПДК.

3. Содержание подвижных форм тяжелых металлов (ТМ) в пахотном слое почвы (0-20см) при возделывании озимой ржи бессменно и в севообороте, (мг/кг) 2002-2003ГГ.

Варианты опыта С<1 Со Си N1 гп РЬ

Бессменно

Без удобрений 0,6 5,2 6,4 3,3 24,3 17,8

ЫРК 0,2 2,8 7,1 2,9 20,3 17,3

МРК+навоз 0,6 5,0 8,0 2,5 30,3 17,4

ОТК+навоз+ известь 0,8 5,3 6,8 2,7 26,9 16,6

0,6±0,12 4,6±0,58 7,1±0,33 2,9±0,17 25,5±2,07 17,3±0,24

В севообороте

Без удобрений 0,1 1,3 4,8 1,0 24,2 11,1

1МРК 0,2 2,2 6,1 1,4 14,0 11,6

ОТК+навоз 0,2 2,4 5,7 1,7 16,2 11,1

ХРК+навоз+ известь 0,2 2,5 6,1 1,7 17,5 11,3

0,2±0,02 2Д±0,27 5,7±0,30 1,5±0,16 18,0±4,54 11,3±0Д2

Содержание свинца в почве во всех вариантах опыта было высоким и в среднем в 2-3 раза превышало ПДК (6,0 мг/кг). Следует отметить, что в наибольших количествах РЬ накапливается в почве под бессменной культурой озимой ржи. В почве севооборота, его содержание было на 5,3 - 6,7 мг/кг ниже, чем в соответствующих вариантах при бессменной культуре.

Можно предположить, что накопление в пахотном слое почвы длительного опыта МСХА имени К.А. Тимирязева свинца, меди и цинка связано с поступлением их с атмосферными выбросами промышленных объектов г. Москвы и частично - с удобрениями и мелиорантами.

Содержание подвижных форм свинца (0,1-0,2 мг/кг), меди (4,2-6,0 мг/кг), цинка (30,0-40,0 мг/кг) и никеля (0,8-1,0 мг/кг) в зерне озимой ржи не превышает установленных уровней ПДК (соответственно 0,3; 10,0; 50,0 и 3,0 мг/кг). Содержание в соломе озимой ржи С<1 варьирует от 0,1 до 0,3 мг/кг почвы (ПДК = 0,5 мг/кг), кобальта - от 0,2 до 0,6 мг/кг (1,0), меди - от 2,1 до 5,7 мг/кг (30,0),

никеля - от 1,1 до 1,9 мг/кг (3,0), цинка - 8.3 - 21,5 мг/кг (50,0) и свинца - 0,1 -0,4 мг/кг (5,0)

Динамика разложения хлорсульфурона в почве. Большинство гербицидов группы сульфонилмочевин быстро разлагаются в почве под воздействием химических и микробиологических процессов В результате, вероятность накопления этих гербицидов в почве, как правило, минимальна Вместе с тем, в литературе приводятся данные, что препараты на основе хлорсульфурона могут накапливаться в пахотном слое почвы и оказывать негативное последействие на последующие чувствительные культуры севооборота (Ю Я Спиридонов и др, 2002)

Нами установлено, что гербицид ленок (д в хлорсульфурон) через 7 дней после его внесения, преимущественно локализуется в поверхностном слое почвы 0-5 см (84%) и, лишь незначительное его количество - 16% обнаружено на глубине 5-10 см

Этот гербицид практически полностью разлагается в почве в течение первых 30 суток пойле применения Однако, динамика его разложения изменяется в зависимости от удобрений, известкования и севооборота Так, внесение навоза совместно с полным минеральным удобрением (ЫРК) ускоряло разложение хлорсульфурона в почве до нетоксичных метаболитов Процесс детокси-кации хлорсульфурона в пахотном слое почвы в севообороте в первые 7 дней после опрыскивания протекает быстрее, чем при бессменном посеве льна На фоне известкования через 7 дней после применения гербицида, содержание хлорсульфурона в пахотном слое почвы в севообороте составило 36 мг/кг, а при бессменном возделывании льна - 56 мг/кг Аналогичные результаты получены и на неизвесткованном фоне (13 и 40 мг/кг)

Погодные условия также влияли на динамику разложения гербицида Установлено, что в прохладном и влажном 2003 году, продолжительность периода распада 90% от исходного содержания гербицида в почве (Т.,0 =37сут) была больше, чем в 2002г - сухом и жарком (Тед-31 сут)

Известкование дерново-подзолистой почвы повышает уровень персистентности хлорсульфурона во всех слоях почвенного профиля за счет сниже ния скорости разрушения гербицида Установлено, что в более влажный 2003 год, остатки гербицида интенсивнее проникают в более глубокие слои (5-10 и 10-15 см) почвы При этом через 30-40 сут после применения в пахотном слое (0-20см) дерново-подзолистой почвы содержится менее 5% от исходного количества гербицида

Таким образом, гербицид ленок (дв хлорсульфурон) характеризуется средним уровнем персистентности Наиболее высокий уровень фитотоксично-сти (Т<» = 32-44 сут) и персистентности (к = 0,047сут 1) остаточных количеств

гербицида в пахотном слое почвы установлены при бессменном возделывании льна на неудобренном фоне. Применение минеральных и органических удобрений в севообороте ускоряет разложение хлорсульфурона до нетоксичных метаболитов и способствует снижению уровня его персистентности.

При применении в дозе 7 г/га гербицид ленок характеризуется малой вероятностью остаточного отрицательного фитотоксического последействия на чувствительные культуры севооборота.

Эколого-токсикологическая нагрузка гербицидов на агрофитоценоз. Сравнительная оценка системы гербицидов, применяемых в опыте по уровню эколого-токсикологической нагрузки на агрофитоценоз (метод Мельникова H.H., 1984), показала, что гербицид дифезан превышает по этому показателю ленок на 49% (Э„ соответственно 2,79-10"3 и 1,44-10"3). Наиболее высоким уровнем эколого-токсикологической нагрузки на агрофитоценоз из применяемых гербицидов характеризовались базагран (Э, =36,0-10"3) и зенкор (7,0-10"').

Всего, в расчете на 1 га севооборотной площади за годы наших исследований (2002-2004гг) было внесено 4,54 кг/га действующего вещества гербицидов. Совокупный и среднегодовой показатели эколого-токсикологической нагрузки на агрофитоценоз составили соответственно 47,25-Ю"3 и 15,67-Ю"3 (табл.4).

4. Эколого-токсикологическая нагрузка гербицидов (Э„) на агрофитоценоз (среднее за 2002-2004гг)

Гербицид Внесено на 1 га, кг д.в. Т5о.сут лд50. мг/кг 3„-10"J

всего в среднем за 1 год общая в среднем за 1 год

Ленок 0,19 0,06 42 5545 1,44 0,45

Дифезан 0,34 0,11 14 1707 2,79 0,90

Зенкор 1,0 0,33 14 2000 7,0 2,31

Базагран 3,0 1,0 12 1000 36,0 12,0

Хармони 0,01 0,003 12 5000 0,02 0,007

Всего 4,54 | 1,51 - - 47,25 | 15,67

Таким образом, эколого-токсикологическая нагрузка гербицидов базагран и зенкор на агрофитоценоз в расчете на 1 га севооборотной площади заметно превышает уровень нагрузки гербицидов хармони, ленок и дифезан.

Урожайность полевых культур, экономическая и энергетическая эффективность длительного применения удобрений, известкования

и севооборота

Установлено, что на урожайность озимой ржи в 2002-2004гг. существенное влияние оказали удобрения (табл.5).

5. Действие севооборота, удобрений и известкования на урожайность озимой ржи, ц/га

Варианты опыта Бессменно В севообороте

2002г 2003г 2004г 2002г 2003г j 2004г

Без удобрений 13 3 14 4 116 32 2 23 3 1 36 4

NPK 25 8 30 7 39 3 28 9 44 9 1 40 2

\ТК+навоз 26 0 46 7 34 9 32 9 47 1 1 40 0

ЧРК+навоз-известь 26 9 36 0 34 0 313 43 6 ' 41 6

НСРо5 для частных различий - 10 8 ц/га HCPos для фактора А 7,6 ц/га (севооборот) | HCPps для фактора В_-54 wra (удобрения)

Применение органических и минеральных удобрений увеличивает урожайность озимой ржи в среднем на 60% в бессменных посевах и на 21° о - в севообороте, льносоломки - соответственно на 68 и 30%

При комплексном применении минеральных и органических удобрений в севообороте и периодическом известковании урожайность озимой ржи в среднем за 2002-2004гг была на 27% выше по сравнению с неудобренным фоном Урожайность тьносоломки в севообороте при комплексном применении органических и минеральных удобрений и мечиорантов была в 1,7 раза выше по сравнению с неудобренным фоном (соответственно 67,5 и 38,7 ц/га ) и на 40° о выше - по сравнению с фоном полного минерального удобрения (ЫРК)

Наиболее высокий агроэкономический эффект при возделывании озимой ржи и льна-долгунца установлен в севообороте на фоне комплексного применения минеральных и органических удобрений (уровень рентабельности соответственно 49 и 105%, прибыль 4166 и 28360 руб/га)

Анализ энергетической эффективности позволи I установить, что совокупные энергозатраты на всю технологию воздечывания озимой ржи в среднем за 2002-2004гг на неудобренном фоне составили 26,3 103 МДж/га, что на 41° о меньше по сравнению с вариантом \РК, и на 60% - по сравнению с фоном ЫРК+навоз (табл 6)

6. Влияние севооборота, удобрений и известкования на показатели энергетической эффективности возделывания озимой ржи (среднее за 2002-2004гг.)

Вариант Энергосодержание основной продукции, 103МДж/га Энергозатраты, 103МДж/га Энергоемкость 1ц зерна, 103МДж Коэффициент энергетической эффективности, К,

Бессменно

Без удобрений 17,6 26,3 2,01 0,67

NPK 42,7 37,1 1,16 1,15

NPK+навоз 43,6 42,0 1,29 1,04

NPK+навоз+известь 43,3 45.7 1,41 0,95

В севообороте

Без удобрений 41,0 ! 26,3 0,86 1,56

NPK 50,9 I 37,1 0,98 1,37

NPK+навоз 53,6 | 42,0 1,05 1,28

NPK+навоз+известь 52,0 | 45,7 1,18 1,14

Энергоемкость 1ц зерна при бессменном возделывании озимой ржи на неудобренном фоне составила 2010 МДж, что выше по сравнению с вариантом NPK - на 850 МДж, NPK+навоз - на 720 МДж и NPK+навоз+известь - на 600 МДж. Наиболее высокие коэффициенты энергетической эффективности установлены при возделывании озимой ржи в севообороте на фоне NPK - 1,37 и NPK+навоз-1,28.

ВЫВОДЫ

1. При длительном возделывании озимой ржи бессменно и в севообороте комплексное применение органических, минеральных удобрений и извести стабилизирует содержание гумуса в пахотном слое 0-20 см дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы на уровне 2,18 — 2,49% против 1,58 — 1,83% без удобрений и нейтрализует почвенную кислотность на уровне рНс0Л = 6,2-6,5 против при рНС0Л =4,1-4,5 без удобрений и извести.

2. Длительное применение удобрений, периодического известкования в зернопаропропашном севообороте способствует повышению уровня биологической активности пахотного слоя (0-20см) дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы и стабилизации микробного комплекса почвы, представленного до 99% микроорганизмами, усваивающими минеральные и органические формы азота. При внесении полного минерального удобрения (NPK) численность почвенных микроорганизмов увеличивается в 2,2 раза, в сочетании с навозом - в 3,5 раза, с навозом и известью - в 8,8 раза.

3 Применение гербицида ленок (7 г/га по препарату) на посевах зьна-долгунца снижает в среднем в 10-15 раз массу сорняков, среди которых преобладали малолетние виды торица обыкновенная (Spergula vulgaris L ) и редька дикая (Raphanus raphamstrum L) - до 95% от обшей массы сорняков Гербицид эффективно подавляет многолетние бодяк полевой (Cirsium arxense L), подорожник большой (Plantago major L ) и малолетние двудольные сорняки, и в меньшей степени - злаковые виды (ежовник обыкновенный (Echinochloa cms galli L ), мятлик однолетний (Роа annua L )

4 Содержание в пахотном слое почвы подвижных форм тяжелых металлов кадмия (0,1-0,4 мг'кг), никеля (2,2-3,3 мпкг) и цинка (16,3-18,2 мг/кг) не превышает установленных уровней ПДК (соответственно 1,0, 4,0 и 23 0 мг/кг почвы), а содержание свинца (14,3-17,3 мг/кг) и меди (5,2-6,5 мг кг) - значительно превышает установленные уровни (ПДК соответственно 6,0 и 3,0 мг кг)

5 Содержание подвижных форм свинца (0,1-0,2 мг/кг), меди (4,2-6,0 мг/кг), цинка (30,0 40,0 мг/кг) и никеля (0,8-1,0 мг/кг) в зерне озимой ржи не превышает установленных уровней ПДК (соответственно 0,3, 10,0, 50,0 и 3,0 мг/кг) Содержание в соломе озимой ржи Cd варьирует от 0,1 до 0,3 мг кг (ДДК = 05 мг/кг), кобальта - от 0 2 до 0,6 мг/кг (1,0), меди - от 2,1 до 5,7 мг<кг (30,0), никеля - от 1,1 до 1,9 мг/кг (3,0), цинка - 8,3 - 21,5 мг/кг (50,0) и свинца - 0.1 -0,4 мг/кг (5,0)

6 Гербицид ленок (д в хлорсульфурон) характеризуется средним уровнем персистентности Наиболее высокий уровень фитотоксичности (Tgg = 32-44 сут) и персистентности (к = 0,047 сут') остаточных количеств гербицида в пахотном слое почвы установлены при бессменном возделывании льна на неудобренном фоне Применение минеральных и органических удобрений в севообороте ускоряет разложение хлорсульфурона до нетоксичных метаболитов и способствует снижению уровня его сохранности

7 При применении в дозе 7 г/га гербицид ленок характеризуется малой вероятностью остаточного отрицательного фитотоксического последействия на чувствительные культуры севооборота

8 Наиболее высоким уровнем эколого-токсикологической нагрузки на агрофитоценоз (Эн) из изучаемых гербицидов характеризуются базагран (Э„ -36,0х 10 3) и зенкор (Эн - 7,0x10"')

9 При комплексном применении минеральных и органических удобрений в севообороте и периодическом известковании урожайность озимой ржи была в среднем за 2002-2004гг на 270/о выше по сравнению с неудобренным фоном Урожайность льносоломки в севообороте при комплексном применении органических и минеральных удобрений и мелиорантов в севообороте была в 1,7 раза выше по сравнению с неудобренным фоном (соответственно 67,5 и 38 7

г

ц/га) и на 40% выше - по сравнению с фоном полного минерального удобрения (NPK).

10. Наиболее высокий агроэкономический эффект при возделывании озимой ржи и льна-долгунца установлен в севообороте на фоне комплексного применения минеральных и органических удобрений (уровень рентабельности соответственно 49 и 105%, прибыль 4166 и 28360 руб/га). Более высокие коэффициенты энергетической эффективности и наименьшая энергоемкость основной продукции установлены в севообороте на фоне полного минерального удобрения (соответственно 1,37 и 0,98*103 МДж/ц).

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Для земледелия Нечерноземной зоны, в целях обеспечения экологичного и рентабельного производства растениеводческой продукции, эффективного регулирования плодородия дерново-подзолистых почв предлагается комплекс мероприятий:

• возделывание озимой ржи и льна-долгунца в зернопаропропашном севообороте при применении полного минерального удобрения (NwoPisoK-no);

• внесение под пропашные культуры севооборота (картофель) не менее 20 т/га перепревшего навоза;

• периодическое (1 раз в 6 лет) известкование из расчета 2-3 т/га СаСОэ;

• применение в посевах льна-долгунца в фазу «елочки» гербицида ленок (д.в. хлорсульфурон) в дозе 7 г/га по препарату для борьбы с многолетними и малолетними двудольными сорняками.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Захаренко A.B., Поддымкина Л.М., Ларина Г.Е., Спиридонов Ю.Я. Фитотоксичность почвы и персистентность гербицида ленок после его применения в посевах льна // Плодородие, 2003. - №4 — с.35-37.

2. Захаренко A.B., Поддымкина Л.М. Поведение хлорсульфурона в почве под влиянием известкования, удобрений и севооборота // Изв. ТСХА. -2004. - Вып.2. - с. 16-26.

3. Поддымкина Л.М. Целлюлозоразлагающая активность микроорганизмов почвы в бессменных посевах полевых культур и в севообороте при применении удобрений и известкования // Плодородие, 2004. -№5. - с.26-27.

4. Поддымкина Л.М. Влияние хлорсульфурона на сорный компонент льна в севообороте // Доклады ТСХА. - 2005. - Вып.277. - с.26-29.

5. Поддымкина Л.М. Защита льна-долгунца от двудольных сорняков // ArpoXXI. - 2006. - №1-3. - с.37-39.

1.25

Зак 217

Тир 100 экз

Центр оперативной полиграфии ФГОУ ВПО РГАУ - МСХА им К А Тимирязева 127550, Москва, ул Тимирязевская, 44