Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОМПЛЕКСНОГО ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ НА ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ ЧЕРНОЗЕМАХ ПОВОЛЖЬЯ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОМПЛЕКСНОГО ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ НА ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ ЧЕРНОЗЕМАХ ПОВОЛЖЬЯ"



На правах рукописи

Дюмаева Надежда Алексеевна

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОМПЛЕКСНОГО ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ НА ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ ЧЕРНОЗЕМАХ ПОВОЛЖЬЯ.

Специальность 06,01.04 - агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук.

I

I

Москва 1997

гест" га

Работа выполнена в Ульяновском научно-исследовательском институте сельского хозяйства.

Научные руководители:

доктор биологических наук Шевцова Л. К.

кандидат сельскохозяйственных наук Сатаров Г. А.

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Иванова Т.И. кандидат биологических наук ,1оршин С.П.

Ведущее предприятие

Ульяновская Государственная, ордена Трудового Красного Знамени, сельскохозяйственная академия.

Защита диссертации состоится "_"_ 1997

года в _ час на заседании диссертационного совета

Д.020.09.01 Всероссийского научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведения имени Д.Н.Пря-нишникого по адресу: 127550, Москва, ул. Прянишникова,31 ВИУА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИУА.

Автореферат разослан _1997г.

Ученый секретарь диссертаций"—

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. В современном сельском хозяйстве применяется большое разнообразие химических соединений, значительная часть которых не имеет аналогов н природе. Наличие в минеральных удобрениях ■ различных токсических примесей, неудовлетворительное качество, а чаще просто нарушение технологии использования могут привести к серьезным негативным последствиям для человека и окружающей среды. Под предлогом экологизации и биологизации

сельскохозяйственного производства звучат призывы к полному отказу от применения минеральных удобрений н средств защиты растений. Однако, по имеющимся данным при биологических системах земледелия недобор урожая составляет: зерновых - 15-20% , картофеля - 30-35% , плодовых - 40%. В то же время общие потенциальные потерн урожая от болезней, вредителей и сорняков ежегодно достигают 34% (Виноградов, 1987).

Поэтому перспективным следует считать разработку-биологически обоснованных систем земледелия, в которых не исключается использование средств химизации, но выдвигаются весьма строгие, экологически обоснованные нормативные требования к дозам, срокам и способам их применения. ( Самойлов, Сизов, 1989). Ученые считают необоснованным объяснять загрязнение окружающей среды применением только минеральных удобрений н пестицидов. В связи с этим изучение вопросов комплексного применения средств химизации, их оптимизации, а также агрономической и агроэкологической эффективности для конкретных условий землепользования является весьма актуальным.

Цель исследований. Разработать экологически безопасные параметры совместного применения минеральных удобрений и средств защиты растений для культур зернопаропропащного севооборота, обеспечивающие увеличение его________продуктивности«

улучшение качества продукции на основе сохранения плодородия почвы.

Задачи исследований.

1.Изучить вопросы комплексного применения минеральных удобрений и средств защиты растении и их влияние на продуктивность культур севооборота.

2.Выявить изменения питательной ценности и санитарно-гигиенических качеств растениеводческой продукции, выращенной при применении разных доз удобрений и использовании различных видов средств химической защиты растений.

З.Определить степень распространения сорняков, вредителей и болезней и выявить эффективные, экологически безопасные меры борьбы с ними.

4.Рассчитать баланс питательных веществ . " в системе почва-растение-удобрения.

5.Рассчитать экономическую и энергетическую эффективность применения удобрений.

Научная новизна. Установлено, что на выщелоченных черноземах Поволжья наиболее эффективны азотные удобрения, применение которых в дозе 72 кг/га д.в. обеспечивало дополнительно 7,2 ц/га з.е. в год, что на 28,9% выше контроля. Положительное действие фосфорных и калийных удобрений проявляется в основном в комбинации с азотными.

Установлено, что умеренное использование химических средств защиты растений повышает продуктивность на ; а интенсивное - на Ч^ч^/т, причем эффективность приема возрастает при совместном использовании с удобрениями.

Не установлено загрязнения продукции нитратами при систематическом применении повышенных доз азотных удобрений в севообороте на черноземах Ульяновской области ; отмечена тенденция накопления минерального азота в ннзлежащих горизонтах профиля почвы.

Не установлено загрязнения почвы и продукции тяжелыми металлами до опасного уровня при умеренном

применении минеральных удобрений и химических средств защиты растений.

Практическая значимость работы. Показано, что в черноземах Ульяновской области для обеспечения положительного баланса элементов питания, сохранения и экологической сбалансированности агроэкосистем, оптимальным следует считать внесение в зернопаропропащном севообороте Ы107Р27К42 , что позволяет получить среднегодовую продуктивность севооборота в зависимости от фонов защиты растений: 35,9; 38,1; 38,6 ц/га, а окупаемость 6,2; 6,8; 5,1 кг зерна на кг минеральных удобрений.

Апробации работы. Результаты исследований докладывались на расширенном заседании ученого совета УНИИСХ в 1994-1995 г.г. и на заседании лаборатории систем удобрений и плодородия почв ВИУА в 1997 году.

Публикации. По теме диссертации опубликованы шесть статей, названия приведены в конце автореферата.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (содержащего 5 разделов), методики, исследований, экспериментальной части (содержащей 10 разделов), заключения, выводов и приложения. Материалы диссертации изложены страницах машинописного

текста, имеется 63 таблицы (в том числе 23 в приложении), список литературы из названий, из них/2 иностранных авторов.

Условия и методика проведения исследований

Опыты проводили в 1990-1995гг на опытном поле отдела агрохимии Ульяновского НИИСХ. Климат местности континентальный с умеренным и неравномерным увлажнением. Среднегодовая сумма осадков составляет 400450 мм, гидротермический коэффициент около 1,0.

Почва опытного участка - высокоокультуренный, среднемощный, тяжелосугдинистый, выщелоченный чернозем со следующими агрохимическими показателями: рН 6,8; гидролитическая кислотность 1,96; сумма поглощенных оснований 56 мг.экв. на 100 г почвы;

содержание гумуса по Тюрину 6,75%; Р205 и К20 (по Чирикову) 22,0 и 7,0 мг/100 г почвы соответственно.

Схема опыта состоит из 16 вариантов, представляющих выборку 1/4 полного факториального опыта (4x4x4). Расположение делянок блочное рендомизированное: 1 блок ООО, 200, 020, 002, 220, 202, 022, 222; 2 блок 111,311,311,131,113,331,313, 133, 333. Опыт развернут во времени и в пространстве (три закладки). Повторностъ опыта четырехкратная.

В опытах делянки разбиты на два порядка:

■ на делянках первого порядка (3,6x100) изучаются разные дозы удобрения;

■ на делянках второго порядка (3,6x30) эффективность химических средств защиты растений.

Изучение совместного влияния доз минеральных удобрений и средств защиты растений проводится на трех фонах защиты: ВО; Bl; В2; где:

ВО - фон без защиты растений;

В1 - интегрированная защита растений (с учетом экономического порога вредоносности);

В2 - интенсивная (при появлении вредоносного начала).

Севооборот шестипольный, зернопаропропашный со следующим чередованием культур: пар - озимая рожь -кукуруза - яровая пшеница - ячмень - овес. (Насыщенность зерновыми составляет 67%).

Таблица 1. Дозы внесения удобрений

КУЛЬТУРА УРОВНИ НАСЫЩЕНИЯ NPK (кг/га д.в)

000 111 222 333

Пар - - - -

Озимая рожь - N60P30K60 N120P60K120 N180P90K180

Кукуруза - N40P40K60 N80P80K120 N120P120K180

Яр.тленнца - N45P30K45 N90P60K90 N135P090K135

Ячмень - N3QP30K40 N60P60K80 N90P90K120

Овес - N40P30K45 N80P60K90 NI20P90K135

Сумма - N215PI60K120 N430P320K500 N645P480K750

В среднем за год - Ы35,8Р2б,7К41,7 N71,6P53,3K83,3 N107.5P80K125

104,2 208,2 313,5

Фосфор но-кали иные удобрения вносили с осени, азотные - под предпосевную культивацию и в подкормку. Для внесения использовались ежегодно, согласно схеме, аммиачная селитра, двойной гранулированный суперфосфат и хлористый калий.

Таблица 2. Фоны защиты растений.

Культура Фон защиты Средства защиты

Инсектициды Фунгициды Гербициды Ретарданты

Озимая рожь ВО ... •**

В1 Триходермин (Зкг/т) Тилт (0,5л/га) Диален (2л/га) Камлоэан (4л/га)

В2 Метафос (0,5 л/га) Лентатиуран (Зкг/т) Тилт (0,5л/га) Фундаэол (0,5кг/га) Диален (2п/га) Кампозан (4л/га)

Кукуруза ВО № ТМТД

В1 *** тмтд Диалвн(2л/га) ***

В 2 ... тмтд Диален (2л/га) Ацетал(3кг/га) ***

Яровая пшеница ВО ... ... **•

В1 Децис(0,1л/га) Риэоплан (0,5л/га) Альто(0,2л/га) Агритокс (1,5л/га)

В2 Метафос (0,5п/га) Децис(0,2л/га) Байтан(2кг/т) Тилт (0,5 л/га) Альто(0,2л/га) Авадекс(3л/га) Агригтокс(1,5л/га) Диален(2л/га)

Ячмень ВО «н

В1 Децис{0,2л/га) Альто(0,2л/га) Агритокс(1,5л/га) м*

В2 Децис{0,2л/га) Альто(0,2л/га) Агритокс(1,5 л/га)

Овес ВО ... т

В1 **• Агритокс(1,5л/га) т

В 2 ... Агритокс(1,5л/га)

В опытах возделывались сорта, включенные в Госреестр по Ульяновской области: озимая рожь -Саратовская 5, кукуруза - Молдавский 195, яровая пшеница - Симбирка, ячмень - Прерия, овес - Скакун. Технология возделывания общепринятая.

Проводимые в период исследований фенологические наблюдения, учет сорняков, вредителей и болезней,

агрохимические анализы (почвы, продукции, средств химизации, осадков), зоотехнический анализ кормов, расчеты проводились в соответствии с методическими указаниями по проведению исследований в длительных опытах с удобрениями (М., ВИУА, 1983, 1985, 1986) и рекомендациями по проведению наблюдений и исследований в полевом опыте (Саратов, 1973).

Остаточное количество пестицидов в основной и побочной продукции определены контрольно-токсилогической лабораторией областной станции защиты растений. Тяжелые металлы в продукции и в почве -Ульяновской областной проектно-изыскательской станцией химизации на атомно-абсорбционном спектрофотометре ААЗ - 3.

Метеорологические условия за годы исследований были различны. 1990, 1991, 1994 - были благоприятны для роста и развития с/х культур. 1993 - отличался крайней засушливостью мая и середины июня, отчего сильно пострадали озимые и яровые хлеба. 1995 - оказался засушливым и жарким.

Результаты исследований.

1. Влияние минеральных удобрений и средств защиты растений па продуктивность, качество продукции и фитосанитарный режим озимой ржи.

Полученные результаты дают основание считать, что в условиях Ульяновской области в первом ряду из биофильных элементов, способных существенно увеличить урожай озимой ржи, находится азот. Так, на фоне Во внесение N120 дает прибавку урожая 7,6 ц/га при максимальной окупаемости минеральных удобрений 6,3 кг/кг. Такая же закономерность прослеживается и на фонах В1 и В2, где прибавка урожая составила соответственно + 10,8 и 8,4 ц/га, а окупаемость 9,0 и 9,2 кг/кг. Действие фосфорных и калийных удобрений на урожай оказалось менее эффективным.

При проведении математической обработки экспериментальных данных методом многофакторного

С

регрессионного анализа полученная зависимость урожая от комплексного влияния минеральных удобрении ч пестицидов имеет следующий вид: по фонам ВО - В|

у=36,55+7,29№-М,60ТчН0.92Р+2,22К()-:'-2.18(РК),|^+ +3,57П+1,87(РП)0'5 Я-0,97

по фонам ВО - В2

у=37,32+4,99№>5+0,99Р+1,74К-1,80(МК)<^-1,40(РК)°>3+6,27П К =0,95,что

вполне подтверждает сделанные выше выводы. Четко прослеживается благоприятное действие на урожай средств защиты растений. Так, применение только пестицидов обеспечило прибавку урожая по фонам: В1 - 3,1 ц/га, В2 -8,4ц/га. Совместное применение их с минеральными удобрениями существенно повышало эффективность действия последних. Внесение N120 на фоне В1 обеспечило прибавку урожая до Ю,8ц/га, В2 - 8,4ц/га, однако при возрастании пестицидной нагрузки (В2) эффективность минеральных удобрений (особенно азотных) снижается. Так, окупаемость их по фону В1 составила 2,4-10,8кг/кг1 а по фону В2-1,2-7,0кг/кг.

Оценка пораженности посевов озимой ржи болезнями позволяет заключить, что применение средств защиты растений существенно снижает степень пораженности посевов. Следует отметить, что распространение мучнистой росы находится в прямой зависимости от суммарной дозы удобрений, и особенно от азотных.

Наблюдение за распространением вредителей показало, что их распространение в течении вегетации невелико, так злаковая тля встречалась единично, а численность трипсов составляло 6-7шт. на колосе.

При проведении защитных мер против сорняков агротехническими приемами уровень засоренности почвы семенами однолетних сорняков на 1 кв.м составил 225 шт. Применение диалена снизило численность незначительно за счетгречишки вьюнковой и проса куриного. Число же семян щирицы запрокинутой даже возросло, что характеризует

Таблица Э Урожай верна озимой ржи и окупаемость

мширшьюи удобрений {в среднем за 1990-1992 гг)

Варианты ФОНЫ ЗАЩИТЫ

во В1 В2

Урожай ц/га • Прибавка от Ц/га Окупаемость КГ зерна, кг МУ Урожай ц/га Прибавка от №К, ц/га Окупаемость кг зерна, кг МУ Прибавка от СЭР, ц/га Урожай ц/га Прибав ка от ц/га Окупаемость иг зерна, кг МУ Прибав ка от СЗР, Ц/га

ООО 35,5 - - 38,6 - - +3,2 43,9 - - +3,4

200 43 Д +7,6 6,3 49,4 +10,8 9,0 52,3 +8,4 7,0

020 38,9 +3,4 5,6 45,1 +6,5 10,8 - 46,7 +2,3 4,6 -

002 41,4 +5,9 5,0 42,4 +3,8 3,1 46,3 +2,4 2,0 -

220 . 46,5 +11,0 6,1 51,4 . ' +12,8 7Д - 51,9 +8,0 4,4 - ■

202 46,7 +11,2 4,6 50,2 +11,6 4,8 - 49,8 +5,9 2,4 : -

022 38,6 +3,1 1,7 43,0 +4,4 2,4 - 49,1 +5,2 2,9 1 -

222 45,4 +9,9 3,3 52,4 +13,8 4,6 - 51,9 +3,0 2,6 1

111 43,2 +7,7 5,1 50,0 +11,4 5,4 - 40,8 +2,9 1.4 ! -

311 44,9 +9,4 3,5 50,3 +11,7 4,3 - 50,0 +6,1 2,2 ' -

131 41,9 +6,4 3,0 49,0 +10,4 5,0 - 48,9 +5,0 2.4 !

113 42,5 +7,0 2,в 47,5 +8,9 3,3 - 47,5 +3,6 1,3 ; -

331 44,5 +9,0 3,0 51,3 +13,2 4,4 - 50,6 +6,7 2,2 \ -

313 44,0 +3,5 2,2 51,2 +12,6 3,2 49,4 +5,5 1,4 ! -

133 43,3 +7,8 2,4 48,2 +9,6 3,0 48,9 +5,0 1,5 1 -

333 44,4 +8,9 2,0 52,4 +13,8 3,0 - 51,2 +7,3 1,6 1 г.

Рисунок i.

большую степень устойчивости к дналену. С другой стороны применение гербицидов снизило вынос сорняками питательных веществ из почвы, а также массу сорной растительности.

Совместное применение средств химизации способствует и улучшению качества продукции. Наивысшие показатели по сбору белка - 529 кг/га получены на вариантах с внесением Ж20Р60К120 на фоне с интенсивной защитой растений, где содержание сырого белка составило 10,2%, а урожайность - 51,9 ц/га.

2. Влияние средств химизации на продуктивность,

качество и фптосанитарнып режим кукурузы.

Полученные уровнення регрессии: по фонам В0-В1 у=269,93+13,45№^+22,41К0'5-9,60(РК)0'5 11=0,64 по фонам В0-В2 у= 278,83+43,80Р°-5-28,16Р+7,86К+ 13,02(ЫП)0'5 11=0,72

по фонам В1-В2 у=2б9,38+17,24№-5+8155Ю>.5+9,56П 11=9,79 , подтверждают благоприятное действие на урожаи азотных и калийных удобрений и незначительное действие фосфорных. На фонах ВО, В1 наибольшая продуктивность и эффективность получены на варианте Ы80Р0К120, где прибавка урожая составила 63,8 и 64,5ц/га, а окупаемость минеральных удобрений 0,31 и 0,32кг/кг. Применение пестицидов , а также их совместное использование с удобрениями не приводило к существенному росту урожаев, по-видимому это связано с тем, что возделываемые среднеранние гибриды Молдавской селекции в условиях Ульяновской области не позволяют получать урожай силосной массы свыше 320ц/га, даже на фонах интенсивного применения средств химизации, а гребневая технология возделывания кукурузы, снижая засоренность до 8-23 штук/м2 (однолетние сорняки) существенно снижает эффективность средств защиты растений.

Однако установлено, что с увеличением дозы удобрений возрастает в общей массе доля початков, что способствует увеличению питательной ценности корма. Если естественным уровень почвенного плодородия обеспечил

Таблица 4 Урожайность силосной массы кукурузы и окупаемость минеральных удобрений (к средней за 1991-1995 гг)

Варианты ФОНЫ ЗАЩИТЫ

во В1 ш

'Урожай 1 ц/га Приоашса от ГЧРК, ц/га Окупаемость КГ зерна, кг МУ Урочгай ч/га Прпбиика от КРК, ц/га Окупаемость П' зерна, кг МУ Прнбаы; а от С31\ н/га Урожай ц/га Прл&аш: а от [ЧРК, ц/ги Окупаемости 1;г зерна, иг МУ ПрцЗаик а от СЗР, и/г л

ООО 256,9 - - 263,9 - - +7,0 281,2 - - +24,3

200 289,4 +32,5 0,41 282,2 +18,3 0,23 - 283,8 +2,6 0.03 -

020 278,1 +21,2 0,26 269,5 +5,6 0,07 - 283,2 +2,0 0,02 _

002 291,9 +35,0 0,29 282,2 +18,3 0,15 294,0 +12,8 0,11 -

220 . -300,2 +43,3 0,27 301,9 . +38,0 0,24 - 306,0 +24,8 0,16 -

202 ' 320,7 +63,8 0,31 328,4 +64,5 0,32 - 311,5 +30,3 0,19 -

022 315,0 +58,1 0,29 284,2 +20,3 0,10 - 272,4 - - -

222 308,9 +52,0 0,18 326,0 +62,1 0,22 299,0 +17,8 0,06

111 289,4 +32,5 0,23 311,2 +47,3 0,34 - 321,0 +39,8 0,28 -

311 308,7 +51,8 0,23 301;2 +37,3 0,17 л 322,2 +41,0 0,19 -

131 293,5 +36,6 0,17 302,7 +38,8 0,18 - 313,1 +31,9 0,14

113 322,0 +65,1 0,25 293,1 +29,2 0,11 _ 326,6 +45,4 0,17 -

331 241,1 - - 297,9 +34,0 0,11 - 321,5 +40,3 0,13 -

313 '335,2 . +78,3 0,20 305,8 +41,9 0,12 335,2 +54,0 0,16 -

133 264,9 +8,0 0,02 281,2 +17,3 0,05 . - 300,9 +19,7 0,06

333 310,2 +53,3 0,12 306,3 +42,4 0,10 319,1 +37,9 0,09

88,0ц/га кормовых единиц при питательности 1кг корма 0,39к.е., то на оптимальном варианте с внесением Ы80Р0К120 выход кормовых единиц достиг 152,9ц/га. Питательность 1кг корма составила 0,42 к.е. к

3. Влияние средств химизации на продуктивность, качество и фитосанитарный режим пшеницы. Яровая пшеница является культурой, хорошо отзывающейся на применение минеральных удобрений. Естественный уровень плодородия опытного участка обеспечивал ее продуктивность 27,5ц/га. Значительно увеличивает урожай внесение азотных удобрений. Применение N90 дает прибавку 8,2ц/га при наивысшей окупаемости минеральных удобрений 9,1кг/кг. При увеличении доз азотных удобрений на фоне фосфорно-калийных, прирост продуктивности находится в прямой зависимости от доз азота. Максимальную продуктивность яровая пшеница дает на вариантах 311 и 313 при внесении N135Р30К45 и N135Р30К135 - 42,1 и 43,7ц/га соответственно. Такая же закономерность действия минеральных удобрений прослеживается и на фонах с применением средств защиты растений, которые также обеспечивают значительную прибавку урожая.

Уравнения регрессии подтверждают положительную зависимость продуктивности яровой пшеницы от минеральных удобрений и средств защиты растений: по фонам ВО - В1 у=26,9+5,85№>5+1,19Р°'5+2,82К0'3-1,81К+1,31 (ЫК)".5+5,72П 11=0,98 по фонам ВО - В2 у=27,9+6,7№.3+1,17Р0 5+8,39П 11=0,97

Интенсивное применение средств защиты растений оказывает более активное действие на формирование урожая, чем интегрированное. Так прибавка от пестицидов составила на фоне В1 - 4,1ц/.га, а на фоне В2 - 7,8 ц/га. Совместное применение с минеральными удобрениями повышало эффективность последнего, если внесение N90 на фоне ВО обеспечивало прибавку урожая 8,2ц/га и окупаемость 9,1кг/кг, то на фоне В1 - 9,7ц/га и 10,8кг/кг, а на фонеВ2- 12,4ц/гаи 13,8кг/кг. соответственно.

и

Таблица 5 Урожай зерна яровой пшеницы и окупаемость

минеральных удобрений (в среднем за 1992-1994 гг)

ФОНЫ ЗАЩИТЫ

во В1 В 2

Варианты Привязка от \ТК, и/га Окупаемость иг зерна, кг МУ Урожаи и/га При банка от КРК. и/ги Окупаемость 1СГ зерна, кг МУ Прнбаок а от СЗР. И/га У|Н»1!ЯЙ «/га Приолпи а от Ы'К, к/га Окуилс-МОСТ1, кг зерна, кг МУ 11|)1|5а]1к а от СЭР. и/ги

ООО 27,5 - - 31.6^ I +4,1 - г. - +7,8

200 35,7 +8,2 ^ 9,1 41,3 +9,7 10,8 47,7 +12,4 13.8

020 27,а +0,3 0,5 35,7 +4,1 6,8 - 39,0 +3,7 0,2 -

002 21 - - 33,4 +1,8 2,0 - 36,0 +0,7 0,8 -

220 35,0 +7,5 5,0 43,6 +12,0 8,0 - 45,9 +10,6 7Д -

202 ' 37,4 ' +9,9 5,5 43,4 +11,8 6,5 46,9 +11,6 6,4 -

022 28,9 + 1,4 0,9 31,9 +0,3 0,2 40,2 +4,9 3,3 -

222 39,5 +12,0 5,0 45,9 +14,3 5,9 - 50,8 +15,5 6,4 _

111 36,2 +8,7 7,2 41,3 +9,7 8Д - 42,9 +7,6 6,3 -

311 42,1 " +14,6 6,9 48,1 +16,5 7,8 49,3 6,7 -

131 39,1 +11,6 6,4 44,4 +12,8 7Д - 45,4 +10,1 5,6 ;

113 зе,з +8,8 4,2 41,9 +10,3 4,9 - 43,2 +7,9 3.7 !

331 42,3 +14,3 5,5 47,7 +16,1 5,9 - 47,3 +12,0 4,4 !

313 43,7 +16,2 . 5,4 48,2 +16,6 5,5 - 48,3 +13,0 4,3 1 "

133 33,0 +10,5 3,9 44,0 +12,4 4,6 - 45,7 +10,4 3,8 1 -

333 40,3 +12,3 3,6 46,2 +14,6 4,0 - 47,5 +12,2 3,4 !

Исследование качества зерна яровой пшеницы позволило выявить, что применяемые средства защиты растений оказывают положительное действие на содержание белка. Так на вариантах без применения удобрений содержание белка на фоне ВО составило 9,0%, сбор белка -245,6кг/га, а на фоне В1 - 9,3%, сбор белка - 290,5кг/га, на фоне В2 - 10,7%, сбор белка 375,7кг/га. Содержание клейковины повысилось на 1,0% и 2,8%. Четко просматривается зависимость качества и от вида удобрений. Применение азота в дозе N50 поднимает сбор белка до 380-394кг/га, а при применении фосфорных и калийных удобрений в дозах Р60, К90 этот показатель снизился до 288414 и 275-360кг/га соответственно. Применение N90 увеличивало содержание клейковины по фонам на 4,4; 6,4; 4,7%. Фосфор и особенно калий не оказывают существенного влияния на этот показатель. Положительная их роль проявляется только при совместном использовании с азотом.

На фитосанитарный режим посевов яровой пшеницы влияло прежде всего сочетание разных видов и доз минеральных удобрений, а также применение средств защиты растений. На фоне ВО увеличение доз азотных удобрений существенно повысило зараженность посевов болезнями (N90 - мучнистой росой до 18%, ржавчиной - до 5,4%, септориозом - 11%). Внесение фосфора снижало пораженность мучнистой росой, ржавчиной, но не влияло на развитие септориоза. Калий снижал активность ржавчины, но не влиял на . поражаемость мучнистой росой и септориозом. При проведении интегрированной защиты пораженность всеми видами болезней не уменьшалась, и только при профилактической обработке на интенсивном фоне значительно снизилась. Здесь в большей степени проявилась эффективность совместного применения средств химизации. Применение гербицидов на фоне В1 - авадекса, на фоне В2 - дополнительно иллоксана снижало засоренность однолетними сорняками в 2 раза и в 2-3 раза многолетними, также резко снижалась и активность развития сорняков.

ср*ззиикты

-1 г .

I в К ПЬМКОИ ни ,

___Ш!1.{!_!-

п ^

«а

и

40

и *

5 к 5 £ я 8 § а

£ г а

Технологические качества яроеой пшсни1*п при лри интегрированной заи^тс растетй {в среднем за 19Э2-Ш4п\).

5 ы Ь м « н « ^»-И^П^ИЛ в« О Й N П Ь N Г п »» П л , ** п

Технологические «честив яровой пшеницы при интенсивной защите (в среднем за 1992-1994гг.)

Рисунок 3.

Оценка пораженное™ яровой пшеницы (в среднем за 19921993гг.) 6ej средств защиты.

учннсгяирфся* % p« «'ты, X

TUfuiJ, %

ViVi WiSi pi |>|М i'iit»V

1 4

Оценка пораженносш яровой пшеницы (в среднем м 1992-1998гг.} при ингегрнровамюй минте.

□ Муиистаи рос^ %

□ Сел—

мркичма/ пения*

Оценка пор4*«иности яровой пшеницы {в средней за 1992-19*Эгг,)прн интенсивней защит*.

—l ^J-I-7-Г-рт l, ;

□ Мучниета* рое«, % ВбурН рЖ %

шшшшшшшшшшшшшшшшш

.1.1.. i i , i,.';..'- II.;!..!'! i

............

................— ......

-------

ш

ja.

ШШ ' i»

Mitiii

IsSSagSSissHsHHS

4. Влияние средств химизации на продуктивность зернопаропропаншого севооборота,

В результате математической обработки данных среднегодовой продуктивности севооборота получены следующие уравнения регрессии: по фонам ВО - В1 у=26,6+5,6№'5+2,8(РП)0'5 11-0,76; по фонам ВО - В2 у=25,7+5№-5+1,2Р0-5-0,67(ЫР)°'5+0,78К()'5+3,7П 11=0,98,

которые подтверждают, что на выщелоченных черноземах Поволжья наибольшую эффективность обеспечивают азотные удобрения, при внесении которых в дозе М72(или 430 кг/га за ротацию севооборота) окупаемость по фонам составила: 10,0; 11,4; 9,3кг/кг. Наибольшая продуктивность достигается на вариантах 311 и 313, с внесением в среднем М107Р27К42 и М107Р27К125, где среднегодовая прибавка продуктивности по сравнению с контролем составила: на фоне ВО - 11,0-12,0; В1 - 12,0; В2 - 8,9-9,2ц/га з.е.

Применение химических средств защиты растений, обеспечивая надежную защиту с/х продукции от вредных объектов, обеспечивает и значительный рост урожаев с/х культур. Интенсивное использование пестицидов повышает, среднегодовую продуктивность севооборота на 4,8ц/га з.е,, а интегрированное - 1,2ц/га з.е. Однако необходимо отметить, что более высокий уровень применения средств защиты растений, обеспечивая более высокий урожай, в то же время снижает эффективность минеральных удобрений, если на фоне В1 окупаемость их составляет 1,5-11,4кг/кг, то на фоне В2уже 1,4-9,Зкг/кг.

5. Влияние удобрений и химических средств зашиты на плодородие почвы 5,1. Биологическая активность почвы.

Микрофлора почвы является основным фактором почвообразовательного процесса. По мнению Г.В.Добровольского(1983) биологическая активность относится к показателям первой группы ранней диагностики развития негативных явлений в состоянии почвы и почвенного покрова. Влияние средств химизации на

Таблица 6. Влияние удобрений н средств защиты растений

на продуктивность зернопаропропарного севооборота

Средисгодо- <1>ОНЫ ЗАЩИТЫ

Вл]>(1 вая доза ВО Ш В2

анты удобрении * 1м ц/га М'К О М П 'Г кт/иг у.с. 11|НЗ-ДЧ СТИСНОС)-* Г'О,» ОкуНл? М*Н~ГЬ. 1л енчп ь С.»., 1И.1 1 ^танГнапки, Он МШЛЬ, ш/т- Э.К.

иг/га д.и. С^диг Всего Среди« 1.Т мгк с:«' МТ Ы'К ' с.И'

ООО №»РиКо 149.5 24.9 - 156.7 26.1 - +1.2 _ 178.0 ■ 29.7 +4,8 -

200 . №1.<;РоК» 192.6 32.1 +7- 10.0 205.(> 3-1.3 +8 2 - ИЛ 218,3 3(14 +о.7 9.3

020 ^Рзз.зКо 162.8 27.1 | +2.2 4.1 173.1 2.4.8 + 2.7 5.1 187.0 31.2 +1.5 2.8

002 №РоКяз.з 162.5 27.1 + 2,2 2,6 Г 172.51 28.7 !■ +2-И 3.1 185.3 ■ 30.9 + 1.2 . - 1.4

220 №1.«Р53.3К|) 203.9 34.0 +9.1 7.3 219.0 '¿6.5 ] +10.4 - О 223.2 : 37.2 +7.5 ■ - 6.0

202 ^1.«Р0К83.3 204.2 34.0 ■ни 5.9 .217.4 36.2 + 10-1 6.5 225.4 ; 37.6 +7.9 ■ - 5.1 .

022 №)Р53.зКвЗ.З 165.1 27.5 +2.Ц 1.9 169.1 28.2 +2.1 - 1.5 | 192.0! 32.0 +2.3 , - 1.7

222 №1.«Р53.ЗКзз.З 205.2 34.2 +9.3 4.5 226.8 57.8 + 11.7 - 5.6 229.3 ; +8.5 4.1

111 192.9 32.1 +7.2 (19 209.4 34.5 +8.В - 8,4 211.9 ! 35.'; +5.6 5.4

311 N107.5P2c.7Kii.; 215.7 35.9 +и.и 6.2 228.9 3&1 + 10.0 - 6.8 231.6 ^ 38.6 +8.9 . - 5,1

131 №$.зРзоК41.7 198.4 33.1 +[¡.2 5.2 214.7 35.8 +9.7 - 6.1 221.4! 36.9 +7.2 ! 4.6

113 N35.SP026.7Kl 2Ъ 196.7 32.8 +7.9 4.2 208.« 34.8 +И.7 - 4.6 215.7 г 35.9 +6.2 1 - 3.3

331 Ni07.sPsoK.il Л 203.7 33.9 +9.0 3.9 225.1 37.5 +11.4 - 5.0 231.9; 38.6 +8.9 ! - 3.9

313 Nl07.SP2C.7Kl 25 221.6 36.9 +12.0 4.6 228.5 38.1 + 12.0 - ^1.6 233.3 ! 38.9 +9.2 3,5

133 196.8 32.8 +7.9 аз 210.7 35.1 +9.0 - 3.7 ! 223.3 ] " 3.9 1 232.01 37.2 +7.5 1 - 3.1

333 №07.5Р30КШ 213.5 35.6 + 10.7 3.4 "230.3 38.4 + 12.3 - 38.7 +9.0 1 ■ . 2.9

интенсивность биологических процессов в почве изучали по степени разложения льняной ткани.

Рисунок 4

Степень разложения льняной ткани под разными

Данные исследований позволяют заключить, что: в благоприятные по увлажнению годы процесс разложения льняной ткани протекает быстрее, чем в засушливые; под пропашной культурой и следующей за ней в севообороте, яровой пшеницей биологическая активность значительно выше, чем у других культур; с внесением минеральных удобрений интенсивность разложения льняной ткани возрастала в 1,1-2,8 раз, особенно бурное развитие микрофлоры вызывало азотное удобрение при внесении его по отдельности и в сочетании с фосфором и калием; пестициды вызывали слабое угнетение почвенной активности.

5.2. Баланс биофилъных элементов при разных дозах внесения удобрений.

В современных условиях земледелия воспроизводство и увеличение почвенного плодородия не может быть обеспечено естественными источниками поступления в почву питательных веществ, поскольку они не могут компенсировать отчуждение элементов питания с урожаями с/х культур и тем более восполнять их запасы. Поэтому целенаправленное регулирование баланса питательных элементов в почве с одновременным увеличением производства продукции растениеводства путем

оптимизации доч внесения минеральных, удобрений очень актуально.

Рисунок 5,

Среднехдоэой баланс азота в севообороте, ктУга

30 . 2В 10 0 -10 -2>

-30 -*>

-50 -€0

1 Беззац^ты ■ 14{гео»роваьная •"( 14^генавная

Результаты исследований показывают, что отрицательный баланс в севообороте складывается в вариантах без применения азотных удобрений. Оптимальный баланс этого элемента наблюдается в варианте (200) N72. Интенсивность при этом составила 96,8-106,1%, Увеличение доз внесения азотных удобрений формирует положительный баланс, но менее эффективно с экономической точки зрения, при этом увеличиваются и газообразные потери азота из почвы. Применение средств химической защиты растений усиливает его дефицит, т.к. с ростом урожаев возрастает и вынос азота из почвы.

Отличием фосфорного баланса является то, что он не имеет естественных источников пополнения запасов в почве, как азот. Главной статьей расхода фосфора является вынос его с продукцией, причем большая часть его отчуждается. Расчеты показывают, что добиться положительного баланса по этому элементу вполне реально при среднегодовом

внесении двойного гранулированного суперфосфата в дозе 53,3 кг/га (020), интенсивность баланса при этом по фонам защиты составляет 121,3-140,5%. Применение средств защиты растений увеличивает его дефицит за счет увеличения выноса урожаем.

Рисунок 6.

Среднегодовой баланс фосфора в севообороте, кг/га

50.0 40,0 30,0 20.0 10,0 о.о -«.о -го,о

-30,0 -40.0 -60.0

Исследованиями доказано, что фосфор на выщелоченных черноземах с очень высоким содержанием Р205 не лимитирует урожай, поэтому для получения стабильных урожаев достаточно обеспечить возврат фосфора в пределах 60-70%.

Среднегодовой вынос калия на контрольном варианте составил 162,2-195,1 кг/га. Увеличение степени насыщенности севооборота калием в сочетании с фонами защиты увеличивало и его вынос с урожаем, поэтому добиться положительного баланса калия практически невозможно. Да и в достижении положительного баланса, за счет внесения удобрений, видимо, нет необходимости (учитывая высокую обеспеченность им почвы), достаточно ограничиться поддерживающими дозами калийных удобрений для обеспечения сбалансированности питания растений.

Рисунок 7.

Исследования динамики гумуса показывают снижение содержания его практически по всем вариантам внесения минеральных удобрений. Это свидетельствует о том, что на черноземных почвах применение только минеральных удобрений не обеспечивает положительного баланса гумуса.

6. Действие удобрений и химических средств защиты растений на накопление нитратов, тяжелых металлов, остаточных количеств пестицидов в почве и растениях.

Многие исследователи связывают загрязнение окружающей среды и продуктов питания с применением в сельском хозяйстве средств химизации. Поэтому в процессе исследований мы обратили особое внимание на накопление в почве и растениях нитратов, тяжелых металлов и остаточных количеств пестицидов.

Установлено, что систематическое применение азотных удобрений в составе ЫРК, при среднегодовой дозе 35,8; 71,6; 107,4 кг/га значительно повышает содержание нитратного азота в низлежащих горизонтах и накопления его в метровом слое почвы. Отмечается особенно сильная

миграция азота под кукурузой, затем озимой рожью и яровой пшеницей.

До закладки опыта определяли валовое содержание тяжелых металлов и мышьяка в почве. В среднем по закладкам содержалось: Сг - 9,26; N1 - 33,8; РЬ - 50,7; Щ -1,44; С(1 - 1,28, Ая - 5,83 мг/кг. При этом содержание кислотно-растворимых форм составило (в зависимости от вида металла) 10-20 и 40-50%, а , переходящих в вытяжку ацетата аммония, около 0,4-1,0% валового содержания. Концентрация подвижных форм РЬ, составляющая 8,1 мг/кг, близка к ПДК (10), а по другим элементам - намного ниже предельно допустимых концентраций. Возможно, такое повышение концентрации свинца обусловлено внесением больших доз фосфорно-калпиных удобрений в предыдущие годы. Так, валовое содержание его в двойном гранулированном суперфосфате составляло 60,3 мг/кг, а в хлористом калии - 8,79 мг/кг.

Анализ валового содержания тяжелых металлов в почве в конце ротации севооборота выявил тенденцию к снижению содержания Си, Сс1 и Сг, - " ' Зги показатели, не превышают ПДК, что пока не вызывает проблем, связанных с загрязнением проодукции и окружающей Среды. При таких темпах загрязнения для достижения предельно допустимых концентраций потребуются сотни лет.

Исследования по накоплению тяжелых металлов в с/х продукции показало, что накопление их избирательно и преимущественно происходит в побочной продукции. Так, у озимой ржи возрастает содержание Аэ (в соломе 0,75 - 0,91 мг/кг, а в зерне 0,33 - 0,74мг/кг), Сг (в соломе 0,45 - 0,78мг/кг, а в зерне 0,15 - 0,26мг/кг), РЬ (в соломе 2,14 - 3,09мг/кг, а в зерне 1,57 - 2,04мг/кг); у кукурузы накапливаются: Аз, РЬ, причем в початках их в 2-15 раз меньше, чем в листьях; у пшеницы в соломе накапливается Аэ и Сс1, а в зерне РЬ; у ячменя в зерне N1, Ъл, Сс1, в соломе Cr.Pb.Cu; у овса в зерне Сг, в соломе Си, т.е. у растений имеются физиолого-биохимические барьеры, препядствующие поступлению тяжелых металлов в генеративные органы.

Проведенные исследования по использованию различных пестицидов в севообороте в системе интегрированной или интенсивной защиты подтверждают положение о том, что в случае применения химических средств защиты в рекомендованные сроки с соблюдением доз и технологии внесения к моменту уборки урожая остаточных количеств пестицидов в продукции не обнаруживается. Это подтверждается результатами анализа, проведенного областной токсикологической лабораторией станции защиты растений.

Экономическая н энергетическая эффективность применения минеральных удобрений.

Расчеты агрономической, экономической и энергетической эффективности удобрений выявили наиболее целесообразные дозы их внесения. Лучшим является вариант с внесением 72 кг/га д.в, азотных удобрений, где продуктивность составила по фонам 192,6; 205,6; 218,3 ц/га з.е. или на 28,8; 31,2; 22,6% выше контроля. Окупаемость I кг минеральных удобрении составила соответственно по фонам 10,0; 11,4; 9,3 кг/кг зерновых единиц. Один рубль дополнительных затрат по внесению удобрений к уборке урожая окупался 2,94 руб. стоимостью продукции, энергетическая эффективность равнялась 2,20 ед.

Заключение

Всестороннее изучение роли минеральных удобрений и химических средств защиты растений в Ульяновской области позволяет заключить, что химизация - важнейшее звено современного и будущего земледелия, которая всегда имела и будет иметь первостепенное значение для создания оптимальных условий роста и развития растений, реализации потенциала продуктивности с/х культур.

При применении минеральных удобрений в научно-обоснованных дозах улучшаются свойства почвы, повышается ее плодо родне, существенно возрастает продуктивность культур и улуч шается качество продукции, возрастает устойчивость растений к неблагоприятным погодным условиям. При совместном применении средств

химизации эффективность минеральных удобрений значительно возрастает.

Проведенные исследования показали, что при научно-обоснованном применении удобрений в полевых культурах не наблюдается накопление избыточного количества нитратов. Оценка содержания тяжелых металлов в почве при применении удобрений показала, что возможно загрязнение почвы за счет балласта удобрений, содержащего тяжелые металлы. Однако для этого потребуются сотни лет. Изменение содержания тяжелых металлов в продукции под воздействием удобрений незначительны и не выходят за пределы ПДК, поэтому говорить о загрязнении продукции тяжелыми металлами при использовании минеральных удобрений нет оснований.

Выводы

На выщелоченных черноземах Ульяновской области в интенсивном севообороте:

1. Минеральные удобрения имеют первостепенное значение в повышении продуктивности с/х культур.. Наиболее эффективны азотные удобрения, применение которых в дозе N72 обеспечивало дополнительно 7,2 ц/га з.е. в год, что на 28,9% выше контроля. Лучшими по продуктивности являются варианты с внесением в среднем за год Ы107Р27К42 и Ж07Р27К125, где продуктивность возросла на 44,2 - 48,2%.

2. Под действием удобрений значительно изменился химический состав растений, улучшилось технологическое качество продукции. При внесении тройной дозы азота в комбинации с фосфором и калием на фонах с интегрированной и интенсивной защитой растений отмечены лучшие показатели по качеству.

3. Умеренное использование химических средств защиты растений повышает продуктивность севооборота на а интенсивное на Ч$Ц2> М. При совместном использовании эффективность минеральных удобрений и средств защиты растений возрастает, что подтверждается приведенными в тексте уравнениями регрессии.

4. Применение минеральных удобрении усиливает процесс разложения лигнина в 1,2- 1,4 раза. Интенсивное использование средств химической защиты растении подавляет активность этого процесса в 1.1 - 1,Зраза.

5. Положительный баланс по азоту, благоприятный по фосфору ( интенсивность баланса 100 - 120, 60 - 80%) достигается па вариантах с наибольшей продуктивностью.

6. При систематическом применении повышенных доз азотных удобрений в севообороте не установлено загрязнение продукции нитратами, в то же время отмечена тенденция накопления минерального азота в нижних горизонтах профиля почвы (до 100 см),

7. Не обнаружено загрязнение почвы и продукции тяжелыми металлами до уровня превышающего ПДК при умеренном применении минеральных удобрений.

8. Наилучшие экономические и энергетические показатели установлены для вариантов с внесением азотных удобрении в дозе N72. Но с учетом обеспечения положительного баланса элементов питания, сохранения и экологической безопасности агроэкосистем, оптимальным следует считать внесение минеральных удобрений в дозе 1Ч107Р27К42, при этом окупаемость удобрений составляет 6,2; 6,8; 5,1 кг/кг з.е., на один рубль дополнительных затрат получается 2,32 рубля.

Практические предложения

Для получения планируемой продуктивности севооборота в среднем за год 30-35 ц/га з.е. с оптимальной экономической целесообразностью, на выщелоченных черноземах Поволжья достаточно внесение азотных удобрений в среднем за севооборот в дозе N72 (озимая рожь N120, кукуруза N80, яровая пшеница N90, ячмень N60, овес N80) на фоне интегрированной защиты растений.

Для формирования оптимального баланса питательных веществ в черноземной почве и получения програмируемых урожаев необходимо увеличение доз внесения минеральных удобрений в севообороте в среднем за год N107Р27К42 и ^07Р47К125.

Работы опубликованные по теме диссертации

1. Сатаров Г. А., Дюмаева Н.А, Эффективность использования минеральных удобрений при производстве зерна. Информационный листок УЦНТИ 1995 2с.

2. Сатаров Г.А.,Дюмаева H.A. Оптимизация минерального ритания и своевременная надежная защита растений - путь решения проблемы производства высококачественного продовольственного зерна. Материалы научно методической конференции Саратовского ИПКА. Саратов 1995 4-6 с.

3. Дюмаева H.A. Методическое пособие для проведения ЛПЗ по теме:"Расчет доз минеральных удобрений и составление системы удобрений в севообороте". Материалы УИПКА 1993 15с.

4. Немцев Н.С., Сатаров Г.А., Карпович Г.И., Дюмаева H.A. Мероприятия по повышению эффективности производства продукции земледелия. Методическое пособие. Ульяновск 1995 22с.

5. Сатаров Г.А., Дюмаева H.A. Изменение урожайности и содержания тяжелых металлов в основной и побочной, продукции яровой пшеницы под влиянием минеральных удобрений. Доклады Российской академии с.х наук. 1996 N4 32-34с.

6. Галиакберов А.Г., Дюмаева H.A. Методические указания для выполнения самостоятельной работы по теме:"Сравнительная оценка эффективности севооборотов по продуктивности и влиянию на плодородие почв". Ульяновск 1997 24с.

Результаты исследований апробированы и доложены на международной конференции Географической сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами по проблеме:"Повышение плодородия почв в современном земледелии с использованием удобрений и ресурсосберегающих технологий возделывания с.х культур" Л 8-22 марта 1996г.

Отпечатано на ксероксе отдела ТСО Ульяновского института переподготовки кадров и агробизнеса.Тираж 100 экз.