Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агроэкологическая оценка комплексного применения средств химизации при возделывании овса на дерново-подзолистой песчаной почве в условиях радиоактивного загрязнения

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Агроэкологическая оценка комплексного применения средств химизации при возделывании овса на дерново-подзолистой песчаной почве в условиях радиоактивного загрязнения"

На правах рукописи

Суделовская Алла Васильевна

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОМПЛЕКСНОГО ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ОВСА НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПЕСЧАНОЙ ПОЧВЕ В УСЛОВИЯХ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Специальность: G6.01.04 - агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Брянск-2011

4849550

Работа выполнена в ГНУ «Новозыбковская государственная сельскохозяйственная опытная станция Всероссийского научно-исследовательского института люпина»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Шаповалов Виктор Федорович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Малявко Галина Петровна доктор сельскохозяйственных наук, профессор Прищеп Николай Иванович

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Орловский государственный

аграрный университет»

Защита состоится « 25 » мая 2011 года в 14 час. на заседании диссертационного совета Д 220.005.01 при ФГОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 243365, Брянская обл., Выгонич-ский район, с. Кокино, Брянская ГСХА, корпус 4, конференц-зал.

Автореферат разослан «25» апреля 2011 г.

Объявление и автореферат размещены на сайте:^лг\уЛ^81га.сот.

Просим принять участие в работе Совета или прислать отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор с.-х. наук, профессор

А.В. Дронов

Актуальность темы

Современное зерновое производство Российской Федерации стоит перед весьма сложной задачей — обеспечить устойчивый рост продуктивности и качества зерна на фоне ресурсосбережения, снижения уровня технического и антропогенного загрязнения окружающей среды и произведенной продукции.

В условиях дерново-подзолистых песчаных почв Нечерноземной зоны России овес является важной продовольственной и фуражной культурой. А одним из основных резервов увеличения его урожайности и улучшения качества является повышение эффективности использования удобрений и химических средств защиты растений. Это вызывает необходимость поиска принципиально новых научных решений стабилизации производства зерна с учетом ресурсного обеспечения отечественного товаропроизводителя и радиоактивного загрязнения почв юго-западной части Нечерноземной зоны России вследствие глобальной аварии ка Чернобыльской АЗС.

Для формирования максимально возможного урожая овса высокого качества крайне важно изучение более широкого набора доз органических и минеральных удобрений и практического применения наиболее эффективных из них. Поэтому изучение и выявление оптимальных доз и сочетаний удобрений в комплексе с другими средствами химизации, одновременно обеспечивающих максимальную урожайность овса, высокое качество и экономическую эффективность в условиях радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий весьма актуально.

Нель и задачи исследований

Целью исследований являлось обоснование рациональной системы удобрений и химических средств защит растений на урожайность и качество зерна овса в условиях техногенного загрязнения дерново - подзолистых песчаных почв.

В задачи исследований входило:

1. Изучить влияние системы удобрения в комплексе с химическими средствами защиты растений на формирование высокой урожайности зерна овса;

2. Исследовать влияние различных систем удобрений и химических средств защиты растений на качество зерна овса;

3. Оценить роль удобрений и химических средств защиты растений в снижении накопления радионуклидов в зерне овса;

4. Определить засоренность посевов овса, в зависимости от применяемых агрохимических средств;

5. Изучить влияние различных систем удобрения овса на миграцию биогенных элементов по профилю дерново - подзолистой песчаной почвы;

6. Дать экономическую оценку изучаемых агроприемов при возделывании овса в плодосменном севообороте.

Научная новизна

В условиях радиоактивного загрязнения дерново - подзолистых песчаных почв юго - запада Нечерноземной зоны России (Брянская область) впервые раз-

работала системы удобрения в комплексе с химическими средствами защиты растений, позволяющие в значительной мере повысить урожайность, качество урожая и снизить накопление радионуклидов в основной продукции овса.

Основные положения, выносимые на защиту;

1. Действие удобрений и химических средств защиты растений на величину урожая зерна овса в условиях радиоактивного загрязнения окружающей среды..

2. Сравнительная оценка систем удобрения овса по их влиянию на качество продукции и поступление радиоцезия в урожай.

3. Экономическая эффективность применяемых агрохимических средств овса в плодосменном севообороте.

Практическая значимость работы

Экспериментальными исследованиями в полевых опытах установлены оптимальные дозы органических и минеральных и удобрений в сочетании с химическими средствами защиты растений, что позволяет получать высокий урожай овса с накоплением 137Св в размерах, соответствующих санитарно-гигиеническим нормативам, лучшие варианты рекомендованы для широкого внедрения в сельскохозяйственное производство.

Реализация результатов исследований

Результаты работы прошли производственную проверку в экспериментальном хозяйстве Новозыбковская государственная сельскохозяйственная опытная станция ВНИИ люпина в 2006-2007 гг. Наиболее эффективные системы удобрения включены в рекомендации производству по возделыванию овса в условиях радиоактивного загрязнения почв.

Апробация работы

Результаты исследований были доложены и обсуждены на научно -практической конференции «Чернобыль - 20 лет спустя» (Брянск - 2005 г.), международных научно - практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых Брянск - 2006, 2007, 2008 гг., на заседании кафедры растениеводства и общего земледелия Брянской ГСХА (2007-2009 гг.)

Публикации

По материалам исследований опубликовано 6 статей, одна из которых в рецензируемом журнале из перечня ВАК (Агрохимический вестник, 2007).

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 178 страницах компьютерного текста, включая 30 таблиц, 5 рисунков, 44 приложения. Состоит из введения, обзора литературы, результатов исследований, выводов, списка литературы, предложений производству. Список литературы включает 265 наименования, в том числе 18 на иностранном языке.

Место и методика проведения исследований

Полевые исследования по изучению влияния различных систем удобрений и пестицидов на урожайность и качество овса проводили на дерново-подзолистой песчаной почве в полевом стационарном опыте Новозыбковской государственной сельскохозяйственной опытной станции ВНИИ люпина. Длительный полевой опыт развернут в четырех полях плодосменного севооборота со следующим чередованием культур: картофель, овес, люпин на зеленый корм, озимая рожь. Опыт проводится в 4-х кратной повтсрностн. Расположение вариантов в опыте систематическое.

Схема опыта:

1. Контроль

2. Последействие навоза 80 т/га

3. Последействие навоза 40 т/га+ К55Р2оК5о

4. ^5Р2оК50

5. Г^цоР^оКюо

6. ^яРвоКцо

7. Последействие навоза 40 т/га+ ^5Р20К50 + пестициды

8. N5^29X50+пестициды

9. МпоР4оК,оо + пестициды

10. ^165Р()0К15(,+ пестициды

В качестве органического удобрения применяли подстилочный навоз крупного рогатого скота с содержанием ,37Сб 890 Бк/кг. Химический состав навоза: влаги в среднем 77,2 %, азота - 0,53; фосфора - 0,25; калия -0,57%. Минеральные удобрения: аммиачная селитра, суперфосфат двойной гранулированный, калий хлористый.

Система защиты растений овса предусматривала применение следующих пестицидов: против сорняков - диален, 50 % в. р. - 1,6 кг/га, в фазу кущения, против болезней - байлетон, 25 % с. п. 0,6 кг/га, в фазу выхода растений в трубку, прошв вредителей - децис, 25 % с. п. 3,0 кг/га, в фазу колошения растений овса.

Почва опытного участка дерново-подзолистая песчаная, развивающаяся на мощных древне - аллювиальных песках. Агрохимические показатели пахотного слоя почвы перед закладкой опыта были следующие: содержание органического вещества (по Тюрину) 2,4-2,5; рН^евос - 6,74-6,95: Нг (гидролитическая кислотность) - 0,58-0,73мг-экв. на 100 г; сумма поглощенных оснований 7,18-16,88 мг-экв. на 100 г почвы; содержание подвижных Рг05 и К20 (по Кирсанову) соответственно - 38,5-51,0 и 6,9-11,7 мг на 100 г почвы. Плотность загрязнения почвы цезием - 137 колебалась в пределах 526-666 кБк/м2. Площадь делянок 90 м2, учетная - 70 м2.'

Методы исследования

Агротехника возделывания овса сорта Скакун общепринятая для данной зоны.

Полевые и лабораторно-аналитические исследования вьгаолняли по методикам, рекомендованным для легких дерново-подзолистых почв в длительных опытах с удобрениями: «Методические указания по проведению исследований в длительных опытах с удобрениями» М.: ВИУА, 1983, 1985.

Влажность почвы определяли по фазам развития овса весовым методом. Нитратный азот в почве под овсом - ионометрически.

Почвенные образцы отбирали в полевых условиях по фазам развитая растений на глубину 0-60 см. Одновременно отбирали растительные образцы с тех же делянок. При уборке урожая отбирали растительные образцы конечной продукции, которые высушивали при температуре 105°С. Учет урожая проводили сплошным по деля ночным методом. Овес убирался комбайном СК-5 «Нива».

Определение N-N03 в растительных и почвенных образцах проводили с помощью иономера И-130, обменных форм калия (К20) на пламенном фотометре ПАЖ-2.

Содержание радионуклида l37Cs в растительных и почвенных образцах определяли с помощью гамма-спектрометра «Гамма-1С».

В качестве дополнительных исследований проводили учет сорняков, а также исследовали растительные образцы овса на наличие тяжелых металлов.

При определении концентрации радиоцеция в растительных и почвенных образцах и тяжелых металлов руководствовались следующими методиками: «Методические указания по определению естественных радионуклидов в почвах и растениях». М., 1985. «Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства» М.: ЦИНАО, 1992.

Для агрохимической характеристики почвы определяли ряд основных показателей: органическое вещество по Тюрину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26.213-84),величина рН солевой вытяжки - ионометрическим методом (ГОСТ 24483-85), гидролитическую кислотность по Каппену в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26.213-84), сумму поглощенных оснований по Каппену (ГОСТ 2782-88),степень насыщенности основаниями расчетным методом, обменные формы фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26212-84).

Экономическую эффективность изучаемых приемов рассчитывали по нормативам затрат труда и средств, отраженных в технологических картах.

Статистическую обработку полученных результатов проводили по Б.А. Доспехову с использованием компьютерной программы «Stat» разработанной в ВИУА.

Для характеристики влагообеспеченносги обычно используют гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК). При ГТК меньше единицы условия засушливые, меньше 0,5 - сильно засушливые. В годы проведения исследований (2005-2007 гг.) метеорологические условия вегетационных периодов различались по количеству выпавших осадков и температуре воздуха, что определило в значительной степени уровень урожая овса в опыте. Погодные условия 2006 года характеризовались в целом как благоприятные для

роста и развития овса, неблагоприятными были2005 и 2007 годы, о чем свидетельствует ГТК. представленный на рис. 1.

[ « 2005 год —■— 2006 год - -4- -2007 год —у. -Среднемноголоние значение |

1-маргг, 2-апрель, 3-май, 4-июнь, 5-икмь, 6-август, 7-сентябрь

Рисунок 1 - Динамика гидротермического коэффициента по годам и среднемноголетняя

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влажность почвы под овсом в течение вегетационного периода определялась количеством и периодичностью выпадения атмосферных осадков.

В течение трех лет проводились наблюдения за динамикой содержания нитратного азота в период вегетации от всходов до восковой спелости. Установлено, что содержание нитратного азота находится в прямой зависимости от доз внесенного минерального азота, а его миграция по почвенному профилю - от интенсивности и количества атмосферных осадков. Периодическое выпадение атмосферных осадков способствовало повышению влажности почвы и протеканию процесса миграции нитратов с почвенной влагой.

Содержание обменного калия под растениями овса в слое почвы 0-60 см в течение вегетационного периода в условиях проводимого эксперимента

определялось условиями увлажнения почвы и системой удобрения.

Влияние средств химизации на урожайность овса

Результаты исследований свидетельствуют, что урожайность зерна овса на контрольном варианте в значительной степени определялась уровнем естественного плодородия почвы полевого опыта и погодными условиями (табл. 1). Самая низкая урожайность зерна овса (4,8 ц/га) получена в засушливом 2007 го-

ду. В среднем, за 3 года исследований на контроле она составила 5,5 ц/га.

Применение подстилочного навоза КРС в дозе 80 т/га, непосредсгаен-но под первую культуру севооборота, картофель, оказало положительное влияние на урожайность зерна овса, прибавка составила + 3 Д ц/га.

Урожайность овса в варианте с последействием 40 т/га+ ^^го^оло годам исследований колебалось в пределах от 10,8 до 16,4 ц/га, составляя, в среднем, 14,3 ц/га. Прибавка урожая в этом варианте составила 8,8 ц/га, что указы-. вает на более высокую эффективность сочетания органических и минеральных удобрений.

Таблица 1 - Влияние системы удобрения и химических средств защиты растений на урожайность зерна овса, ц/га

Вариант 2005 2006 2007 Средне« Прибавка

к контролю от пестицидов

Контроль 5,6 6,2 4.8 5,5

Последействие навоза 80 т/га 8,1 10,0 8,0 8,7 + 3,2 -

Последействие навоза 40 т/га+ ^55?20К50 15,8 16,4 10,8 143 + 8,8 -

^55^20^50 17,7 10,4 10,5 12,9 + 7,4 -

»»„АоК,«, 22,4 18,7 12,9 18,0 + 12,5 -

^б5РбоК]50 22,6 18,5 10,7 17,2 + 11,7 -

Последействие навоза 40 тУга+ К55Р2оК5о+ пестициды 25,7 23,3 18,5 22,5 + 17,0 + 8,2

К55Рг0К50+пестициды 20Д 15,1 12,1 15,8 + 10.3 + 2,9

^оР-юЬчоо+ПеСГИЦИДЫ 27,3 19,2 15,4 20,6 + 15,1 + 2,6

?*165Р60К,50+ пестициды 27,6 22,9 15,6 22,0 + 16,5 + 4,8

НСР0-5, ц/га 1,9 2,2 1,54

Внесение минеральных удобрений в дозе ^5Р2оК5о способствовало повышению урожайности овса по сравнению с контролем почти в 2 раза. Увеличение дозы минеральных туков до ИпоР^юо (2№К) повышало урожайность зерна овса по сравнению с контролем на 12,5 ц/га. Внесение повышенной дозы Н^зРбоКио (ЗЫРК) в среднем за годы исследований не способствовало росту урожайности. Повышенные дозы удобрений оказывают депрессирующее действие на урожайность зерна овса при недостатке почвенной влаги.

Химические средства защиты растений положительно влияли на урожайность овса. В среднем за годы исследований прибавки урожая зерна овса от применения химических средств защиты растений в комплексе с удобрениями по вариантам опыта составляли от 2,6 до 8,2 ц/га.

Самая высокая прибавка от пестицидов получена по органоминераль-ной системе удобрения в комплексе с пестицидами и составила 8,2 ц/га.

Содержание и вынос элементов питания урожаем зерна овса Влияние удобрений в целом положительно сказалось на уровне содержания всех элементов питания в зерне овса. Органические, органоминеральные удобрения и последовательно возрастающие дозы минеральных удобрений достоверно повышали содержание элементов питания относительно контроля (табл. 2).

Таблица 2- Содержание элементов питания в зерне овса в среднем за 2005 - 2007 годы (%)

Варианты Содержание, %

N р2о5 К20

Контроль 1,66 0,73 0,56

Последействие навоза 80 т/га 1,87 0,77 0,61

Последействие навоза 40 т/га +К55Р2оК5о 2,01 0,78 0,62

^АоК» 1.96 0,79 0,61

М„оР4оК1(Ю 2,06 0,82 0,65

Н|65Рб0К|50 2,17 0,83 0,66

Последействие навоза 40 т/га +Ы55Р2оК5о+ пестициды 1,98 0,80 0,63

+Ы55Р20К50+ пестициды 2,05 0,79 0,63

ЫпоР^оо + пестициды 2,05 0,83 0,65

^«РеоКио + пестициды 2,18 0,84 0,69

Величина выноса элементов питания определялась уровнем урожая зерна овса и в определенной степени зависела от содержания этих элементов в зерне.

В среднем за три года исследований вынос азота по вариантам опыта колебался от 9.3 до 46,7 кг/га, фосфора от 4,1 до 18,6 кг/га, калия от 3,0 до 14,7 кг/га (табл. 3).

Таблица 3 - Вынос элементов питания урожаем зерна овса в среднем за 2005 - 2007 годы (кг/га)

Варианты Вынос, кг/га

N Р2О5 К20

Контроль 9,3 4,1 3,0

Последействие навоза 80 т/га 16,6 6,7 5,3

Последействие навоза 40 т/га +Н55Р2оК5о 29,0 11,3 8,6

К55Р20К50 23,7 10,3 7,8

N1 юРдоК.оо 35,6 14,9 11,3

М|65РбоК15о 35,9 14,5 11,0

Последействие навоза 40 т/га +М55Р2оК5о+ пестициды 44,3 18,1 13,9

+^5Р2оК5о+ пестициды 30,9 12,5 9,7

И, 10Р40К100 + пестициды 40,0 ш 13,2

^65РбоК15о+ пестициды 46,7 18,6 14,7

Наибольшее количество макроэлементов потреблялось по минеральной системе с повышенными дозами NPK. при этом следует отметить положительное действие комплексного применения средств химизации, хота оно было слабее действия удобрений и носило косвенный характер.

Влияние средств химизации на качество зерна овса

Результаты наших исследований свидетельствуют, что уровень концентрации белка в зерне овса определялся как погодными условиями вегетационных периодов, так и условиями минерального питания. Пестициды оказывали слабое влияние на изменение содержания бежа в зерне овса.

Подстилочный навоз КРС в дозе 80 т/га, внесенный непосредственно под первую культуру севооборота, оказал положительное влияние не только на увеличение урожайности овса, но и на содержания сырого белка. Применение минеральных удобрений в дозе NiesPeoKiso способствовало увеличению содержания белка в зерне овса на 0,7 % по сравнению с кошролем. При обработке посевов средствами химической защиты растений в вариантах с органомине-ральной и минеральной системами удобрений также наблюдается повышение содержания белка. Наибольшее содержание сырого белка в зерне овса среднем за три года 13.5 % по сравнению с кошролем было получено в варианте с применением минеральных удобрений в дозе N165P6oK15o+ пестициды (рис. 2).

-•-2005 Г - -2006 Г--*--2007 Г —Уё - Среднее за 3 года

%8]

16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 -О -

1 23456769 10 Варианты опыта

Рисунок 2 - Содержание белка в зерне овса в зависимости от применения средств химизации

В условиях обильного азотного питания важную роль в снижении содержания нитратов в растениях играют фосфор и калий. Калий повышает активность нитроредуктазы и, способствуя синтезу углеводов и органических кислот, оказывает косвенное влияние на интенсивность связывания нитратов в органические вещества.

Содержание нитратов в зерне овса также различалось по годам исследований, самое высокое наблюдалось в 2007 году, но не превышало установленного ПДК для продовольственного зерна 93 мг/кг (Воробьев и др.,1980). Наименьшее содержание получено в 2006 году. В среднем за три года исследований содержание нитратов в зерне овса колебалось по вариантам опыта от 56 до 78 мг/кг (рис. 3). Последовательное увеличение дозы азота в составе №К приводило к повышению содержания нитратов. Применение пестицидов не оказало влияния на повышение содержания нитратов в зерне овса. В целом содержание нитратов не превышало установленного ПДК.

мг/кг

-®-2005 г. -в—г 2006 г. - -2007 г. —х— Среднее по годам

Варианты опыта

Рисунок 3 - Влияние комплексного применения средств химизации на содержание нитратов в зерне овса

Влияние систем удобрения и химических средств защиты растений на выход крупы и плёнчатость зерна овса

Самая высокая плёнчатость зерна овса получена в 2006 году по сравнению с 2005 и 2007 годами, что, по-видимому, связано с погодными условиями вегетационных периодов этих лет. В среднем за три года самая высокая плёнчатость (23,51%) получена в контрольно варианте, органические и органоминеральные удобрения в последействии снижали плёнчатость зерна овса (табл. 5). Наибольшее влияние на ее снижение отмечено по вариантам с применением средней (МцоР-юКюо) и повышенной дозы (Ин^Р^К^о). В этих вариантах получена более высокая урожайность с более крупным и выравненным зерном, что и обусловило снижение пленчатости. Комплексное применение средств химизации способствовало повышению урожайности зерна

овса и, как следствие, снижению пленчатости. Самая низкая пленчатость в среднем за три года (21,22 %) получена в варианте Г^кРюКцо.

Таблица 4 - Влияние удобрений и пестицидов на пленчаггость зерна овса, %

Вариант 2005 2006 2007 Среднее

Контроль 23.20 23,92 23,43 23,51

Последействие навоза 80 т/га 21.24 22,80 21,67 21,90

Последействие навоза 40 т/га+ К^Р^К» 21,47 23.20 21,29 21,99

^РгоКзд 22,62 23,18 21,05 22.28

МпоРадКюо 22,60 21,81 20,87 21,76

М|65Рб<>К.150 21,50 21,81 20,35 21,22

Последействие навоза 40 т/га+ К55Р2оК5о + пестициды 22,89 23,21 20,47 22,19

^РгоКзо+пестициды 22,87 23,40 20,98 22,42

N110Р40К,00+пестициды 22,82 22,52 20,27 21,87

К165РбоК15о+ пестициды 21,48 22,84 20,25 21,52

НСР0.5, ц/га 0,39 1,97 0,80

Выход крупы в годы проведения опытов колебался от 48,04 до 55,80 % в зависимости от погодных условий и системы удобрения (таблица5). В среднем за три года выход крупы по вариантам опыта варьировал от 49,47 % до 54,20 %. Наибольшее влияние на выход крупы оказали минеральные удобрения с повышенной дозой И^РбоК^о как при отдельном внесении, так и в комплексе с пестицидами (54,20%).

Таблица 5- Влияние удобрений и пестицидов на выход крупы зерна овса, %

Вариант 2005 2006 2007 Среднее

Контроль 50,25 48,04 50,11 49,47

Последействие навоза 80 т/га 51,42 51,42 51,25 51,36

Последействие навоза 40 т/га+ ^АоК» 53,54 52,27 53,95 53,25

Н55Р2оК50 52,70 49,46 51,81 51,32

N„<№,00 53,45 51,87 52,82 52,71

МШРб0К,50 54,55 54,18 53,86 54,20

Последействие навоза 40 т/га+ Ы55Р2оК5о+ пестициды 52,94 53,01 54,12 53,36

^ЛоК^о + пестициды 52,66 50,23 51,47 51,45

N110Р40К100 + пестициды 55,80 52,50 54,29 54,20

Ы165РбоК,5о+ пестициды 54,26 50,63 54,52 53,14

НСРо.* Ц/га 1,61 0,61 1,54

Содержание тяжелых металлов в урожае зерня овса

Нашими исследованиями установлено, что содержание тяжелых металлов в зерне овса не превышало ПДК по концентрации кадмия ни в одном из вариантов опыта и составило 0,004 - 0,007 мг/кг (табл. 6). Удобрения и пестициды практически не оказали влияния на содержание этого тяжелого металла в зерне овса.

Содержание цинка в зерне овса изменялось от 5,42 до 9,33 мг/кг сухого вещества и не превышало ПДК ни в одном варианте. Изучаемые системы удобрений и средства защиты растений способствовали снижению концентрации Zn в зерне овса.

Предельно допустимый уровень для свинца в продукции растениеводства не должен превышать 0,5 мг/кг. В наших исследованиях содержание РЬ находилось на уровне 0,05 - 0,15 мг/кг. Наибольшее содержание РЬ отмечено в контрольном варианте. Изучаемые системы удобрений и химические средства защиты растений способствовали снижению поступления свинца в урожай овса по сравнению с контролем в 1,4 — 3,0 раза.

Таблица 6 - Содержание тяжелых металлов в зерне овса в зависимости от системы удобрения, мг/кг (2005 -2007 гг.)

Вариант Овес (зерно)

Си РЬ Zn Cd

Контроль 3,22 0,15 9,33 0,004

Навоз 80 т/га 2,74 0,15 8,33 0,006

Последействие навоза 40 т/га+ N55? 20К5О 2,15 0,11 6,91 0,004

2,23 0,07 6,19 0,005

МиоРдоК.оо 1,86 0,06 5,42 0,005

^1б5р6оК|Я) 1,59 0,08 5,54 0,005

Последействие навоза 40 т/га+ Ы5,Р,оК5о + пестициды 2,13 0,13 9,01 0,007

^55?2оК50 + пестициды 1,72 0,09 8,56 0,004

N1 юР^юо + пестициды 1,74 0,06 8,03 0,006

М165Р60К15о+ пестициды 1,84 0,05 6,59 0,006

ПДК, мг/кг 5,0 0,5 10,0 0,03

Содержание Си в зерне овса не превышало ПДК. Следует также учитывать, что при использовании зерна овса на кормовые цели МДУ для цинка составляет 100 а для меди - 30 мг/кг (Тяжелые металлы в системе почва -раст. - удобрен..., 1997, 1999). Следовательно, использование зерна овса на кормовые и пищевые цели не имеет ограничений.

Влияние систем удобрения и химических средств защиты растений на накопление 137Ся урожаем овса

Одним из важнейших факторов деградации экологических систем юго-запада Нечерноземной зоны, включая Брянскую область, является их загрязнение радионуклидами, поступление которых из почв в растениеводческую продукцию в значительной степени определяется комплексом факторов включающих типы почв, гранулометрический состав, вид растений, уровень плодородия, погодно-климатические условия и т.д.

Система применения защитных мероприятий должна быть комплексной и разрабатываться на основе радиологического, агрохимического и почвенного обследований с учетом качественного состояния почв (Маркина, 2003; Аверин, 2004; Прудников, 2005; Белоус, 2011)

Таблица 7 - Влияние средств химизации на содержание и коэффициент накопления 137Сз в зерне овса (2005 -2007 гг.)

Варианты 2005 г 2006 г 2007 г среднее

137Сз Бк/кг Кн п*10"2 ,37С8 Бк/кг Кн п*10~2 тСз Бк/кг Кн п*10"2 137Сз Бк/кг Кн п*10"2

Контроль 51 2,8 50 3,5 33 1,8 45 2,7

Навоз 80 т/га 35 2,1 38 2,6 33 2 35 2,2

Последействие навоза 40 т/га+- Ы^РмКзо 28 1,7 31 2,2 29 1.7 29 1,9

1^55Р20К30 44 2,5 46 2.6 24 1,3 38 2,1

^,оР4оК10() 44 2,3 41 2,3 23 1,2 36 1,9

1^165Р«)К150 29 1,4 29 1,7 26 1,3 28 1,5

Последействие навоза ^40 тЛ-г«- И^го^о+ пестициды 28 1,6 31 1,8 24 1,4 28 1,6

НиРаКян пестициды 40 2,1 44 1,8 22 1,2 35 2

К110Р40К100 + пестициды 30 1,6 22 1 18 0,9 23 1,2

1^165Р«оК]5о + пестициды 20 1,1 20 и 22 1,2 21 1,2

НСР05. Бк/кг 15 10 3

Овес способен накапливать радионуклиды в большем количестве, чем другие зерновые культуры. Результаты наших исследований выявили, что в зависимости от применения средств химизации содержание цезия-137 в зерне овса колебалось в среднем по вариантам опыта от 21 до 45 Бк/кг. Самая высокая концентрация радиоцезия (45 Бк/кг) отмечена на контрольном варианте. Как органические так и минеральные удобрения снижали поступление Сб из почвы в зерно овса. Наибольшее и достоверное снижение поступления цезия-

137 по сравнению с контролем отмечено в вариантах со средней (МпоЕюКмо) и повышенной (И^боКио) дозами №К в комплексе с пестицидами, при этом коэффициент накопления цезия-137 в урожае зерна овса на этих вариантах по сравнению с контролем снижался с 2,7 до 1,2, то есть практически в 2,25 раза.

Зерно овса, полученное на всех изучаемых вариантах опыта, включая контрольный по содержанию в нем '"Се пригодно на пищевые и кормовые цели без ограничений.

Засоренность посевов овса в зависимости от применения различных систем удобрения и комплекса химических средств защиты растений

Проведенными исследованиями установлено, что видовой состав, численность и масса сорных растений в посевах овса зависели от системы удобрения и применяемых средств защиты растений.

Таблица 8 - Засоренность посевов овса в зависимости от применяемых средств химизации (среднее за три года)

Вариант Количество сорных пасте ний, шт/мг Воздушно-сухая масса г/м2

однолетних многолетних всего

Контроль 104 2 106 7.6

Навоз 80 т/га 85 2 87 5,8

Последействие навоза 40 т/га+ Н55Р20К50 68 1 69 8,6

Г^^РолЮп 63 2 65 7,9

ИпоРдоК.оо 68 1 71 9,3

N165^60^150 63 1 64 8,0

Последействие навоза 40 т/га+ ^55^гоК5о+ пестициды 59 - 59 5,3

^РгоКзо + пестициды 63 - 63 6,0

N110Р40К100+пестициды 47 - 47 4,7

М1б5РбоК15о+ пестициды 51 - 51 4,9

Количество сорных растений за три года исследований по вариантам опыта колебалось от 47 шт/м2 до 106 шт/м2. Максимальное количество сорных растений отмечено на контрольном варианте и варианте с органической системой удобрения (последействие навоза 80 т/га) - 85 - 108 шт/м2, сухая биомасса составила - 5,8 -7,6 г/м2. По мере усиления фона питания и применения пестицидов возрастает конкурентоспособность овса. Общее количество сорных растений в вариантах опыта 2ЫРК и 3№К в сочетании с пестицидами уменьшалось и составило 47-51 шт/м2 соответственно, а их воздушно-сухая масса снизилась с 6,0 до 4,7 г/м2.

Таким образом, при возделывании овса в плодосменном севообороте создаются необходимые предпосылки для благоприятного фитосанитарного состояния посевов. Комплексное применение средств химизации повышает конкурентную способность овса, способствует снижению засоренности посева.

Экономическая эффективность возделывания овса

Расчет экономической эффективности выполнен на основе технологических карт, исходя из фактического уровня цен на продукцию (зерно) и материально-технические ресурсы, сложившиеся за годы исследований (табл. 9).

Таблица 9 - Экономическая эффективность применения средств химизации при возделывании овса (сорта Скакун) в среднем за 2005-2007 гг.

Показатель Варианты

контроль после действие навоза 80 т/га последействие навоза 40 т/га + ЮТК ЮТК 2ИРК ЗОТК. последействие навоза 40 т/га + 1 №К +пести циды 1 ОТК+пестициды 2 ЫРК+пестициды 3 ЫРК+пестициды

Урожайность, ц/га 5,5 8,7 14,3 12,9 18,0 17,2 22,5 15,8 20,6 22,0

Прибавка урожая, ц4а - 3,2 8,8 7,4 12,5 П,7 17,0 10,3 15,1 16,5

Стоимость валовой продукции, руб/га 1650 2610 4290 3870 5400 5160 6750 4740 6180 6600

Стоимость прибавки урожая, руб/га - 960 2640 2220 3750 3510 5100 3090 4530 4950

Производственные затраты всего, руб. 1936 2120 2954 2954 3908 4796 3259 3170 4130 5056

Дополнительные производственные затраты, руб./га - 184 1018 ¡018 1972 2860 1323 ¡234 2134 3120

Себестоимость урожая, руб./ц 351,8 243,6 206,6 289,0 217,0 278,0 144,8 200,4 201,0 230,0

Чистый доход, руб./ц -286 490 1336 916 1492 364 3491 1570 2050 1544

Рентабельность производства, % -14.7 23,1 45,2 31,0 38,2 7,5 107,1 50,6 49,6 30,5

Закупочная цена 1 ц 300 руб.

Наибольшая прибавка - 17 ц/га и максимальный чистый доход 3491 руб./ц получен по органоминеральной системе удобрений в комплексе с химическими средствами защиты растений. Рентабельность в этом варианте составила 101,7%. По мере увеличения вносимых доз минеральных удобрений и химических средств защиты растений себестоимость продукции повышалась, чистый доход и рентабельность снижались. Это связано с ростом производственных затрат, значительную часть которых занимает стоимость минеральных удобрений и химических средств защиты растений

Наименее эффективной по величине чистого дохода с одного гектара и уровню рентабельности оказалась минеральная система с повышенной (ЗОТК) дозой, как при отдельном внесении, так и в комплексе с химическими средствами защиты растений.

выводы

1. На основании полевых опытов и лабораторных исследований по изучению влияния удобрений и химических средств защиты растений на на урожайность и качество зерна овса, возделываемого в плодосменном севообороте на радиоактивно загрязненной дерново-подзолистой песчаной почве экспериментально доказано и теоретически обосновано интегрированное использование средств химизации в практических целях. Наиболее эффективной по влиянию на урожайность зерна овса является органоминеральная (последействие навоза 40 т/га + М^РгоК^о) система удобрения в комплексе с пестицидами. В среднем за три года прибавка урожая зерна на этом варианте составила 17,0 ц/га.

2. Содержание питательных веществ в урожае овса в зависимости от погодных условий и действия агрохимических средств колебалось в среднем за годы исследований от 1,16 до 2,18 % азога, от 0,73 до 0,84 % фосфора и от 0,56 до 0,69 % калия. Величина выноса элементов питания определялись как уровнем урожаев овса и в определенной степени зависела от процентного содержания элементов питания в зерне. Вынос азота по вариантам опыта составил 9,3 - 46,7 кг/га, фосфора 4,1 - 18,6 кг/га, калия 3,0 -14,7 кг/га. Наибольшее количество элементов питания овса потреблялось по минеральной системе удобрения с повышенной дозой ИРК в комплексе с пестицидами.

3. Влажность почвы под овсом в течение вегетационного периода определялась количеством и периодичностью выпадения атмосферных осадков. Период времени от молочной до восковой спелости овса характеризовался как период с достаточным увлажнением. В этот период запасы влаги в пахотном слое 0 - 60 см составляли от 43,9 до 60,1 мм.

4. Миграция нитратов по почвенному профилю находилась в прямой зависимости от количества почвенной влаги. Периодическое выпадение атмосферных осадков способствовало повышению влажности почвы и протеканию процесса миграции нитратов с почвенной влагой.

5. Содержание обменного калия в почвенном профиле под овсом в течение вегетационного периода в условиях проводимого эксперимента определялось условиями увлажнения почвы и системой удобрения.

6. Последовательное увеличение дозы азота в составе МРК приводило к повышению содержания нитратов в зерне овса. Самое высокое содержание нитратов отмечено в варианте с повышенной дозой (ИРК) Ьм^РбоКш как при отдельном внесении, так и в комплексе с пестицидами. Наибольшее содержание сырого белка в зерне овса 13,5 % по сравнению с контролем было отмечено в варианте с применением минеральной системы удобрений в дозе ^ббРбоКш в комплексе с пестицидами, при этом, получен наибольший сбор белка с 1 га.

7. Применение изучаемых систем удобрения позволяет получать продукцию, не превышающую ДУ по содержанию тяжелых металлов (Си, РЬ, 7л, Сф. Концентрация тяжелых металлов в зерне овса ниже нормативного по ГОСТу ДУ.

8. Как органические так и минеральные удобрения достоверно снижали поступление 137Св из почвы в зерно овса. Наибольшее и достоверное снижение содержания цезия-137 по сравнению с контролем отмечено в вариантах с минеральной системой удобрений в комплексе с пестицидами.

9. При возделывании овса в плодосменном севообороте создаются необходимые предпосылки для благоприятного фитосанитарного состояния посевов. Комплексное применение средств химизации, своевременное и качественное выполнение технологических операций повышает конкурентную способность овса, способствует снижению засоренности посева близкую к экономическому порогу вредоносности и повышению урожайности.

10. Наибольший чистый доход 3491 руб/га получен по органомине-ральной системе удобрения в комплексе с химическими средствами защиты растений (последействие навоза 40 т/га + ШРК + пестициды). Рентабельность в этом варианте составила 107,1%.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

В условиях радиоактивного загрязнения дерново-подзолистых песчаных почв юго-запада Нечерноземной зоны России при возделывании овса в плодосменном севообороте рекомендуется органно-минеральная система удобрения в комплексе с химическими средствами защиты растений (последействие 40 т/га навоза + М55Р2оК5о)_ которая обеспечивает урожайность зерна овса 22,5 ц/га с содержанием шСз 28 Бк/кг.

Публикация результатов

По результатам диссертации опубликовано 6 работ, одна из которых в рецензируемом журнале из перечня ВАК («Агрохимический вестник», 2007 г.

1. Шаповалов, В.Ф. Влияние комплексного применения удобрений и химических средств защиты растений на продуктивность и содержание цезия - 137 в урожае культур севооборота. / Шаповалов В.Ф., Шлык Д.П., Коренев В.Б., Череей А.Н., Суделовская A.B., Егоренков И.С. // Чернобыль - 20 лет спустя. Материалы научно - практической конференции. Брянск, 2005. С. 127 - 128.

2. Коренев, В.Б. Продуктивность и качество культур плодосеменного севооборота / Коренев В.Б., Черей А.Н., Суделовская A.B., Егоренков И. С. Козловский Н. Н.// Агрохимический вестник, 2007.-№1 .-С.26-29.

3. Моисеенко, Ф.В. Влияние уровня обеспеченности дерново-подзолистой почвы подвижным калием на поступление цезия-137 в продукцию растениеводства. / Моисеенко Ф.В., Шаповалов В.Ф., Драганская М.Г., Воробьева J1.A., Суделовская A.B. // Повышение плодородия, продуктивности дерново-подзолистых песчаных почв и реабилитация радиоактивно-загрязненных сельскохозяйственных угодий. М., 2007. - С. 44 - 50.

4. Суделовская, A.B. Урожайность и качество зерна овса в условиях радиоактивного загрязнения при различных системах удобрения./ Суделовская A.B. // Материалы международной научной конференции. М., 2007.-С. 232 - 236.

5. Суделовская, A.B. Системы удобрения овса при радиоактивном / Суделовская А. В., Талызин В.В. // Сборник материалов международной научной конференции аспирантов и молодых ученых. Брянск, 2008.-С. 162- 166.

6. Суделовская, A.B. Системы удобрения овса и качество получаемой продукции в условиях радиоактивного загрязнения. / Суделовская A.B. // Научный журнал «Вестник Брянской ГСХА», 2009. - №5.- С. 19-23.

Подписано к печати 21.04.2011. Формат 60x84 Бумага офсетная. Усл.пл. 1.0 Тираж 100 экз. Изд. № 1937.

Издательство Брянской государственной сельскохозяйственной академии 243365 Брянская обл., Выгоничский район, с. Кокино, Брянская ГСХА.

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Суделовская, Алла Васильевна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Народнохозяйственное значение овса и его биологиче- 7 ские особенности

1.2. Влияние удобрений и других средств химизации на уро- 10 жайность и качество овса

1.3. Влияние систем удобрений в комплексе с химическими средствами защиты растений на накопление Сб в зерне овса

1.4. Экологический фактор в земледелии

Глава 2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕ- 35 ДОВАНИЙ

2.1. Место и методика проведения исследований

2.2. Климат и агрометеорологические условия

Глава 3. ВЛАЖНОСТЬ ПОЧВЫ ПОД ОВСОМ В ДИНАМИКЕ 48 ПО ГОДАМ ИССЛЕДОВАНИЙ

Глава 4. СОДЕРЖАНИЕ НИТРАТНОГО АЗОТА ПОД ОВСОМ

В ТЕЧЕНИЕ ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА В ПОЧВЕННОМ ПРОФИЛЕ

Глава 5. СОДЕРЖАНИЕ ОБМЕННОГО КАЛИЯ ПОД ОВСОМ 57 В ДИНАМИКЕ ПО ГОДАМ ИССЛЕДОВАНИЙ

Глава 6. ПРОДУКТИВНОСТЬ ОВСА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ 62 ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ

6.1. Влияние средств химизации на урожайность овса

6.2. Содержание и вынос элементов питания урожаем зерна овса

Глава 7. ВЛИЯНИЕ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ НА КАЧЕСТВО 72 ЗЕРНА ОВСА

7.1. Содержание азотистых веществ в зерне овса

7.2. Влияние систем удобрений и химических средств защиты 78 растений на выход крупы и пленчатость зерна овса

7.3. Содержание тяжелых металлов в урожае зерна овса

7.4. Влияние систем удобрений и химических средств защиты растений на накопление Сэ урожаем овса

Глава 8. ЗАСОРЕННОСТЬ ПОСЕВОВ ОВСА В ЗАВИСИМО- 91 СТИ ОТ ПРИ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ И КОМПЛЕКСА ХИМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ

Глава 9. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫ- 98 ВАНИЯ ОВСА

ВЫВОДЫ

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Агроэкологическая оценка комплексного применения средств химизации при возделывании овса на дерново-подзолистой песчаной почве в условиях радиоактивного загрязнения"

Актуальность темы

Современное зерновое производство Российской Федерации стоит перед весьма сложной задачей - обеспечить устойчивый рост продуктивности и качества зерна на фоне ресурсосбережения, снижения уровня технического и антропогенного загрязнения окружающей среды и произведенной продукции.

В условиях дерново-подзолистых песчаных почв Нечерноземной зоны России овес является важной продовольственной и фуражной культурой. А одним из основных резервов увеличения его урожайности и улучшения качества является повышение эффективности использования удобрений и химических средств защиты растений. Это вызывает необходимость поиска принципиально новых научных решений стабилизации производства зерна с учетом ресурсного обеспечения отечественного товаропроизводителя и радиоактивного загрязнения почв юго-западной части Нечерноземной зоны России вследствие глобальной аварии на Чернобыльской АЭС.

Для формирования максимально возможного урожая овса высокого качества крайне важно изучение более широкого набора доз органических и минеральных удобрений и практического применения наиболее эффективных из них. Поэтому изучение и выявление оптимальных доз и сочетаний удобрений в комплексе с другими средствами химизации, одновременно обеспечивающих максимальную урожайность овса, высокое качество и экономическую эффективность в условиях радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий весьма актуально.

Цель и задачи исследований

Целью исследований являлось обоснование рациональной системы удобрений и химических средств защиты растений на урожайность и качество зерна овса в условиях техногенного загрязнения дерново — подзолистых песчаных почв.

В задачи исследований входило:

1. Изучить влияние системы удобрения в комплексе с химическими средствами защиты растений на формирование высокой урожайности зерна овса;

2. Исследовать влияние различных систем удобрений и химических средств защиты растений на качество зерна овса;

3. Оценить роль удобрений и химических средств защиты растений в снижении накопления радионуклидов в зерне овса;

4. Определить засоренность посевов овса, в зависимости от применяемых агрохимических средств;

5. Изучить влияние различных систем удобрения овса на миграцию биогенных элементов по профилю дерново - подзолистой песчаной почвы;

6. Дать экономическую оценку изучаемых агроприемов при возделывании овса в плодосменном севообороте.

Научная новизна

В условиях радиоактивного загрязнения дерново — подзолистых песчаных почв юго - запада Нечерноземной зоны России (Брянская область) впервые разработаны системы удобрения в комплексе с химическими средствами защиты растений, позволяющие в значительной мере повысить урожайность, качество урожая и снизить накопление радионуклидов в основной продукции овса.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Действие удобрений и химических средств защиты растений на величину урожая зерна овса в условиях радиоактивного загрязнения окружающей среды.

2. Сравнительная оценка систем удобрения овса по их влиянию на качество продукции и поступление радиоцезия в урожай.

3. Экономическая эффективность применяемых агрохимических средств овса в плодосменном севообороте.

Практическая значимость работы

Экспериментальными исследованиями в полевых опытах установлены оптимальные дозы органических и минеральных и удобрений в сочетании с химическими средствами защиты растений, что позволяет получать высокий урожай овса с накоплением 137Сб в размерах, соответствующих санитарно-гигиеническим нормативам, лучшие варианты рекомендованы для широкого внедрения в сельскохозяйственное производство.

Реализация результатов исследований

Результаты работы прошли производственную проверку в экспериментальном хозяйстве Новозыбковская государственная сельскохозяйственная опытная станция ВНИИ люпина в 2006-2007 гг. Наиболее эффективные системы удобрения включены в рекомендации производству по возделыванию овса в условиях радиоактивного загрязнения почв.

Апробация работы

Результаты исследований были доложены и обсуждены на научно - практической конференции «Чернобыль - 20 лет спустя» (Брянск — 2005 г.), международных научно — практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых Брянск - 2006, 2007, 2008 гг., на заседании кафедры растениеводства и общего земледелия Брянской ГСХА (2007-2009 гг.)

Публикации

По материалам исследований опубликовано 6 статей, одна из которых в рецензируемом журнале из перечня ВАК (Агрохимический вестник, 2007).

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 178 страницах компьютерного текста, включая 30 таблиц, 5 рисунков, 44 приложения. Состоит из введения, обзора литературы, результатов исследований, выводов, списка литературы, предложений производству. Список литературы включает 265 наименования, в том числе 18 на иностранном языке.