Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агрохимическая оценка экологически ориентированных систем удобрений в зернопаровом севообороте на каштановых почвах сухостепного Заволжья

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Агрохимическая оценка экологически ориентированных систем удобрений в зернопаровом севообороте на каштановых почвах сухостепного Заволжья"

^ А

#

%

На правах рукописи

ПАНАСОВ Михаил Николаевич

I (/

О

V

АГРОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОРИЕНТИРОВАННЫХ СИСТЕМ УДОБРЕНИЙ В ЗЕРНОПАРОВОМ СЕВООБОРОТЕ НА КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ СУХОСТЕПНОГО

ЗАВОЛЖЬЯ

06.01.04 - агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов - 1997

Работа выполнена на Краснокутской селекционно-опытной станции НИИСХ Юго-Востока.

Научный руководитель - кандидат сельскохозяйственных наук, член-корреспондент РЭА, старший научный сотрудник Гришин П.Н.

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук, профессор Кормнлнцын В.Ф.; кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Глебов И.П.

Ведущая организация - Министерство сельского хозяйства Правительства Саратовской области.

Защита диссертации состоится "19"декабря 1997 г. в 10 часов на заседании диссертационного Совета Д 120.72.01 при Саратовской государственной сельскохозяйственной академии им. Н.И. Вавилова по адресу: 410710, г. Саратов, Театральная площадь, 1, СГСХА.

Автореферат разослан "12" ноября 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, доктор сельскохозяйственных наук профессор

И. ЗАВАРЗИН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. На современном этапе в земледелии очень остро стоит вопрос о сохранении плодородия почвы и особенно о повышении содержания в ней органического вещества.

По данным РосНИИземпроект, истощение почв России достигло предельного уровня: содержание гумуса составляет от 1,3 до 3,5%, ежегодные потери - 0,62 т/га.

Одним из реальных путей выхода из сложившейся ситуации является активное внедрение биологических факторов повышения плодородия почвы и формирования урожаев сельскохозяйственных культур. Это тесно связано с более полной мобилизацией внутренних ресурсов и соблюдением экологического равновесия в агроценозах. Наряду с внесением навоза сюда следует отнести использование органического вещества растений (соломы, сидера-тов, пожнивных и корневых остатков и т.д.), что не нарушает природную сущность агроэкосистем, не противоречит законам их развития.

С этой точки зрения изучение влияния экологически ориентированных удобрений в зернопаровом севообороте на каштановых почвах засушливого Заволжья на плодородие почвы, экологическое состояние изучаемых объектов и урожайность сельскохозяйственных культур актуально и имеет научное и практическое значение.

Цель и задачи исследований. Основной целью исследований явилась разработка и обоснование системы внесения органических удобрений в семипольном зернопаровом севообороте на каштановых почвах засушливого Заволжья.

Задачи исследований сводились к следующему:

О проанализировать влияние климатических факторов, и особенно осадков, на динамику содержания питательных веществ в почве и степень их использования растениями;

ЕЗ изучить возможность применения посева донника в качестве сидерата в зернопаровом севообороте;

О выявить влияние различных органических удобрений на агрохимические и агрофизические свойства тяжелых каштановых почв засушливого Заволжья;

0 установить продолжительность последействия навоза, сидератов и соломы в зернопаровом севообороте на каштановых почвах;

В выявить влияние различных систем удобрений на экологическое состояние изучаемых объектов;

О изучить влияние вносимых органических удобрений на урожайность и качество зерна возделываемых в севообороте культур;

Едать агротехническую, экономическую, энергетическую оценку различным видам органических удобрений в семипольном зернопаровом севообороте.

Научная новизна. Научная новизна заключается в системном подходе к рассмотрению агрохимических, агрофизических и экологических аспектов внесения органических удобрений, их влияния на плодородие каштановых тяжелосуглинистых почв в семипольном зернопаровом севообороте.

Впервые дан анализ влияния осадков на динамику питательных веществ в почве под культурами зернопарового севооборота.

Показана возможность применения донника в качестве сидерата в засушливых условиях Заволжья.

На основе математического анализа рассчитана продолжительность последействия различных органических удобрений в севообороте.

Определена роль различных органических удобрений в стабилизации и повышении содержания гумуса в почве.

Впервые для засушливого Заволжья проведена агротехническая и энергетическая оценка использования различных органических удобрений в зернопаровом севообороте.

Практическая ценность. На основе полученных данных предложена система удобрений в полевом зернопаровом севообороте, позволяющая стабилизировать содержание гумуса в почве, улучшать агрохимические свойства почвы и повышать урожайность зерновых культур, сохраняя экологическое равновесие на каштановых почвах засушливого Заволжья.

Доказана целесообразность внесения органических удобрений растительных формаций и выявлена их роль как мощного биологического фактора в формировании почвенного плодородия и урожая культурных растений.

Материалы исследований использованы при составлении рекомендаций для руководителей и специалистов сельского хозяйства.

Апробация работы. Основные положения и рекомендации производству доложены на научных конференциях Ленинградского СХИ (1991, 1992), НИИСХ Юго-Востока (1992) и Саратовской ГСХА им. Н.И.Вавилова (1997).

Публикация результатов исследований. Материалы диссертации отражены в девяти печатных работах.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 172 страницах машинописного текста, включает 83 таблицы, 56 графиков. Состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций производству. Библиографический список использованной литературы включает 243 наименования, в том числе 17 - иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Условия и методика исследований

Исследования проводились в 1989-1996 гг. на Краснокутской селекционно-опытной станции НИИСХ Юго-Востока, расположенной в южной части сыр-тового Заволжья. Почвы опытного участка - каштановые, среднемощные, сред-несуглинистые. Содержание гумуса в верхнем слое - 3,5-3,6%. Вскипание карбонатов - с глубины 36 см. Верхний горизонт имеет слабосолонцеватый характер. Реакция почвенного раствора слабощелочная (рН - 7,7). Обеспеченность гидролизуемым азотом - средняя, подвижным фосфором - слабая, калием - высокая.

Климат района проведения опыта резко континентальный, засушливый. Среднемноголетняя сумма осадков - 302 мм. Погодные условия вегетации 1989, 1990, 1993 гг. характеризуются как влажные и прохладные; 1991 и 1992 гг. были средними по влагообеспеченности; 1994,1995 и 1996 гг. следует считать острозасушливыми.

Закладка опыта проводилась в соответствии с общепринятой методикой (Доспехов Б.А., 1985; Юдин Ф.А., 1971; руководства ВАСХНИЛ; ВИУА, 1985; ЦИНАО, 1980; НИИСХ Юго-Востока, 1973 и др.) на стационарных участках в семипольном зернопаровом севообороте: пар - озимая пшеница - твердая яровая пшеница - нут - мягкая яровая пшеница - просо - ячмень.

Схема опыта включала следующие варианты:

1. Контроль (без удобрений).

2. Органические удобрения по схеме: чистый пар (30 т/га навоза) - озимая пшеница - яровая пшеница (солома озимых) - нут (солома яровой пшеницы) -яровая пшеница (солома нута) - просо (солома яровой пшеницы) - ячмень (солома проса).

3.Минеральные удобрения: пар (Р30) - озимая пшеница (Ы30) - яровая твердая пшеница (М^Р^) - нут (Р,0) - яровая мягкая пшеница (И^Р^) - просо (N3^) -ячмень (Ы30).

4.0ргано-минеральные удобрения: пар (30 т/га навоза + Р30) - озимая пшеница (Ы30) - яровая твердая пшеница (М60Р30 + солома озимых) - нут (Р30) -яровая пшеница (М60Р30) - просо (М30Р30) - ячмень (Ы30).

б.Сидеральные удобрения: донник (сидерат) - озимая пшеница - яровая пшеница - нут - яровая пшеница (солома нута) - просо - ячмень.

Площадь делянок 7,2x50 = 360 м2, повторность четырехкратная, расположение делянок рендомизированное.

Удобрения вносились в соответствии с принятыми для зоны засушливого Заволжья рекомендациями. В опытах применялась гранулированная аммиачная селитра (34,5% д.в.), двойной гранулированный суперфосфат (49% д.в.).

В качестве органических удобрений использовались: подстилочный навоз ( Ыо5щ0,46 - 0,53; Р2050,22 - 0,27; К20 0,56 - 0,61%), сидераты - донник желтый с содержанием Ы0б(ц 2,01 - 2,30; Р205 0,66 - 0,79; К20 1,93 - 2,14%, а также солома зерновых с содержанием Ыо6щ 0,45 - 0,55; Р205 0,18 - 0,20; К20 0,81 -0,95% и зернобобовых культур (нут) с содержанием Мо6щ 1,35 -1,40; Р205 0,30 -0,35; К20 0,49 -0,51.

Солома, навоз и фосфорные удобрения вносились под зяблевую вспашку в конце лета, азотные удобрения - перед посевом под культивацию и в подкормку.

Высевались районированные или перспективные сорта: озимая пшеница Донская безостая, яровая твердая Краснокутка 10, яровая мягкая Альбидум 28, нут Юбилейный, просо Саратовское 8, ячмень Нутанс 642.

Агротехника возделывания полевых культур была общепринятой для зоны проведения исследований.

Полевые опыты сопровождались наблюдениями и исследованиями в соответствии с общепринятыми методическими указаниями (Константинов П.Н.,

1952; Астапов C.B., 1958; Реут И.Б., 1964; Роде А.А., 1962; Горянский М.М., 1970; Плешаков В.Н., 1983; Доспехов Б.А., 1985 и др.).

Нитратный азот в почве определяли дисульфофеноловым методом, подвижный фосфор по Мачигину в модификации ЦИНАО ГОСТ 26205-84, гумус по Тюрину в модификации ЦИНАО ГОСТ 26213-84, содержание обменных оснований Са" и Мд ** - по МРТУ № 46-15-67, обменного натрия - по ГОСТ 26950-86.

Плотность почвы находилась методом Н.А.Качинского. Количество пожнивных и корневых остатков - по Н.З.Станкову.

Технологические качества зерна оценивались по методике ВАСХНИЛ (1971).

Учет урожая проводили методом поделяночного обмолота культур комбайном САМПО 500 с последующим приведением его к 100% чистоте и стандартной влажности. Математическая обработка экспериментальных данных проводилась методами корреляционного, регрессионного и дисперсионного анализа по Б.А.Доспехову (1985). Биоэнергетическая оценка рассчитывалась по методике ВАСХНИЛ (1989), А.А.Жученко (1988), В.В.Коринец (1985, 1992), М.М.Севернева (1991) и др.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Азотный и фосфатный режимы почвы

В условиях засушливого Заволжья на каштановых почвах из-за острого дефицита влаги выращивание высоких урожаев зерновых культур - весьма трудная задача. Дефицит влаги определенным образом сказывался на содержании питательных веществ в почве, и особенно азота. Поэтому рассматривать азотный и фосфатный режимы питания растений в данных условиях нельзя отдельно от влагообеспеченности растений.

Исследования в течение 8 лет позволили выявить тесную корреляцию между содержанием азота и фосфора в почве и количеством выпадающих осадков. Под озимой пшеницей содержание азота и фосфора тесно коррелировало с суммой осадков за сентябрь-апрель. Коэффициенты корреляции составили для слоя 0-40 см 0,784 и 0,0743. Взаимозависимость для азота аппроксимировалась уравнением полинома пятой степени: у = 347,98 - 6,95х + 0,045х2- 8,5 • 10"5х3- 1,26 -10"7х4+ 4,32 • 10"10х-5, а для фосфора: у = 2,60 -1,17 • 10 Зх + 2,76 • 10-5х2+ 3,09 • 10 8х3.

На посевах яровых культур отмечена аналогичная зависимость содержания азота в почве весной от количества осадков за май, а фосфора - от осадков за сентябрь - апрель.

На всех вариантах с удобрениями содержание нитратного азота в почве было выше, чем на контроле (табл. 1).

Таблица 1

Содержание нитратного азота в слое почвы 0-40 см по культурам в среднем за годы исследований, мг на 100 г почвы (всходы)

Культуры севооборота

Варианты озимая яровая нут яровая просо ячмень

опыта пшеница твердая пшеница мягкая пшеница

1.Контроль мг 3,2 3,3 3,4 3,1 2,9 3,6

% к контролю 100 100 100 100 100 100

2.0рганические удобрения мг 4,0 4,5 4,0 4,1 3,9 4,3

% к контролю 125,0 136,4 117,6 132,3 134,5 119,4

3. Минеральные удобрения мг 3,7 4,1 4,2 4,0 3,9 4,2

% к контролю 115,6 124,2 123,5 129,0 134,5 116,7

4.0ргано-минер.

удобрения мг 4,0 4,4 4,3 4,4 4,1 4,4

% к контролю 125,0 133,3 126,5 141,9 141,4 122,2

5.Сидераты мг 4,3 4,6 4,2 4,2 3,8 4,5

% к контролю 134,4 139,4 123,5 135,5 131,0 125,0

Навоз и запашка соломы повысили содержание азота в слое 0-40 см на 17,6 - 34,5% по сравнению с контролем, органо-минеральные удобрения - на 22,2 - 41,4%, сидераты - на 25,0 - 39,4%, минеральные удобрения - на 15,6 -34,5%.

Аналогичная картина наблюдалась и с содержанием доступного фосфора в почве (табл. 2).

Содержание в почве азота при внесении навоза и соломы максимально возросло на третьем поле севооборота, на фоне органо-минеральных удобрений и сидератов - на пятом и шестом полях. Увеличение по сравнению со вторым полем составило 12,5, 10,0 и 7 %.

Таблица 2

Содержание доступного фосфора в слое почвы 0-40 см по культурам в среднем за годы исследований, мг на 100 г почвы (всходы)

Культуры севооборота

Варианты озимая яровая нут яровая просо ячмень

опыта пшеница твердая мягкая

пшеница пшеница

1 .Контроль

мг 3,6 3,9 3,3 3,3 3,2 3,8

% к контролю 100 100 100 100 100 100

2.0рганические

удобрения

мг 4,2 4,5 4,2 4,1 4,0 4,8

% к контролю 16,7 15,4 27,3 24,2 25,0 26,3

З.Минеральные

удобрения

мг 3,8 4,1 3,7 3,8 4,3 4,4

% к контролю 5,6 5,1 12,1 15,2 34,4 15,8

4.0ргано-минер.

удобрения

мг 4,4 4,5 4,4 4,7 4,9 4,5

% к контролю 22,2 15,4 33,3 42,4 53,1 18,4

б.Сидераты

мг 3,9 4,1 4,2 4,4 4,5 4,9

% к контролю 8,3 5,1 27,3 33,3 40,6 28,9

Содержание подвижного фосфора было наибольшим при внесении навоза и соломы на седьмом поле севооборота, на фоне органоминеральных удобрений на шестом поле и при запашке сидератов на седьмом поле. Повышение содержания фосфора по сравнению со вторым полем достигало соответственно 14,3, 11,4 и 25,6 %.

Таким образом, наилучшие азотный и фосфатный режимы складывались при запашке донника как сидерата и на фоне органо-минеральных удобрений.

Содержание гумуса в почве

В условиях проведения опыта без удобрений за период ротации зерно-парового семипольного севооборота отмечено снижение гумуса в почве в слое 0-40 см на 0,12%. Количество корневых и пожнивных остатков культур за каждый год ротации севооборота составило на контроле 1,69 т/га. Этого было недостаточно для создания бездефицитного баланса гумуса в почве (табл.3).

Таблица 3

Изменение содержания гумуса в почве по вариантам опыта за

ротацию севооборота, % к массе почвы

Варианты Слой почвы, Годы исследований Изменение содержания гумуса, %

опыта см 1990-начало ротации 1996-конец ротации к началу ротации по сравнению с контролем

Контроль 0-20 20-40 0-40 3,42 3,26 3,34 3,29 3,15 3,22 -0,13 -0,11 -0,12 _

Органические удобрения 0-20 20-40 040 3,43 3,25 3,34 3,48 3,28 3,38 +0,05 +0,03 +0,04 0,19 0,13 0,16

Минеральные удобрения 0-20 2040 0-40 3,43 3,26 3,345 3,33 3,17 3,275 -0,05 -0,09 -0,07 0,09 0,02 0,055

Сццеральные удобрения 0-20 20-40 040 3,42 3,29 3,355 3,46 3,30 3,38 +0,04 +0,01 +0,025 0,17 0,15 0,16

НСР„5 040 - 0,056

В этих же условиях внесение навоза и ежегодная запашка соломы в почву приводили к поступлению в почву 8,75 т/га органического вещества ежегодно. На этом варианте прибавка гумуса составила 0,04%. На фоне минеральных удобрений в почву поступало 2,40 т/га органического вещества. Здесь также отмечено снижение содержания гумуса по сравнению с началом ротации се-

вооборота на 0,07%. На фоне сидератов количество органического вещества, ежегодно поступавшего в почву, составило 7,39 т/га. Это повышало содержание гумуса в конце ротации на 0,025%.

Такая незначительная прибавка гумуса при запашке сидератов объясняется неравномерным поступлением органического вещества в почву, которое приходилось главным образом на начало ротации севооборота.

Физические свойства почвы

В конце ротации севооборота плотность почвы существенно различалась по вариантам. Наименьшая плотность почвы весной после всходов культурных растений была по пару, озимой пшенице, нуту и просу. Она составляла 1,19-1,21 г/см3 в слое 0-40 см (табл.4).

Таблица 4

Плотность почвы под культурами в слое 0-30 см в конце ротации севооборота, г/см3

Культуры севооборота

Варианты опыта чистый пар озимая пшеница яровая твердая пшеница нут яровая мягкая пшеница просо ячмень

1. Контроль г/см3 % к контролю 1,21 100 1,21 100 1,25 100 1,20 100 1,23 100 1,19 100 1,25 100

2.0рганические удобрения г/см3 % к контролю 1,03 85,1 1,12 92,6 1,17 93,6 1,08 90,0 1,13 91,9 1,10 92,4 1,11 88,8

З.Минеральные удобрения г/см3 % к контролю 1,20 99,2 1,22 100,8 1,29 103,2 1,25 104,2 1,23 100,0 1,21 101,6 1,23 98,4

4.0ргано-мин. удобрения г/см3 % к контролю 1,07 88,4 1,18 97,5 1,18 94,4 1,15 95,8 1,16 94,3 1,12 94,1 1,13 90,4

5.Сидераты г/см3 % к контролю 1,05 86,8 1,17 96,6 1,17 93,6 1,12 93,3 1,14 92,7 1,13 94,9 1,14 91,2

Под яровой пшеницей и ячменем она составляла 1,23-1,25 г/см3. При внесении навоза и запашке соломы плотность снизилась на 6,4-14,9% по сравнению с контролем и составила 1,03-1,17 г/см3. На фоне органо-минераль-ных удобрений отмечено снижение плотности на 3,5-11,6%. Здесь она равнялась 1,07-1,18 г/см3. При запашке сидератов плотность была 1,05-1,17 г/см3, т.е. как и при внесении навоза и соломы. Это на 3,4-13,2% ниже контроля.

Применение минеральных удобрений не оказывало заметного влияния на плотность почвы.

Плотность почвы находилась в обратной зависимости от поступления в почву органического вещества. Коэффициенты корреляции по вариантам колебались от 0,941 до 0,810.

Для слоя 0-30 см зависимость плотности почвы от поступления органического вещества аппроксимировалась уравнением полинома четвертой степени: у = 1,51 -0,026 х + 6,34 • Ю^х2 - 4,95 • 10 6х3.

В условиях каштановых почв в засушливом Заволжье количество агрономически ценных структурных агрегатов колебалось по вариантам от 57 до 86%. На долю глыбистых агрегатов (> 10 мм) приходилось от 6 до 33%, на долю пылеватых частиц (< 0,25 мм) - 2-7%. В среднем за годы исследования на контроле в конце ротации севооборота количество ценных структурных агрегатов в слое 0-30 см составило 60,7-65,2% (табл. 5). При внесении в почву навоза и соломы их число возросло до 84,2-86,0.

На фоне органо-минеральных удобрений содержание ценных структурных агрегатов было таким же и равнялось 81,5-85,6%.

Несколько меньшее количество этой фракции структуры отмечено при запашке сидератов - 77,5-78,6%.

На фоне минеральных удобрений количество ценных структурных агрегатов мало отличалось от контроля.

Аналогичная закономерность отмечалась на всех культурах севооборота.

Структура почвы в значительной степени зависела от количества органического вещества, поступившего в почву. Коэффициент корреляции для слоя 0-30 см составил 0,985.

Уравнение регрессии имело вид:

у = 53,05 - 0,041 х + 0,031 х2- 3,49 • Ю^х3.

Таблица 5

Структура почвы под культурами в конце ротации севооборота (слой 0-30, фракция 10-0,25 мм), % от массы почвы

Варианты опыта Спой почвы, см Культуры севооборота

пар озимая пшеница яровая твердая пшеница нут яровая мягкая пшеница "просо

1.Контроль 0-10 57,4 64,2 69,2 63,0 60,8 60,9

0-30 64,8 64,6 65,2 63,7 60,7 60,2

2.0рганические

удобрения 0-10 84,5 87,7 87,8 85,3 85,7 89,8

0-30 85,4 84,2 84,3 85,2 84,3 86,0

З.Минеральные

удобрения 0-10 74,1 78,8 67,0 65,0 61,5 74,9

0-30 68,3 67,8 61,0 61,2 58,9 59,4

4,Органо-

минеральные удобр. 0-10 84,9 87,7 89,0 84,4 84,0 81,0

0-30 85,5 85,4 84,8 85,6 83,1 81,5

5. Сидеральные

удобрения 0-10 84,2 75,3 75,3 68,3 80,6 84,8

0-30 77,5 78,1 78,1 78,4 78,6 77,9

Поглощенные основания

Внесение навоза и запашка соломы увеличивали сумму поглощенных оснований к концу ротации севооборота в слое 0-30 см с 31-32 мг-экв на 100 г почвы на контроле до 41-42 мг-экв, или на 28,8-31,0%. Почти такое же увеличение, до 39-41 мг-экв, отмечено при запашке сидератов.

Внесение минеральных удобрений повышало количество поглощенных оснований на 8-10%.

Катион натрия составлял на контроле 5-7% от суммы поглощенных оснований.

Внесение навоза и запашка сидератов снижало содержание катионов натрия до 4-5%, что указывает на мелиорирующее действие этих удобрений.

Урожай культур в севообороте

Наиболее отзывчивыми на внесение удобрений в условиях проведения опыта оказались озимая и яровая пшеницы.

При внесении навоза под пар урожайность зерна озимой пшеницы увеличивалась в среднем за годы исследований на 16,7% (табл. 6). Яровая пшеница на фоне навоза и соломы дала прибавку урожая 24,5-30,8%. На фоне органо-минеральных удобрений отмечено увеличение прибавки до 20,8 и 26,9-39,3%, а на фоне сидератов в случае с яровой пшеницей - до 26,9-43,9%. При запашке сидератов прибавка урожая зерна озимой пшеницы была ниже лишь на 12,5%. Это объясняется ухудшением водного режима при выращивании и запашке донника как сидеральной культуры.

Нут, просо и ячмень дали меньшую прибавку урожая при применении органических удобрений. Она составила соответственно по культурам на фоне навоза и органо-минеральных удобрений 13,0, 13,5 и 17,8%; на фоне сидератов -14,5, 16,5 и 19,4%. На фоне сидератов эти культуры несколько увеличили урожайность зерна по сравнению с навозом и соломой.

Наименьшая прибавка зерна получена на фоне минеральных удобрений.

Математическая обработка экспериментальных данных показала, что урожайность зерновых культур в условиях проведения опыта зависит от осадков, содержания в почве азота, фосфора, структурности и плотности почвы.

Коэффициенты корреляции урожайности зерна озимой пшеницы с осадками составили 0,638-0,711; с количеством азота в почве 0,789; фосфора 0,928; с плотностью почвы 0,625; с количеством ценных структурных агрегатов 0,689. Аналогичная зависимость получена и для других культур.

Таблица 6

Урожай зерна сельскохозяйственных культур в ротации севооборота в среднем за годы исследований, т/га

Культуры севооборота

Варианты опыта озимая пшеница яровая твердая пшеница нут яровая мягкая пш еница просо ячмень

1 .Контроль т/га % к контролю 3,35 100 1,07 100 1,38 100 1,63 100 1,70 100 1,80 100

2.Органические удобрения т/га % к контролю 3,92 116,7 1,40 130,8 1,58 114,5 2,03 124,5 1,96 115,3 2,12 117,8

3.Минеральные удобрения т/га % к контролю 3,75 111,9 1,34 125,2 1,52 110,1 2,04 125,1 1,89 111,1 2,04 113,3

4.0ргано-минер. удобрения т/га % к контролю 4,05 120,8 1,49 139,3 1,56 113,0 2,07 126,9 1,93 113,5 2,12 117,8

б.Сидераты т/га % к контролю 3,77 112,5 1,54 143,9 1,58 114,5 2,07 126.9 1,98 116,5 2,15 119,4

НСРо5, т/га 0,086 0,079 0,080 0,060 | 0,053 0,093

Экологическая оценка действия удобрений

Внесение органических удобрений улучшало экологическое состояние почвы, отмечена тенденция снижения в ней содержания некоторых тяжелых металлов и радионуклидов.

Заметно понижалось при внесении навоза, соломы и сидератов содержание в почве цинка, меди и никеля. Минеральные удобрения несколько повышали количество ртути и свинца в почве.

Благоприятно сказывалось внесение органических удобрений и на содержании в почве радионуклидов. Отмечено снижение цезия-137, калия-40, тория-232 и радия-226.

Выявлено снижение этих элементов техногенного загрязнения и в зерне культур в севообороте. Наименьшее содержание тяжелых металлов и радионуклидов отмечено в зерне озимой пшеницы и проса, наибольшее - в зерне яровой пшеницы и нута.

Качество зерна

В зерне пшеницы органические удобрения увеличивали содержание белка на 1,0-1,6%, клейковины - на 2-6%, улучшали ее качество, повышали натуру и массу 1000 зерен.

У зерна нута внесение органических удобрений увеличивало содержание белка в зерне на 1,6-2,2%. Улучшались показатели качества зерна проса и ячменя.

Применение минеральных удобрений в меньшей степени повлияло на качественные показатели продукции.

Энергетическая оценка эффективности удобрений

Применение органических удобрений - навоза, соломы, сидератов - обходилось намного дешевле, чем минеральных (табл. 7).

Затраты на гектар при применении минеральных удобрений увеличивались на 5,7-8,9 ГДж/га по сравнению с внесением навоза и соломы. Это повлияло и на коэффициенты энергетической эффективности.

При внесении минеральных удобрений они колебались от 1,8 до 2,8 на яровых культурах и до 5,1 на озимой пшенице, а при внесении навоза и соломы - от 4,0 до 5,0 и 7,4; на фоне сидератов - от 3,5-5,1 до 7,3 соответственно.

Энергоемкость тонны зерна снижалась с 5,60-14,63 ГДж на фоне минеральных удобрений до 3,87-7,63 ГДж при внесении навоза, соломы и сидератов, т.е. в 1,5-2,0 раза.

Таблица 7

Энергетическая эффективность внесения удобрений

Варианты опыта

Показа! ели Коя [роль Ор(аничсские Туко- Орг лно- Сидеральные

без удобрения минеральные минералыше удобрения

удобрений удобрения удобрения

Озимая пшеница

I. Накопленная

валовая обменная

энергия в урожае,

ГДж/га 82,41 112,51 107,67 116,19 108,24

2. Общие

энергозагра'1 ы,

ГДж/га 11,45 15,16 20,98 28,12 14,76

3. Коэффициент

энергегической

эффективное ги 7,1 7,4 5,1 4,1 7,3

4. Прирост паловой

обменной энергии в

продукции на 1 га,

ГДж 70,94 97,35 86,69 86,07 93,48

5. Энергетическая

емкость оснонной

продукции, ГДж/т 3,42 3,87 5,60 6,94 3,91

Яровая твердая пшеница

1. Накопленная

валовая обменная

энергия в урожае,

ГДж/га 28,05 43,12 35,18 39,12 37,30

2. Общие затраты

энер! ии, ГДж/га 10,08 10,68 19,61 19,61 10,68

3. Коэффициент

энергетической

эффективное ги 2,8 4,0 1,8 2,0 3,5

4. Прирост паловой

обменной энергии в

продукции на 1 га,

ГДж 18,97 32,44 15,57 19,51 26,62

5. Энергетическая

емкость основной

продукции, ГДж/т 9,42 7,63 14,63 13,16 6,93

Продолжение таблицы 7

Варианты опыта

Показатели Контроль Органические Туко- Оргапо- Сндеральпые

без удобрения миперальпые мнперальпые удобрения

удобрений удобрения удобрения

Нут

1. Накопленная

валовая обменная

энерг ия в урожае,

ГДж/га 40,03 45,83 44,76 45,47 45,83

2. Общие затраты

энергии, ГДж/га 10,08 10,90 17,21 17,21 10,70

3. Коэффициент

энергетической

эффективности 4,0 4,2 2,6 2,6 4,3

4. Прирост валовой

обменной энергии в

продукции па 1 га,

ГДж 39,95 44,93 27,55 28,26 45,13

5. Энергетическая

емкость основной

продукции, ГДж/т 7,30 6.89 11,32 11,03 6,77

Просо

1. Накопленная

валовая обменная

эпергил в урожае,

ГДж/га 46,31 53,37 51,49 52,60 53,97

2. Общие затраты

энергии, ГДж/га 11,42 11,49 18,20 18,20 11,61

3. Коэффициент

энергетической

эффективности 4,06 4,64 2,83 2,89 4,65

4. Прирост

обменной энергии в

валовой продукции

на 1 га, ГДж 34,89 41,88 33,29 34,40 42,36

5. Энергоемкость

основной

продукции, ГДж/т 6,72 5,86 9,63 9,43 5,86

выводы

1. Содержание доступных форм питательных веществ в почве по годам исследований находилось в прямой зависимости от выпадающих осадков (определяющих водный режим почвы в условиях засушливого Заволжья), причем нитратного азота - от осадков за май месяц, а доступного фосфора - от суммы осадков за осенне-зимний период. Наибольшее количество азота и фосфора в почве наблюдалось при применении органо-минеральных удобрений и под культурами с запашкой донника в качестве сидерата. Внесение навоза и соломы несколько уступало этим вариантам.

2. Показатели основных физических свойств почвы находились в прямой зависимости от количества поступившего в почву органического вещества. Коэффициент корреляции с плотностью почвы составил 0,81-0,94, а с количеством агрономически ценных структурных агрегатов 0,94-0,97.

3.Внесение всех видов органических удобрений снижало плотность почвы на 4-15%. Наименьшая плотность почвы отмечалась при внесении навоза и соломы, а также при запашке донника в качестве сидерата.

4. Количество агрономически ценных агрегатов повышалось на удобренных вариантах на 12-21%. Внесение же минеральных удобрений мало влияло на этот показатель.

5. Наибольшая сумма поглощенных оснований отмечалась при внесении навоза и запашке соломы в почву. Она возрастала с 32,65 мг-экв на 100 г почвы на контроле до 42,77 мг-экв на варианте с навозом. Вариант с запашкой сидератов несколько уступал внесению навоза и соломы.

6. Наибольшее содержание гумуса в почве наблюдалось как при внесении в почву навоза с соломой, так и в случае проведения сидерации. На контроле и при внесении минеральных удобрений за ротацию севооборота отмечалась тенденция снижения содержания гумуса в почве.

7. Наивысшая урожайность зерна озимой пшеницы достигалась при внесении навоза в пару. Запашка сидератов обеспечивала более низкую урожайность этой культуры.

8. Яровые зерновые культуры дали наивысшую урожайность зерна при запашке сидератов. Несколько уступало этому варианту внесение навоза и соломы. Внесение минеральных удобрений обеспечивало наименьший урожай.

9. Внесение всех видов органических удобрений способствовало уменьшению содержания в почве и в зерне таких тяжелых металлов, как цинк, медь и никель. При внесении минеральных удобрений наблюдалось незначительное увеличение свинца и ртути. Проявлялась тенденция уменьшения количества радионуклидов под действием навоза и сидератов.

10. Внесение навоза, соломы и запашка сидератов заметно улучшали качество зерна. У озимой и яровой пшеницы повышалось содержание клейковины на 2-6% и улучшалось ее качество, увеличивалось содержание белка в зерне на 1-2%, натура и масса 1000 зерен.

11. Наиболее выгодным в энергетическом отношении оказалось внесение навоза, соломы и сидератов. Менее выгодным было применение минеральных удобрений.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

В засушливых условиях Заволжья для бездефицитного баланса гумуса в севооборотах с чистым паром без пропашных культур и без многолетних трав необходимо ежегодно вносить в почву не менее 7-8 т/га органического вещества. Это достигается применением не менее 30 т/га навоза под пар и ежегодным запахиванием соломы выращиваемых культур или сидератов.

В качестве сидератов следует использовать бобовые культуры, наилучшей из которых следует считать донник как наиболее урожайную и засухоустойчивую культуру.

При этом улучшаются пищевой режим, водно-физические и химические свойства почвы, повышается урожайность зерна на 12-43% и улучшается экологическое состояние почвенной среды.

Особенно эффективно применение навоза, соломы и сидератов при неблагоприятной экологической обстановке, вызванной повышенным содержанием элементов техногенного загрязнения в окружающей среде и особенно в почве.

ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

1 .Изменение процесса роста растений, поступления и распределения радиоцезия в побегах яровой пшеницы при засухе (0,3 печ.л.) // Агрохимия. 1992. № 1 (в соавторстве).

2.Радиоактивность каштановых почв и основных сельскохозяйственных культур засушливой зоны Поволжья (0,3 печ.л.)//Агрохимия. 1992. №4 (в соавторстве).

3.Применение навоза и соломы как удобрения (0,1 печ.л.) // Информ. листок № 198-97. Саратов: Саратов. ЦНТИ, 1997 (в соавторстве).

4.Использование донника как сидерата в сухостепном Заволжье (0,1 печ.л.) // Информ. листок № 197-97. Саратов: Саратов. ЦНТИ, 1997 (в соавторстве).

5.Энергетическая оценка применения сидератов в засушливом Заволжье (0,1 печ.л.)//Информ. листок № 199-97. Саратов: Саратов. ЦНТИ, 1997 (в соавторстве).

6.Экологическое состояние почв Саратовского Заволжья и применение удобрений (0,2 печ.л.) // "Экономические проблемы региона"//. № 5. Саратов: издательство Правительства Саратовской области, 1997 (в соавторстве).

7. Экологическая характеристика качества зерна сельскохозяйственных культур в связи с применением удобрений (0,2 печ.л.) // "Экономические проблемы региона". № 5. Саратов: издательство Правительства Саратовской области, 1997 (в соавторстве).

8.Энергетическая эффективность различных удобрений в севообороте (0,3 печ.л.) // "Экономические проблемы региона". № 5. Саратов: издательство Правительства Саратовской области, 1997 (в соавторстве).

9.Сравнительная оценка внесения минерального удобрения, навоза, соломы и сидератов в севообороте на каштановых почвах Поволжья (0,1 печ.л.) //Тезисы международной научной конференции "Развитие научного наследия академика Н.И.Вавилова", ноябрь 1997 г. Саратов: издательство Саратовской государственной сельскохозяйственной академии, 1997 (в соавторстве).