Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

АГРОМЕЛИОРАТИВНЫЕ ПРИЕМЫ СОХРАНЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "АГРОМЕЛИОРАТИВНЫЕ ПРИЕМЫ СОХРАНЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ"

На правах рукописи Проскорякова Марина Викторовна

АГРОМЕЛИОРАТИВНЫЕ ПРИЕМЫ СОХРАНЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.02 - мелиорация, рекультивация и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Пенза - 2005

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия».

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный агроном РФ Лебедева Тамара Борисовна

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки РФ,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Денисов Евгений Петрович

Ведущее предприятие — Пензенский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Защита состоится 25 ноября 2005 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.053.01 при ФГОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 440014, г. Пенза, пос, Ахуны, ул. Ботаническая, 30

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия».

Автореферат разослан 25 октября 2005 года

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных наук Адаев Василий Федорович

доктор сельскохозяйственных наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Лесостепное Среднее Поволжье, куда входит и Пензенская область, обширный регион России, играющий важную роль в производстве зерна.

Данная территория давно освоена, и длительное использование ее черноземных почв привело к их агродеградации. Исходные запасы гумуса уменьшились на 20-40%. произошло обесстурктуривание почвы, переуплотнение, появилась четкая тенденция к лодкислению пахотного слоя, прод>тстивный потенциал черноземов ■ снижается (Гальднн, 1963; Русский чернозем, 1983; Шабаев, 1990; Щербаков, Васе-нев. 1996: Надежкин, 1999; Антропогенная эволюция..., 2000),

Реальным путем выхода из сложившейся ситуации может служить широкое использование биологических принципов воспроизводства плодородия почв, основанных на применении биомелиорантов (соломы, навоза, сидератов и др.) и местных известковых удобрений (Жученко, 1990; Минеев, Дебрецени, Мазур, 1993; Трепачев, 1999).

Несмотря на то, что в лесостепи Поволжья проблема использования биомелиорантов и известкования черноземов изучалась многими исследователями (Ивой-лов, 1998; Гришин, 1995; Куликова, 1997; Беляк, 1998; Денисов, Царев, Агеев, 1999; Кузин, 2001 и др.), ее нельзя считать полностью решенной.

В сложившихся экономических условиях при внедрении ресурсосберегающих технологий в земледелии разработка приемов мелиорации черноземов требует изучения закономерностей трансформации органического вещества биомелиорантов в зависимости от их химического состава и глубины заделки; периодичности известкования этих почв с учетом региональных условий и биологии культур.

Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы заключалась в теоретическом и экспериментальном обосновании мелиоративных приемов регулирования плодородия чернозема выщелоченного за счет использования биологических и химического мелиорантов в условиях лесостепи Среднего Поволжья. В задачи исследований входило:

- дать количественную и качественную оценку органического вещества бномелиорантов н определить скорость и направленность процессов их трансформации в зависимости от сроков взаимодействия с почвой и глубины заделки;

- выявить воздействие химических и биологических мелиорантов на изменение количества гумуса и динамику его подвижных форм под сельскохозяйственными культурами;

- изучить динамику изменений физико-химических свойств чернозема во времени; действие и последействие доломитовой муки, внесенной до н после многолетнего использования минеральных удобрений, а также повторное известкование;

- уточнить влияние приемов мелиорации на общие физические свойства чернозема выщелоченного;

- выяснить изменения минеральных форм азота и фосфора в динамике в зависимости от срока известкования почвы, а также от глубины заделки бномелиорантов;

- определить интегральные связи между основными параметрами почвенного плодородия при использовании ч ел""рлти у^^д''' "" —

имени К.А. Тимирязева ЦНБ имени Н.И. Железнова Фонд нау^ый ^«фаг^ры^

- оценить действие мелиорантов на продуктивность сельскохозяйственных - культур;

- дать энергетическую и эколого-энергетическую оценку изучаемым приемам. Научная новизна. Изучена трансформация органического вещества бно-

мелнорнатов в зависимости от химического состава, температурного режима, увлажнения и глубины внесения и времени взаимодействия с почвой. Определена периодичность известкования средне насыщенных выщелоченных черноземов, рассчитан баланс кальция в зернопропашном севообороте. На основании экспериментальных данных выявлено влияние био- и химической мелиорации на гумусное состояние, пищевые режимы, физико-химические и агрофизические свойства почвы, продуктивность культур в севообороте, установлены взаимосвязи основных параметров плодородия почвы с урожайностью культур.

Практическая значимость работы состоит в том, что установленные особенности влияния мелиорантов на гумусное состояние позволяют определить необходимое количество органического вещества (в виде навоза, ендера-тов, соломы, пожнивно-корневых остатков) для обеспечения бездефицитного баланса гумуса и его лабильных форм.

; Определение оптимальной глубины заделки, скорости трансформации органического вещества дают возможность разработать оптимальные варианты ресурсосберегающих технологий обработки черноземных почв в условиях лесостепного Поволжья.

Установленные закономерности динамики изменений агрохимических показателей почвы можно использовать при определении необходимости, очередности известкования и применении антропогенных субсидий в виде умеренных доз минеральных удобрений.

Реализация результатов исследовании. Результаты исследований использовались при разработке областной программы «Сохранение и восстановление земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов Пензенской области на 2006-2010 год». Полученные результаты исследований прошли производственную проверку в ООО «Агрофирма Евросервис-Беково» Беков-с ко го района.

Основные положения, выносимые на защиту:

- трансформация органического вещества и оценка гумусного состояния чернозема выщелоченного, его изменение под действием биологических и химического мелиорантов;

- влияние мелиоративных приемов на физико-химические и физические свойства почвы;

• взаимосвязи основных параметров плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур.

Апробация работы. Результаты исследований н основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных, Всероссийских и региональных научно-практических конференциях (Москва, 2003, 2004 гг., Пенза 2003,2004,2005 п\, Саратов 2004,2005 гг., Оренбург, 2005 г.).

Основные положения диссертационной работы опубликованы в И научных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов и рекомендаций производству. Работа изложена на 174 страницах компьютерного текста, содержит 36 таблиц, 22 рисунка, 29 приложений. Список литературы включает 218 источников, в т.ч. 13 зарубежных.

Условия м методика проведения исследований

Изучение процессов трансформации органического вещества биомелио* рантов проводилось в естественных полевых условиях и оптимальных - в лабораторном опыте.

В полевых условиях измельченная до 1-2 см биомасса мелиорантов смешивалась в соотношении ]:10спочвой определенного слоя (0-10; 10-20 и 20-30 см), помещалась в капроновые мешочки и закапывалась в те же слои на фиксированных площадках. Учет убыли массы проводили на 30, 60, 90, 120 и 360 сутки после заделки в почву. В качестве биомелпорантов использовали: вику, редьку масличную, солому ржаную, солому овсяную и их сочетания.

В оптимальных условиях температуры 20U±2"C и влажности 50-60% от полной влагоемкости компостирование ржаной, ячменной, пшеничной в овсяной соломы проводили в полиэтиленовых сосудах, вмещающих 1 кг черноземной почвы. Биомелиораиты заделывались в слои почвы: 0-3 см (мульча), 0-10 см и 0-20 см, Повторность в опытах пятикратная.

В полевом стационарном опыте опытного поля ФГУП «Учхоз» Рамзай Пензенской ГСХА» в эернопроп ашном севообороте (пропашные - горох - озимые - просо — яровая пшеница) изучались: динамика изменений физико-химических свойств чернозема выщелоченного во времени, действие и последствие кальцийсодержащего мелиоранта, внесенного до и после многолетнего использования удобрений, а также повторное известкование.

Первоначально в 1992 г, опыт был заложен по схеме 4x2x4. Варианты опыта: 1. без удобрений-контроль; 2. навоз 8 т на 1 га севооборотной пашни; 3. полное минеральное удобрение (NjjPjvKjs — в среднем за год); 4. NPK + пожнивный сидерат. Слдерат (редька масличная) высевался сразу после уборки озимой пшенииы. Фоны: Cao и Са, 0 (доломитовая мука). Осенью 2002 г. делянки расщепили и внесли мелиорант повторно в дозе Са по 0,75 г.к. на известкованном фоне и Са по 1,0 г.к. на не-известкованных ранее делянках. На всех вариантах опыта заделывалась побочная продукция урожая (солома, ботва, листья), ■ "

Повторность в опыте четырехкратная, размещение делянок рендомизиро-ванное в два яруса, общая площадь делянки 53 м1, учетная — 50 м3; расщепленной делянки - 26 м1, учетная - 20 м: (1,4x14,3),

Все сорта, изучаемые в опыте районированные в области: озимая пшеница Безенчукская 380, горох - Самарец, кукуруза - Кинбел 144.

Агротехника возделывания полевых культур была общепринятой для зоны проведения исследований.

Почва опытного участка - чернозем выщелоченный тяжелосупимхгтй на карбонатном тяжелом суглинке. Перед закладкой опыта в шхотном слое характеризовался следующими показателями: содержание гумуса 6,60-6,67%; рНп« - 4,63-4,73; сумма по-

глощенных оснований — 28,5-28,9 мг-экаООО г почвы. Среда поглощенных оснований преобладает кальций, который составляет 80,7-82,0%.

Изучение действия и последствия сидеритов в качестве биомелиорантов на показатели плодородия чернозема и урожайность озимой пшеницы сорта Безенчукская 380 и ячменя сорта Нутанс 642 проводилось в 2003-2005 гг. в микропалевом опыте, заложенном в поливиниловых сосудах без дна размером 50x50x40 см.

Схема опыта; 1. пар чистый; 2. пар сидеральньш; вика, горчица, редька масличная, смеси викн с горчицей, вики с редькой. Повгорность в опыте чегырех)фатная.

Изучались вика мохнатая сорта Глинковская, горчица белая - Радуга, редька масличная — Тамбовчанка. Убранная в период конца цветения капустных культур и измельченная масса, количественно выравненная по углероду, заделывалась на глубину 0-10, 10-20 и 20-30 см. Через 60-62 дня после внесения мелиорантов высевалась озимая пшеница.

Почва а микрополевом опыте - чернозем выщелоченный - перед закладкой характеризовалась следующими показателями: содержание гумуса 6,7%, общего азота - 0,34%, рНа,, - 5,6. сумма поглощенных оснований 30,7 мг-экв/100 г почвы. Обеспеченность подвижным фосфором средняя, калием — высокая.

Почвы, на которых проводились исследования, являются типичными для центральной лесостепи Приволжской возвышенности.

Климат района проведения опытов умеренно континентальный: ему свойственны резкие температурные контрасты, дефицит влаги, интенсивная ветровая деятельность, высокая инсоляция. Среднем ноголетняя температура воздуха +3,4 градуса, многолетняя сумма осадков в год в среднем 450 мм. Выпадают осадки неравномерно как в течение года, так к по годам.

В период исследований все три года были нормальными по увлажнению. В 2004 и 2005 гг. гидротермическнй коэффициент (ГТК) в период вегетации озимой пшеницы был 1,43 и 1,04 соответственно. Но продолжительные сильные дожди с ветром в период колошения-цветения привели к полеглости посевов, что сказалось на урожае зерна в 2005 г.

Все опыты сопровождались наблюдениями и исследованиями в соответствии с общепринятыми методическими указаниями (Агрофизические методы... I960, Агрохимические методы... 1960,1975).

Легкоразлагаемое органическое вещество (ЛОВ) определялось по Ганжаре -Борисову, 1989; пожнивно корневые остатки методом монолитов - по Станкову, 1964; биохимический состав биомелиорантов-поПлешкову, 1987.

Учет урожая проводили поделяночно с последующим доведением до 100% чистоты и стандартной влажности.

Экспериментальные данные обрабатывались математическими методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализа (Доспехов, 1985) на ПЭВМ с использованием пакетов прикладных программ для статистической обработки «Statgrafics>> н «Statistica»

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Трансформация органического вещества и гумусиое состояние чернозема выщелоченного

Гумусовое состояние почв зависит от уровня поступления органического вещества, его состава и процессов трансформации. Основными источниками органического вещества являются по ж н и вно- корневые остатки, навоз, сидера-ты, солома и другая побочная продукция.

Учет выхода пожнивно-корневых остатков (ПКО) при возделывании сельскохозяйственных культур в зернопропашном севообороте показал, что количество их существенно различалось по культурам и вариантам опыта. Наибольшее количество ПКО оставляют из зерновых культур: яровая и озимая пшеница 3,17 и 4.54 т/га. Далее в убывающем порядке идут просо — 2,81; горох — 2,47. В среднем на 1 га севооборотной пашни выход их по вариантам опыта колебался от 2,72 т/га на контроле до 4,06 т/га при совместном использовании полного минерального удобрения и пожнивного сидерата. Навоз в дозе 8 т на 1 га севооборотной пашни увеличивал количество ПКО на 8,4-11,5%, МРК - на 5,1-14,4%, химический мелиорант - на 9,6-31,3% по сравнению с контролем.

Урожайность соломы озимой пшеницы составляла за годы исследований 4,14 т/га, яровой пшеницы-2,43 т, проса-3,45 т, гороха - 1,52 т/га.

Всего на I гектар пашни в зернопропашном севообороте в зависимости от вариантов опыта за годы исследований поступало от 4,7 до 7,85 т/га сухого вещества. Навоз повышал выход органической массы на 42,2-49,6%, минеральные удобрения на 11,8-16,1%. пожнивный сидерат на 0,5-16,3%.

Доломитовая мука независимо от удобренности почвы увеличивала общее количество органического вещества на 6,8-20,9%.

Пополнение запасов свежего органического вешества происходило и при использовании самостоятельного посева сидеральных культур. Наибольший выход сухой растительной массы в среднем за трн года исследований дала смесь внкн мохнатой с редькой масличной. Далее в убывающем порядке шли смесь вики с горчицей - редька масличная — вика - горчица.

Органическое вещество растительного происхождения, поступая в почву, подвергается интенсивной трансформации под действием почвенной биоты. Динамика минерализации соломы как в оптимальных, так и палевых условиях однотипна. Скорость и специфика деструкционных процессов зависели от химического состава разлагаемого субстрата, влажности, температуры и других условий. При оптимальных гидротермических условиях солома зерновых культур уже через 30 дней теряла от 14,2 до 60,8%, в естественных условиях - от 2,3-7,8% овсяная до 4,0-10,2% ржаная от первоначальной массы.

Наиболее интенсивно уменьшение массы проходило в слое 0-10 см. Темпы минерализации соломы уменьшались в такой последовательности: овсяная >ячменная > ржаная > пшеничная. С увеличением срока компостирования до 210 суток повышалась скорость разложения мелиорантов в слое 0 — 20 см. Потеря массы соломы, используемой в виде мульчи, протекала более медленными темпами н достигала максимума к 720 суткам.

Темпы минерализации зеленого удобрения уменьшались в такой последовательности: зеленая масса вики > вики с редькой > редька масличная.

Зеленая масса сиаератов разлагалась быстрее, чем масса соломы и тем активнее, чем уже в них соотношение С:Ы. Так, по окончании эксперимента (через 360 дней) убыль массы бобовой культуры составила 79,1-90,6%, редьки - 75,2-82,0, соломы ржаной 55,367,3%, соломы овсяной 642-71,0% от первоначальной массы.

Добавление к соломе, имевшей более широкое соотношение С:Ы, биомассы сидератов приводило к усилению процесса минерализации органического вещества; потеря массы увеличивалась в 2003 году до 41,0-55,4%, в 2004 году -на 39,2-55,1%, что больше на 0,7-3,1%, чем массы самой соломы.

Первичная трансформация растительной массы проходила одновременно с процессами гумификации. Под влиянием соломы к 30 суткам компостирования увеличилось содержание водорастворимого гумуса (ВОВ) по сравнению с контролем. Максимальное содержание его наблюдалось на 210 сутки, в последующие сроки проходило снижение количество ВОВ.

Накопление лабильных гумусовых кислот (ЛГК), способных к быстрой трансформации и высвобождению азота для растений зависело от вида соломы, времени компостирования и глубины заделки массы (рнс. 1).

0.55 0.5

£ 0.45 2; 0.4 ц 0,35

I 0,3

| 0,25

В

3 0.2 0.15 0,1

Рис.1 Динамика содержания Слгк при компостировании соломы

Максимальное количество ЛГК отмечалось при внесении овсяной и ячменной соломы на 210 сутки, ржаной и пшеничной - на 362 сутки. Наибольшее накопление этих кислот наблюдалось при заделке мелиорантов в слой 0-10 см, далее — поверхностно и меньше — в слое 0- 20 см.

Внесение в почву биомелиоратов увеличивало обшее количество органического углерода (Сорг). При этом наибольшее повышение (на 2,45-2,52%) по сравнению с неудобренной почвой наблюдалось к 120 суткам после заделки зеленой массы в слой 0- 10 см. Далее до 360 дня шло его снижение. Вовлечение продуктов деструкции соломы в гумусовые вещества происходило в течение более продолжи-

30 210 362 723

продолжительность компостирования, сутки

—оаесОсм —«—ов«с0-10см —ж—овес 0-20см --•■*• рожь 0'си » - -рожь0-10 см *• ж- - -рожь 0-20см

тельного времени, чем сидератов. Наибольшее увеличение Сорг отмечалось на 360 сутки при заделке в слой 10-20 см.

Коэффициенты гумификации биомелиорантов, рассчитанные с определенной долей условности (реальные величины можно получить только с ис пользованием изотопно меченого материала) представлены на рис. 2,

Вейка О редькч

■ смесь шкн сриькоя

■ содам* ржа из*

О солона ржямя* ^

ыкоА □ солон* ржаная с . релькой

■ солона риьиая с анкоК к редноЯ

С солон* овсяная

О солона оаскмак с

ьнкой в солона «верна* с

релькпй • сонома овеял*»?

Рнс.2 Коэффншкнть! гукшфикшшби^1елиорантов при задатке их в стой 10-20 см

Коэффициент гумификации изменялся в зависимости от химического состава биомассы, глубины ее заделки и сроков компостирования.

Коэффициент гумификации зеленой массы сидератов изменялся к 120 суткам в слое почвы 10-20 см от 0,152 до 0,168, к 360 суткам - от 0,066 до 0,072; соломы -до 0,287 нот 0Д47 до 0,368 соответственно (рис. 2).

Добавление к соломе зеленого удобрения снижает подвижность гумусовых вешеств; по-видимому, в этом случае образуются более консервативные гумусовые соединения. Кг в слое 10-20 см достигает на 360 сутки максимума и составляет 0,226 - 0,267.

Использование био- и химического мелиорантов в зернопропашиом севообороте оказало влияние на содержание гумуса и его лабильных форм (табл. 1).

Биомелиоранты и их совместное использование с доломитовой мукой повышали содержание гумуса и ЛОВ в пахотном слое чернозема. Изучение факторов, влияющих на содержание гумуса (у) и ЛОВ (у) в почве, показало тесную зависимость (г = 0,986 и 0,974) от поступления общего количества органического вещества (х). Эта связь описывалась следующими уравнениями регрессии:

гумус - у = 15,205 - 4,488х + 0,750х; - 0.040Х3;

ЛОВ - у = 0,863 - 0,304* + 0,061х~ - 0,003х3.

Выявлена тесная связь гумуса с ПКО (г = 0,980) и средняя - ЛОВ с ПКО

нсоломой:

с количеством ПКО (х): у » 9,203 + 8,3б5х - 2,402х2 + 0,23 Ох3 с поступлением соломы (х): у = 93,50 + 122.096x-52.6f9x1 + 7,560х!

{г = 0,696); (г = 0,560).

Таблица 1 - Содержание гумуса и лабильного органического вещества _в пахотном слое. % от массы почвы (¡2005 г) _

Химический мелиорант Варианты опыта в среднем по фону Fa,<FI

Без удобрения Навоз NPK NPK + си-дерат

гумус

Са„ 6,52 6,78 6,51 6,69 6,63

Са|(| 6,51 6,83 6,54 6,70 6,65

среднее по вариантам 6,52 6,81 6,53 6,70

лабильное органическое вещество (ЛОВ)

Са0 0,413 0,562 0,453 0,497 ' 0,481

Са, п 0,441 0,613 0,484 0,518 0,514

среднее по вариантам 0,427 0,588 0,469 0,508

Для гучуса HCPm.ï4 'истых различий 0.IS, бномелиоргиггов 0.J5

Дтя ЛОВ HCPoi.'/o'eenttJx различий 0.092, бномелиортягов 0.066. доломтоэоД муки 0,031

При поступлении более 5 т/ra органического вещества каждая тонна его изменяет содержание гумуса на 215-300 кг/год или на 0,0092 - 0,0108%, Внесение менее 5 т/га не обеспечивает поддержание бездефицитного баланса гумуса. Содержание лабильного гумуса повышается с увеличением поступления на 1 т: общего количества органического вещества на 0,04-0,06%; пожннвно-коркевых остатков- иа 0.08%, соломы—на 0,02-0,06% от массы почвы.

Изменение физико-химически* свойств почвы под действием мелиорантов и удобрений

Результаты проведенного опыта показали, что использование чернозема выщелоченного среди скислого сред ненасыщенного основаниями более десяти лет без применения удобрений привело к увеличению всех видов кислотности (рНсол снизился на 0,2 ед,, Нг повысилась на 0,12 мг-экв/100 г почвы). Наибольшее подкисление (сдвиг рН«, на 0,21-0,28 ед. н Нг - 0,22-0,26 мг-экв/100 г почвы) происходило при систематическом применении минеральных удобрений в среднем в год по NjsPmKis -

Зависимость между рН (у) и временем, прошедшим после известкования (х), выражалась следующими уравнениями регрессии:

навоз - у=4,71+0,21х+0,027х'+0,00096х3, г=0,940; ЫРК~у=4,699+0,0035х-0,0013х1-0,00021х\ г=0,974; NPK+сидерат - y=4,663+0,1 ЗЗбх-0,0160xî+0,00036xî, г=0,945; безудобрений-у=4,671+0,146х-010178х1+0,00051х',г=0,952. Положительное действие химического мелиоранта на реакцию среды достигало максимума на 3"* год. Затем происходило постепенное подкислен не почвенно-

го раствора, и почва возвратилась к исходному состоянию среды. Минеральные удобрения снижали действие доломитовой муки, внесенной в дозе Cat.«. Эффективность мелиоранта зависела от времени его внесения. Предварительное известкование почвы уменьшало негативное действие минеральных удобрений на почву, особенно в первые три года после внесения. Сдвиг рН в зга годы составлял +0,64+0,82, Нг - 2,88-3,02 мг-экв/100 г почвы; при внесении мелиоранта после десятилетнего использования удобрений рН увеличивался на +0,40 - + 0,52, а Нг снижалась на 1.15-1,40 мг-эк/100 г почвы, При повторном известковании сдвиги составили: рН+0,93-+1,17, Нг-2,12-2,42 мг-экв/100 г почвы.

Навоз как на фоне доломитовой муки, так и без нее поддерживал рН на уровне 5,01 -5,10 и 4,76-4,81 соответственно; Нг - 6,53-7,83.

За годы исследований на естественном фоне происходило снижение суммы поглощенных оснований на варианте без удобрений на 5,2%, с NPK - на 6,6%, NPK + сидерат - на 5,9% по сравнению с исходной почвой. Навоз практически не изменял этот показатель, и он оставался в пределах 28,5 - 28,8 мг-экв/100 г почвы. На известкованном фоне он несколько повышался.

Наибольшее увеличение суммы обмен но-поглощенных оснований наблюдалось на третий год после внесения доломитовой муки, при'этом эффективность действия мелиоранта зависела от времени его внесения. Известкование, проведенное до внесения удобрений на третий год повышало сумму поглощенных оснований на (4.2 - 17,5%, после десятилетнего использования — на 6,8—7,8%, при повторном известковании — на 18,8-21,4% к исходному значению 1

Аналогично изменялось и количество обмен но-поглоще иного кальция. Многолетнее использование минеральных удобрений как на естественном фоне, так и известкованном проводило к уменьшению кальция в ППК на 3,7-3,4% к исходному значению. Наибольшее увеличение его (5,0 мг-экв/100 г почвы) было отмечено в пахотном слое при повторном известковании на варианте с NPK, Заделка в почву биомелнорантов на фоне основного и повторного известкования способствовала увеличению этого показателя. Эффективным было сочетание доломитовой муки, сидерата и минеральных удобрений; содержание кальция повышалось на 3,1-16,7%.

Расчет баланса кальиия показал, что без внесения химических мелиорантов плодородие черноземов и впредь будет ухудшаться. Вынос кальция не покрывается за счет постуипения только органического вещества. Дефицит составляет 55,0 кг/га ежегодно, Минеральные удобрения ухудшают баланс, он становится еще более напряженным, и дефицит составляет 101,1 шУга. Внесение доломитовой муки способствовало тому, что баланс становился положительным и составлял на варианте без удобрений 81,2 кг/га, с навозом - 95,4, NPK -28,7; NPK + сидерат-39,6 кг/га.

Пищевой режим чернозема

Минеральные соединения азота: сади азотной, азотистой кислот, аммония -основные источники создания урожая сельскохозяйственных культур. Исследования показали, что преимущественно в средненасыщенных черноземах азот находится в форме обменного аммония. В среднем за вегетацию количество его менялось под ку-

курузой от 4,7 до 7,6 мг/кг почвы, горохом—от 4,6 до 8,1, озимой пшеницей-от 3,6 до 6,7 мг/кг почвы,

С изменением реакции среда при известковании меняется и азотный режим черноземной почвы. Доломитовая мука независимо от предварительной удобренности почвы увеличивала содержание обменно-поглощенного аммония в среднем на 21,1%-Мелиорант, внесенный после десятилетнего использования удобрений, увеличивал содержание N-NHf в почве под кукурузой на 40% (первая культура после известкования), под горохом - на 11%, под озимой пшеницей - 20,4%.

Повторное известкование значительно усиливало процесс аммонификации, и количество обменно-поглощенного аммония в почве от внесения полного минерального удобрения повысилось по сравнению с теми же вариантами на неизвесткованной почве; под кукурузой в 1,$ раза, под горохом - в 1,35 и под озимой пшеницей - в 1Д8 раза, т.е. со временем эффективность действия мелиоранта несколько снижалась.

Действие доломитовой муки на образование нитратного азогга в почве без удобрений было эффективным независимо от того, когда ее внесли. Содержание N-NOj* увеличивалось в t ,4-1,7 раза по сравнению с неизвесткованной почвой (рис. 3).

9 В

tfi

О 6 С

¥ §3

I

Él

i

t

I Сэ 0

2 3 4 |Са 1,0 р Са 0.75

кукуруза

горох

озимая пшеница

Рис. 3 Содержание нитратного азота в пахотном слое почвы при разных сроках известкования 1-без удобрения 2-навоз 3-ЫРК4-МРК+сидерат

На почве, где в течение десяти лет применяли минеральные удобрения, количеств нитратного азота было выше всего на 0,4 мг/кг почвы или в 1,1 раза, по сравнению с неизвесткованной почвой.

Дополнительное, повторное внесение мелиоранта в почву позволило ликвидировать негативные последствия систематического применения минеральных удобрений. Содержание N-N03" увеличилось в 1,9-2,0 раза по сравнению с не известкованным фоном.

Навоз положительно влиял на накопление нитратного азота как на вари-ангах без доломитовой муки, так и при ее внесении. Количество нитратного азота на навозном фоне в пахотном слое почвы увеличилось в 1,3-1,8 раза по сравнению неудобренной. Последействие пожнивного сидерата на третьей культуре практически не оказывало влияния на этот показатель. Результаты исследований показывают, что ход мннерализаиионных процессов в почве во многом определялся реакцией почвенной среды.

Выявлена тесная связь между показателями рНим (к), гидролитической кислотностью (х) Н содержанием нитратного азота (у), которая выражалась следующими уравнениями регрессии:

отрНсол у = -7,51 + 2,Зх (г-0,905);

- от Нг у = 16,5-1.7* (г= 0,923).

; При возрастании гидролитической кислотности на 1,0 мг-экв/100 г почвы содержание нитратного азота снижалось на 1,7 мг/кг почвы, при повышении рН№, на 0,1 ед. - возрастало на 0,23 мг/кг почвы.

Под влиянием биологических мелиорантов увеличивалось в почве содержание щелочиогидролиэуемого азота: количество его при внесении свежего органического вещества сндератов повышалось в среднем на 28,7% по сравнению с содержанием в почве чистого пара. Это увеличение составило от заделки массы вики - 25%, горчицы - 25,9%, редьки - 29,6%, смеси вики с горчицей -31,5%. викн с редькой - 33,3% по сравнению с почвой чистого пара.

Наибольшее количество этого азота отмечено при внесении биомассы в слой 10-20 см. В среднем за два года оно составило 147 мг/кг почвы. Уменьшение и увеличение глубины заделки биомелиорантов приводило к снижению его содержания: в слое 0-10 см-на 18,4%, в слое 20-30 см —на 11,6%.

Содержание обменно-поглощенного аммония и нитратного азота изменялось в зависимости от многих условий.

ч - Так, количество высвобождающегося в результате аммонификации аммонийного азота, определялось качественным составом вносимого органического вещества и,' в первую очередь, соотношением углерода к азоту в заделанной массе сидерата глубинной ее заделки, погодными условиями и другими факторами.

V Наибольшее количество Ы-ННГ за 2 года исследований наблюдалось в слое почвы - где зеленная масса мелиорантов заделывалась в слой 10-20 см. Содержание его было меньшим в слое 0-10 см на 8,5%, в слое 20-30 см - на 9,0% по сравнению с содержанием в слое 10-20 см.

. Наибольшее воздействие па обменный аммоний оказывала зеленая масса вики независимо от глубины ее заделки. Увеличение количества этой формы азота в почве было на 64,4% по сравнению с его содержанием в чистом пару. Далее в убывающем порядке шли варианты ее смесей с капустными и капустные культуры. Содержание М-КН( в почве при заделке их массы было большим, чем в почве чистого пара на 3850% и 13-30,3% соответственно.

Количество нитратного азота при внесении в почву зеленой массы сндератов повышалось по сравнению с чистым паром на 16,2% (в среднем по всем сндератам за два года), в том числе от внесения вики на 24,6%, горчицы — 8,4, редьки - 10,1, викн с горчицей - 16,8, вики с редькой - 20,9%.

Наиболее активно нитрификационные процессы происходили в слое почвы 10-20 см. С уменьшением глубины заделки массы содержание азота несколько повысилось. Внесение в слой 20-30 см приводило к снижению N-N03 на 6,6% по сравнению с содержанием в слое почвы 10-20 см.

Изучение содержания нитратного азота в почве под ячменем показало, что биомелиоранты оказывали влияние на этот показатель. Наибольшее содержание N-N0} было отмечено в почве, где заделывались капустные культуры. • Количество его в среднем за вегетацию составило в слое 0-10 см - 6,25 мг, 1020 см — 6,85, 20-30 см - 6,03 мг/кг почвы. Последствие зеленой массы вики было меньшим, и содержание N-N0] составило в среднем в слое 0-10 см — 5,7 мг, 10-20 см-6,35 и в 20-30 см-5,50 мг/кг почвы.

Изучение содержания подвижного фосфора в пахотном слое почвы опытного участка показало, что культуры зернопропашного севооборота имеют среднюю и повышенную обеспеченность этим элементом. Затри года исследований его количество существенно не изменилось. Внесение удобрений повышало количество подвижного фосфора на 10,5-11,6% по сравнению с неудобренной почвой.

Применение кальцийсодержащего мелиоранта не приводило к существенным изменениям его содержания, но в первые три года просматривалась тенденция к некоторому его снижению как при основном, так и при повторном известковании (на 1,5-1,7% по сравнению с контролем).

На известкованном фоне действие навоза уменьшало содержание подвижного РА, по сравнению с не известкованной почвой на 3,7% при основном внесении мелиоранта и на 4,6% - при повторном. При использовании минеральных удобрений на фоне химического мелноранта количество его возрастало на 11 ,0-7,2% соответственно.

Действие №К с поживным сидератом было немного выше, чем одних минеральных удобрений (на 0,2-1,5%).

Изучение действия сидеральных культур на содержание подвижного фосфора в почве при низкой и средней его обеспеченности под озимой пшеницей показало, что биомелиоранты увеличивали количество доступного для растений фосфора в среднем на 9% по сравнению с содержанием его в почве чистого пара, в том числе вика на 9,4%; редька - 9,9%; горчица - 8,4; вика с горчицей- 11,4%; вика с редькой - 11,6%.

На содержание фосфора оказывала глубина заделки сидерата. Так, при внесении массы в слой 0-10 см содержание РгО} увеличилось на 8,2%, в слой 10-20 на 8,0% и в слой 20-30 см —на 12% по сравнению с количеством фосфора в соответствующем слое почвы чистого пара.

Отмечено последствие биомелиорантов на содержание подвижного фосфора в почве при возделывании ячменя.

В среднем увеличение количества фосфора в почве по сравнению с чистым паром составило 13,6%. Наибольшее содержание подвижного было отмечено в слое 20-30 см по всем удобренным вариантам, и было 54,7 мг/кг почвы при 46,5 мг в почве соответствующего слоя чистого пара.

Аналогичные изменения происходили и в других слоях почвы, где увеличение РЮ) к контролю было в слое 0-10 см на 9,9%, в слое 10-20 см - 13,3%, чем'в соответствующих слоях почвы под озимой пшеницей (на 1,7-5,1%). Эти данные свидетельствуют о том, что трансформация органического вещества биомелиорантов и высвобождение доступных для растений форм фосфора не ограничивается одним годом, а продолжается несколько лет.

Изучение обменного калия не выявило существенных изменений количество его как при использовании химического, так и биологического мелиорантов.

Агрофизические свойства почвы

". К наиболее рациональным приемам воспроизводства утраченной структуры черноземов относятся известкование кислых почв и внесение органических удобрений.

В условиях проведения полевого опыта содержание в почве водопрочных агрегатов составляло на контроле 46,6—45,4%, при внесении навоза по 8 т ежегодно на I га севооборотной пашни — 51,0-53,0, минеральных удобрений (NvirPjoKcii суммарно за 13 лет)-46,8-47,6 (табл. 2).

Использование доломитовой муки независимо от предварительной удобрен-иостн почвы увеличило количество водопрочных агрегатов в 2003 году на 3,9-8,7%, в 2005 гону - на 8,1-12,6%. Наибольшее влияние на сгруктурообразование оказал навоз, увеличение водопрочных агрегатов составляло от 8,7 до 12,6%.

Максимальное количество агрономически ценных агрегатов формировалось при повторном внесении доломитовой муки. Отклонение от контроля составило 12,1-17,3%.

Минеральные удобрения, внесенные самостоятельно и по известкованным фонам оказывали влияния на восстановление водопрочной структуры. Количество агрономически ценных водопрочных агрегатов возросло в среднем за 3 года по сравнению с контролем на 1,2%, с известкованными фонами на 5,4%,

Расчет и экспериментальные данные показывают, что между количеством водопрочных агрегатов (у) и pH„i (х) существует тесная корреляционная связь (г = 0,835). Нелинейная зависимость между данными показателями аппроксимировалась уравнением полинома:

у=*-1726,77+ 1079,45х-217,6хг+ 14,65х3

Важнейшим фактором структурообразования является наличие двухвалентных катионов в почвенном поглощающем комплексе.

Зависимость количества водопрочных агрегатов (у) от содержания обмен но-поглощенного кальция (х) выражалась уравнением вида:

у «-5928,05 + 737,95х - З0,25х3 + 0,41х3 (г - 0,779).

Взаимосвязь количества водопрочных агрегатов (у) и суммы обменных оснований (х) выражалась уравнением полинома третьей степени: у =-11335,2 + I I30,8x —37,3х" + 0,4xJ (г = 0,711).

С увеличением суммы обмен но-поглощённых оснований отмечается повышение количества водопрочных агрегатов; наиболее заметный их рост отмечается в интервале от 33 до 35 мг-эквЛОО г почвы.

Кислотность почвы оказывает отрицательное влияние на водопрочность структурных агрегатов. Уравнения связи рН и Нг (х) с водопрочностью (у) имеют следующий вид:

рН: у = -1726,8 + 1079,4х - 217,6хг + 14,бх1 (г» 0,635);

Нг: у = 510,3 - 202,Зх + 30,4Х1- 1,52х* (г = 0,635).

Таблица 2 — Действие известкования и удобрений на структурное состояние чернозема выщелоченного

Фон Варианты опыта Количе< допрочн гатовХ) гтво во-ых агре-25мм,% Коэффициент структурности Степень вы паха нности, %

2003 г. 2005 г. 2003 г. 2005 г. 2003 г. 2005 г.

Са# Безудобрения-контроль 46,6 45,4 0,87 0,83 43,6 45,0

Навоз 51,0 53,0 1,04 1,13 38,3 35,8

46,8 47,6 0,88 0,91 43,3 42,4

№К+сидерат 48,8 50,2 0,95 1,01 40,9 39,2

Са,.« 1992 г Без удобрения 50,2 52,9 1,01 U2 39,2 36,0

Навоз 54,8 57,9 1,21 1,38 33,7 29,9

51,1 52,9 1,04 1,12 38.1 36,0

ЫРК+сидерат 52,0 54,2 1,08 1,18 37,0 34,4

CaU) 2002 г Без удобрения 49,1 53,2 0,96 1,14 40,6 35,6

Навоз 52,5 56,3 MI 1,29 36,4 31,8

ЫРК 49,8 52,6 0,99 1.11 39,7 36,3

№К+сидерат 50,5 53,8 1,02 1,16 38,9 34,9

Са«.и повторно Без удобрения 52,1 54,3 1,09 1,19 36,9 34,3

Навоз 58,7 62,7 1,42 1,68 28.9 24,1

ЫРК 53,3 54,9 1,14 1,22 35,5 33,5

ЫРК+сндерат 54,8 56,9 1,21 1,32 33,7 31,1

Важными показателями при оценке структурного состояния почвы являются коэффициент ее структурности, степень выпаханности.

За годы исследований коэффициент структурности на контрольном варианте снизился с 0,87 до 0,83,

На вариантах с использованием доломитовой муки и при сочетании ее с удобрениями коэффициент структурности менялся от 0,96 до 1,68.

Максимальное значение коэффициента структурности было отмечено в 2005 году при сочетании доломитовой муки с навозом.

За период исследований в полевом опыте на контрольном варианте - без химического мелиорантаиудобрений— степень выпаханности увеличилась с 43,6 до 45,0%.

Сидераты, оказывая положительное влияние на процесс образования и накопления гумуса в черноземе выщелоченном, благоприятно воздействуют и на его структурное состояние.

.Максимальное количество водопрочных агрегатов на всех вариантах опыта было отмечено на второй год после внесения измельченной массы сиде-ральных культур. Наиболее благоприятное влияние на восстановление утраченной структуры оказали редька масличная и вика. Эти культуры увеличили содержание водопрочных агрегатов по сравнению с чистым паром при внесении в слой почвы 0-10 см на 6,0 и 5,2%, в слой 10-20 см — 14,4 и 11,0%, в слой 20-30 см - 4,3 и 3,9%. На третий год после заделки зеленого удобрения происходила стабилизация в образовании водопрочных агрегатов. Динамика изменений была аналогичной во всех слоях почвы.

Максимальная величина коэффициента структурности была отмечена на глубине 10-20 см, где в качестве зеленого удобрения использовалась редька масличная: 1,56-1,65.

Далее в убывающем порядке сидеральные культуры располагались в следующий ряд: вика > смесь вики с редькой > смесь вики с горчицей > горчица.

В создании оптимальных условий для роста и развития культурных растений большое значение имеет поддержание ее пахотного слоя в рыхлом состоянии, характеризуемом плотностью почвы,

■ В среднем за годы исследований плотность изменялась от 1,21 до 1,23 г/см3 на кон-трсяьном варианте и от 1,19 до 1,22 г/см3при использовании доломитовой муки.

Применение биомелиорантов способствовало разуплотнению пахотного горизонта почвы. Наиболее эффективно снижало плотность почвы совместное использование доломитовой муки и навоза - на 0,10-0,12 г/см;|(2005 г).

Действие химического мелиоранта и минеральных удобрений уменьшало этот показатель на 0,03 - 0,06 г/см3.

Изменение плотности (у) почвы связано, в первую очередь, с поступлением органического вещества, с содержанием лабильного органического вещества (ЛОВ), со структурным состоянием, с рН(0л, и суммой об мекно-п оглощенных основаннй, о чем свидетельствуют уравнения регрессии: с поступлением органического вещества (х): у = 1,2 5 + 0,011 х - 0,0066.ч2 + 0,00042х1 (г «0,811)

сЛОВ (х):

у = 0,788 + 2,946х - 6,412х2 + 4,1 ОЗх1 (г = 0,934)

с количеством водопрочных агрегатов (х): у »-11,27 + 0,578х -0,0089х" + 10й *0,45х3 (г = 0,622)

с суммой об мен но-поглощенных оснований (х): ' у = 22,91 -2,12х + 0,669х2 - 0,00075х3 (г = 0,669).

с Са (х):

у = 13,16— 1,44х + 0,058х30,00077х5 (г = 0,723).

срНт, (х):

у= !3,6-7,19х+ 1,38х -0,0088х (г = 0,564).

Пористость является одним из важных показателей, характеризующих мелиоративное состояние почвы. Пористость определяет воздушный, водный и пишевои режимы почвы. На контрольном варианте общая пористость в годы исследований изменялась в интервале от 49,0 до 49,8%.

При использовании доломитовой муки она была выше, чем на контроле на 0,8% в 2005 году. Величина общей пористости при внесении только биологического мелиоранта (навоза) колебалась в пределах от 53,5 до 53,9%, превышая контрольные значения на 3,7-4,6%. Одностороннее внесение минеральных удобрений повышало пористость почвы на 0,4-1,2% относительно контрольного варианта. Применение их совместно с доломитовой мукой позволило увеличить данный показатель на 1,2-2,5%.

Как свидетельствуют результаты исследований, пористость аэрации по всем вариантам опыта во все годы была выше, чем на контроле на 0,6-7,2%. Одностороннее внесение доломитовой муки незначительно увеличивало пористость аэрации (на 0,6-1,2%). Однако, при сочетании химического мелиоранта с полным минеральным удобрением пористость аэрации составляла 27,1-30,6%; с NPK и сидера-том -27,7-31,2%; с навозом - 31,7-34,1%. Увеличения по отношению к контрольному варианту составляли 1,2-3,6%; 1,7-4,5% и 4,3-7,8% соответственно.

Действие мелиорантов на урожайность сельскохозяйственных культур

Биологические мелиоранты (навоз, редька масличная) повышали урожайность следующих за ними культур, но продолжительность этого действия была различной. Навоз повышал выход продукции в течение пяте лет. Прибавки урожая пропашных культур от его действия составляли 15,1-19,9%, зерновых культур-от последействия - 3,9-9,5%,

Зеленая масса редьки масличной, заделанная в почву после уборки озимых культур, на фоне полного минерального удобрения эффективно действовала только два года, увеличивая урожайность зерновых на 4,1-11,0%.

Эффективность доломитовой муки зависела от многих факторов: от биологических особенностей культур севооборота, степени удобренности почвы и времени ее взаимодействия с мелиорантами. На действие мелиоранта положительно реагировала кукуруза. Урожайность ее на фоне Са| () увеличивалась от навоза на 7,1%, от NPK- на 12,4%; зерна гороха на 9,1 и 7,1%, озимой пшеницы - на 7,0 и 4,0% соответственно.

Последействие доломитовой муки на урожайность зерновых культур было менее существенным, за исключением проса. Повышалось и действие промежуточного сидерата, заделанного в почву вместе с минеральным удобрением,

Вместе с тем эффективность основного известкования, проведенного в 1992 году и предшествующего использованию пашни в севообороте, снижалась во времени. Так, если на шестой год после внесения мелиоранта, урожайность зеленой массы кукурузы от навоза увеличилась на 29,2%, то па одиннадцатый -только на 14%. Аналогичные изменения произошли при использовании на известкованном фоне NPK и NPK с сидератом: на 46,4-44,3 и 16,6-15,2 % соответственно.

Проведенное в 2002 году известкование на почве, где ранее химический мелиорант не применялся, способствовало эффективному изменению урожая как без удобрений, так и на удобренных вариантах. Прибавки зеленой массы КУКУРУЗЫ составили от 5,1% без удобрения до 15,7 и 20,2% соответственно от

навоза и NPK+сидерат. Аналогичные изменения были и по другим культурам. Вместе с тем прибавки по минеральным удобрениям были меньше, чем в первую ротацию севооборота, когда внесение химического мелиоранта предшествовало использованию туков.

Д ействие и последействие доломитовой муки, внесенной в дозе 0,75 г. к. повторно было эффективным на всех вариантах опыта, и увеличило урожай зеленой массы кукурузы на варианте с NPK на 213% и №К*сидераг - на 23,0%, гороха - на 29.4%и на 31,3%, озимой пшеницы-на 17,0% л на 16,7% соответственно (табл. 3).

Заделка в почву свежего органического вещества биомелиорантов стимулирует развитие полезной микрофлоры, активизирует процессы трансформации азотсодержащих соединений, улучшает физические и другие свойства почвы, что сказывается на урожайности культур севооборота.

Исследования показали, что сидераты оказывали положительное действие на урожайность зерна озимой пшеницы. Бобовый сидерат, улучшая азотный режим почвы, создавал лучшие условия для формирования зерна, чем капустные культуры. При заделке зеленой массы продуктивность зерна пшеницы в среднем за два года независимо от глубины заделки повысилась: от внки мохнатой на 10,7%, капустных -на 10,2-10,5%, их смесей-на 10,9-11,1% по сравнению с чистым паром.

Вместе с тем урожайность озимой пшеницы зависела не только от качественного состава зеленой массы, но и от погодных условий, складывающихся в период заделки ее в почву и сева пшеницы, а также первого периода роста культуры.

Так, в июле—сентябре месяцах 2003 года теплая и влажная погода сказалась на трансформации органического вещества, что способствовало хорошему осеннему рада mito пшеницы. Растения благополучно перезимовали, а благоприятные условия 2004 года (ГТК 1,43) позволили получить урожайность зерна от 82,1 до 101.3_г/сосуд. В 2005 году ГТК составил 1,04. Продуктивность пшеницы колебалась -от 78,7 до 86,1 г/сосуд по чистому пару и от 78,9 до 98,3 г/сосуд по сиде-ральным культурам.

: Существенную роль в увеличении урожая зерна играла глубина заделки мелиоранта. Наибольшая урожайность зерна озимой пшеницы по всем вариантам получена при заделке зеленого удобрения в слой 10-20 см, В среднем за два года она составила 95,5 г/сосуд, что на 11,0% больше, чем на контроле. Дальнейшее увеличение глубины заделки мелиорантов приводило к снижению урожая зерна на 11.5- 14,4%, что, вероятно, связано с более медленным темпом разложения органической массы, с меньшим образованием лабильных гумусовых соединений, принимающих участие в восстановлении утраченной структуры. При мелкой заделке снижалась влажность почвы, что, в конечном счете, и повлияло на урожайность зерна, которая была на 5,6-8,8% ниже, чем при внесении массы в слой 10-20 см, но на 5,7-7,8% выше, чем при заделке зеленого удобрения в нижний слой.

. Наибольшая урожайность по всем глубинам отмечена по вике мохнатой и ее сочетаниям с капустными культурами. Видимо, это связано с тем, что урожайность зерновых колосовых после бобового сидерата создается, главным образом, за счет поступления неучитываемого лабильного органического вещества (тонкие живые и отмершие корни, экссудаты, прижизненный опад) и активной жизнедеятельности микро-и мезоорганнзмов.

Таблица 3 — Урожайность сельскохозяйственных культур в зернопро-

пашном севообороте (2003-2005 гг.), т/га

Фон Варианты опыта Культуры и показатели

Кукуруза (зеленая масса) Горох Озимая пшеница

урожайность отклонение от контроля урожайность отклонение от контроля урожайность [ отклонение от контроля

т/га % т/га % т/га %

Сад Без удобрения - контроль 17,8 2,01 З.П

Навоз 19,4 1.6 9,0 2,14 0,13 6,5 3,28 0,17 5.5

ЫРК 20.0 2,2 12,4 2,29 0,28 13,9 3.44 0.33 10.6

ИРК + сидерит 20,1 2,3 12,9 2.32 0.31 15,4 3,40 0,29 9,3

Сз|.0 1992 г Без удобрения 18,0 0,2 1.1 2,05 0,04 2,0 3,18 0,07 2,3

Навоз 203 2.5 14,0 2,19 0,18 9,0 3.38 0,27 8.7

ЫРК 20,4 2,6 14,6 2,31 0,30 14,9 3,45 0,34 10,9

ЫРК + сидерзт 20,5 2,7 15.2 2,33 0.32 15,9 3,44 0.33 10.6

Сз,.,, 1002 г Без удобрения 1Я.7 0,9 5,1 2,16 0.15 7.5 3.19 0.0« 2,6

Навоз 20.6 2.8 15.7 2,47 0,46 22,9 3.39 0.28 9,0

1МРК 20,8 3,0 16.9 2,39 038 18,9 3.60 0.49 15,8

ендсрат 21,4 3,6 20.2 2,42 0.41 20,4 3.59 0,48 15,4

Сао.к Без удобрения 19,0 и 6,7 2,24 ОМ М,4 33 0,18 5.8

по- Навоз 21,5 3,7 20,8 2,58 0,57 28,4 3,56 0,45 14.5

втор- ЫРК 21,6 3,8 21,3 2,60 0,59 29,4 3,64 0,53 17,0

но ЫРК + сидерат 21,9 4,1 23,0 2,64 0,63 31,1 3,63 0.52 16,7

НСРо! ,>„ известкования 0,18 0,14 0.06

удобрений 035 0,13 0,11

Последействие зеленого удобрения оказалось немного выше, чем действие на урожайность первой культуры- Урожайность ячменя увеличивалась от 11,5 до 12,1% к контролю. Последействие сидеральных культур по всем вариантам опыта было аналогичным их действию.

На основании полученных данных можно заключить, что использование сндератов в качестве биомелнорантов способствует увеличению урожайности зерновых культур. Смеси бобовой и капустных культур более предпочтительны по сравнению с их одЬовидовыми посевами. Наибольшая продуктивность зерна возможна при заделке массы в слой 10-20 см.

>; Эффективность применения мелиорантов

Расчеты энергетической эффективности показали, что затраты на внесение мелиорантов в звене зернопропашного севооборота составили от 1,2 до 22,6 ГДж/га. При известковании почвы в 2002 году затраты энергии составили 8,1— 22,6 ГДж/га. В суммарной прибавке урожая зернопропашного севооборота было накоплено 11,7-19,7 ГДж/га без известкования, а при применении извести 7,7-35,7 ГДж/га.

Наивысший КПД получен при совместном использовании доломитовой муки и навоза, а наименьший при сочетании известкования и минеральных удобрений.

Для восполнения потерь органического вещества только в пахотном слое необходима (исходя из нормативных данных коэффициента гумификации навоза -0,25) антропогенная энергия на уровне 34,1 ГДж/га.

При применении минеральных удобрений в сочетании с пожнивным си-дератом и навоза получен энергетический выигрыш как на известкованном фоне, так и неизвесткованном (5,5—41,1 ГДж/га). При одностороннем внесении доломитовой муки затраты энергии составили 30,8 ГДж/га, минеральных удобрений-22,0-25,0 Гдж/га.

Таким образом, совместное использование химического и биологического (навоза) мелиорантов дает наиболее высокую энергетическую, эколопо-энергетическую эффективность,

■г

Выводы

1. В правобережной лесостепи Среднего Поволжья на черноземах выщелоченных сред ненасыщенные основаниями, имеющих кислую и среднюю реакции среды, установлены основные закономерности действия химического и биологических мелиорантов на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур.

2. Определены основные источники пополнения органического вещества почвы, позволяющие стабилизировать плодородие почвы. В среднем на гектар пашни зернопропашного севооборота поступало от 4,7 до 7,85 т сухого вещества. Редька масличная, выращенная после уборки озимой пшеницы, давала 4,623,48 т/га сухого вещества.

3. Скорость разложения и специфика деструкциокных процессов зависели от химического состава субстрата, времени взаимодействия с почвой. Динамика минерализации органического вещества как в оптимальных, так и полевых условиях однотипна, но потеря массы в естественных условиях количественно была меньшей во все сроки наблюдений и независимо от глубины заделки вещества. Темпы минерализации уменьшались в такой последовательности: зеленая масса сидератов > их смесь с соломой > солома,

*4, Одновременно с первичной трансформацией растительной массы происходили процессы гумификации. Увеличивалось количество лабильного органического вещества, водорастворимого гумуса, лабильных гумусовых кислот, общего количества органического углерода.

'' Коэффициенты гумификации, рассчитанные с определенной долей условности, изменялись в слое 0-10 см сидератов 0,047-0,146, соломы-0,065-0,288, соломы с си-дератамн-0,057-0.219; в слое 10-20 ем-0,066-0,168*. 0,081-0,368; 0,069-0,267; вслое 20-30 см - 0,057-0,132; 0.0+7-0,245:0.039-0,235 соответственно.

5. Применение в качестве биомелиорантов на черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом навоза, сидератов, соломы и их смесей как самостоятельно, так и на фоне доломитовой муки предотвращает процессы дегумификации, увеличивает содержание гумуса и его лабильных форм.

6. Использование среднекислого сред ненасыщенного основаниями чернозема более десяти лет приводит к повышению всех видов кислотности. При внесении доломитовой муки максимальное ее действие достигается на третий год, затем происходит постепенное подкисление, и через десять лет почва возвращается к исходному состоянию среды. Действие мелиоранта зависело от времени его внесения в почву. Предварительное известкование уменьшало негативное действие длительного использования почв и удобрении. При повторном известковании улучшались все физико-химические показатели: сумма обмен но-поглощенных оснований, содержание обменно-поглощенного кальция, степень насыщенности основаниями.

7. Доломитовая мука улучшала азотный режим почвы, увеличивая количество нитратного н обменно-поглощенного аммония. При внесении зеленой массы вики максимальное содержание нитратного азота отмечалось в слое 1020 см. Далее в убывающем порядке шли: вика с редькой > вика с горчицей > редька > горчица.

8. Использование мелиорантов создавало хорошие условия для структу-рообразовання. В среднем за годы исследований количество водопрочных агрегатов возросло от внесения навоза на 3,1-4,0%. Максимальное их содержание (58,7-62,7%) формировалось при повторном внесении доломитовой муки в дозе 0,75 г.к, Пожнивный сидерат при известковании чернозема доломитовой мукой обеспечил рост количества водопрочных агрегатов только на 0,4-0,5%. Применение мелиорантов способствовало разуплотнению пахотного слоя почвы. Наиболее эффективно снижало плотность совместное использование доломитовой муки и навоза-на 0,10-0,11 г/см'.

9. Предварительное известкование среднекислого чернозема доломитовой мукой в дозе 1,0 г.к. обеспечивает продуктивность зернопропашного севооборота 2,97 т/га зерновых единиц. Сочетание ее с навозом и минеральными удобрениями было более продуктивным. Эффективность действия мелиоранта во времени снижалась. Известкование после многолетнего использования почвы имело меньшее воздействие на урожайность культур. Повторное известкование существенно повышало выход продукции. Использование сидератов как в основном, так и промежуточном посеве увеличивало урожайность проса, яровой и озимой пшеницы и ячменя —на 14,1-29,9%.

Рекомендации производству

В условиях правобережной лесостепи Среднего Поволжья для предупреждения снижения гумуса и его лабильных форм в почве, предохранения структуры от разрушения, предотвращения переуплотнения пахотного слоя необходимо вносить не менее 5 т на 1 га пашни органического вещества ежегодно. В качестве биомелиорантов эффективно применять сочетание бобовых, капустных культур и их смесей с соломой. Оптималыюй глубиной заделки органического вещества является спой 1020 см. Дня улучшения агромелиоративных свойств чернозема с кислой реакцией среды рекомендуется почву предварительно известковать местным известковым материалом—доломитовой мукой. Периодичность известкования через 9-10 лет. Для повышения продуктивности культур зернопропашного севооборота рекомендуется использовать химический мелиорант с умеренными дозами минеральных удобрении.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1, Проскорякова М.Б. Минерализация соломы и влияние ее на рост яровой пшеницы/ Проскорякова М.В, Лебедева Т.БУ/ Проблемы ЛПК и пути их решения: Магериалы научно - практической конференции^ Пензенская государственная сельскохозяйственная академия, - Пенза: РИО ПГСХА, 2003. - С.80-82.

2,Проскорякова М.В. Зависимость скорости разложения соломы от глубины ее заделки/ Проскорякова М.В У/ Бюлл. ВИУА №118. Материалы международной научной конференции "Обеспечение высокой экономической эффективности и эколош ческой безопасности приемов использования удобрений и других средств Москва, 2003, - С, 306-308.

3,Проскорякова М.В. Экологически безопасный прием сохранения плодородия почв/ Проскорякова М.В., Нескина С.Д., Лебедева Т.БУ/ Биосфера и человек: проблемы взаимодействия: сборник материаловVII Международной научной конференции, -Пенза,2003-С. 131-133.

4Л1роскорякова М.В. Трансформация органического вещества соломы сельскохозяйственных культур/ Проскорякова М.В., Лебедева Т.Е.// Материалы научно-практической конференции, посвяшенной 75-летию со дня рождения профессора Г.Б. Гальдина. - Пенза: РИО ПГСХА, 2003. - С.134-136.

5.Проскорякова М.В. Влияние органических удобрений на изменение содержания форм азота, фосфора и калия чернозема выщелоченного/ Проскорякова М.В., Лебедева Т. Б У/ Вестник Саратовского госагроун иверситета им. Н.И. Вавилова - Саратов, 2004,-№2.-С. 11-12.

6.Проскорякова М.В. Изменение подвижных гумусовых веществ при трансформации соломы/ Проскорякова МЛ., Лебедева Т.БУ/ Актуальные проблемы земледелия на современном этапе развития сельского хозяйства: Сборник материалов Международной научно-практической конференции, посвященной 50-летию кафедры общего земледелия - Пенза: РИО ПГСХА, 2004. - С. 66-67.

7.Проскорякова М.В, Изменение агрохимических показателей черноземной почвы при применении удобрений/ Проскорякова М.В,// Применение средств химизации - основа повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и сохранения плодородия почв. Материалы 38 международной научной конференции (ВШ111А), - М.: ВНИИА, 2004.-С. 172-174.

8.Проскорякова М.В. Использование экологически безопасных удобрений/ Проскорякова М.В., Лебедева Т.БУ/ Экология человека: концепция факторов риска, экологичоской безопасности и управления рисками: сборник материалов Международной научно-практической конференции.-Пс[оа,2004.-С, 37-38.

9.Проскорякова М.В. Агроэкологичсская роль сидератов в повышении плодородия чернозема выщелоченного/ Проскорякова М.В., Лебедева Т.БУ/ Региональная научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов: сборник материалов, часть 1,-Оренбург, 2005.-С. 121-122.

10 .Проскорякова М.В. Действие зеленого удобрения на структурное состояние чернозема выщелоченного/ Проскорякова М.В, Лебедева ТБУ/ //Сборник материалов научно-практической конференции агрономического факультета Пензенской ГСХА «Роль науки в развитии АПК». - Пенза, 2005. - С. 50-51.

Н.Проскорякова М.В. Влияние соломы в качестве удобрения на эффективное плодородие чернозема выщелоченного/ Лебедева Т.Б., Проскорякова М.В., Надежкин С.М, // Актуальные проблемы земледелия. Сборник научных работ, посвяшенной 90-летию кафедры земледелия Саратовского ГАУ. - Саратов, 2005,—С. 210-213,

№19 9 6 8

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии «Копи-Нтад» ИП Попова М.Г. г. Пенза, ул. Московская, 74 21.10.2005 г., тираж 100 экз., 1,25 усл. печ, л,, заказ