Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агрономическая эффективность насыщенных и природных цеолитов при возделывании сахарной свеклы в условиях ЦЧЗ

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "Агрономическая эффективность насыщенных и природных цеолитов при возделывании сахарной свеклы в условиях ЦЧЗ"

Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глинки

со

гг

О _ На правах рукописи

i - """ Карасев Олег Александрович

УДК: 549.67 + 631.8]: 633.63 (470.32)

АГРОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ НАСЫЩЕННЫХ И- ПРИРОДНЫХ ЦЕОЛИТОВ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ В УСЛОВИЯХ цчз

Специальность 06.01.09 - растениеводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Воронеж-1998

Работа выполнена в Воронежском государственном аграрном университете имени К.Д.Глинки

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Ю.С.Колягин

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор А.В.Никулин; доктор сельскохозяйственных наук В.И.Кураков

Ведущее учреждение - Научно-исследовательский институт

сельского хозяйства ЦЧП им. В.В.Докучаева

Защита состоится «20» мая 1998 г в «12» часов в ауд. 265 на заседании диссертационного совета К120.54.01 Воронежского государственного аграрного университета им. К.Д.Глинки по адресу: 394087, г. Воронеж, ул. Мичурина, 1, ВГАУ.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке агроуниверситета

Автореферат разослан «19-» апреля 1998 г

Ученый секретарь диссертационного совета доцент

С.Я.Мухортов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одним из ключевых факторов интенсификации свеклосахарного производства является повышение урожайности и качества фабричной сахарной свеклы. Решение проблемы увеличения производства сахара в настоящее время в сельском хозяйстве невозможно без применения дорогостоящих минеральных удобрений. С целью получения более дешевой сельскохозяйственной продукции, следует уделять все

большее внимание местным природным минералам, несущих разнообраз-

«

ные элементы питания, что позволит экономно использовать минеральные удобрения. Среди минералов наибольшее распространение имеют цеолиты. Это минералы из группы водных алюмосиликатов щелочных и щелочноземельных элементов, имеющие каркасное строение с пустотами и содержат большое количество доступных для растений макро- и микроэлементов, что и определяет их уникальные свойства. В связи с этим становится актуальным изучение влияния отдельно прямого воздействия насыщенных и природных цеолитов различных месторождений и в сочетании с разным количеством минеральных удобрений на урожай и качество сахарной свеклы.

Цель и задачи исследований. Цель наших исследований:

- установить оптимальное влияние цеолитов, насыщенных макроэлементами, а также природных цеолитов различных месторождений, внесенных отдельно и совместно с различными дозами минеральных удобрений на урожайность и качество сахарной свеклы в условиях ЦЧЗ.

В соответствии с этим предусматривается решение следующих задач:

- изучить биологические особенности формирования урожая сахарной свеклы в связи с условиями минерального питания.

- изучить динамику изменения параметров химического состава и качественных показателей в растениях сахарной свеклы в связи с различными условиями корневого питания.

- выявить действие цеолитов на изменение агрохимических свойств чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого.

- оценить экономическую и энергетическую эффективность применения насыщенных, природных цеолитов и удобрений под фабричную сахарную свеклу.

Исследования по рассматриваемым вопросам проводились в 19951997 гг. в условиях ЦЧЗ на базе опытной станции ВГАУ по теме «Разработать и усовершенствовать технологию производства технических культур в ЦЧЗ», согласно с тематическим планом Воронежского госагро-университета (№ гос. регистрации 01.910015983).

Научная новизна. Впервые в условиях Центрально-Черноземной зоны на культуре сахарной свеклы проведены исследования и получены результаты прямого воздействия цеолитов и сочетания их с различными дозами и соотношениями минеральных удобрений. Определены продуктивность и качество фабричной сахарной свеклы, выявлены особенности роста и развития, динамика накопления сухого вещества и сахаристости, изменение технологических показателей качества корнеплодов, динамика изменения нитратов, содержание элементов питания в органах растений в течение вегетационного периода в связи с применением насыщенных и природных цеолитов различных месторождений.

Практическая ценность результатов исследований заключается в рациональном использовании минеральных удобрений (N60 Р70 Кбо) и 10 т/га природных цеолитов, что повышает продуктивность и качество сахарной свеклы, и влияет на динамику интенсивного накопления минеральных и органических веществ в растениях.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научной конференции профессорско-преподавательского состава Воронежского государственного аграрного университета имени К.Д.Глинки в 1996, 1998 годах и международной научной конференции молодых ученых

с 1997 году. По материалам диссертации опубликовано 3 печатных работы.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Влияние насыщенных, и природных цеолитов на урожайность и качество сахарной свеклы.

2. Динамика накопления и вынос питательных элементов растениями сахарной свеклы в зависимости от применения насыщенных и природных цеолитов.

3. Действие цеолитов на изменение агрохимической характеристики почвы.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 173 страницах машинописного, текста и включает введение, семь глав, выводы, предложения производству, список использованной литературы и приложения.

Работа иллюстрирована 26 таблицами и 18 рисунками. Список литературы включает 210 источников, в том числе 7 иностранных.

Условия и методика проведения исследований

Экспериментальная работа по теме проводилась в 1995-1997 гг. на опытной станции ВГАУ, расположенной в г. Воронеже (Воронежской области) Центрально-Черноземной зоны. Годы исследования довольно полно охватывают разнообразие погодных условий, которые являются типичными для зоны свеклосеяния Центрально-Черноземных областей.

Почва опытного участка - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый среднегумусированный, со слабокислой реакцией и высокими показателями суммы поглощенных оснований, с повышенной обеспеченностью подвижными формами фосфора и калия.

Исследования проводились в полях экспериментального севооборота. Чередование культур: черный пар, озимая пшеница, которая являлась

предшественником сахарной свеклы. В опытах высевался сорт свеклы - Ра-монская односемянная 47.

Закладку опытов, наблюдения, учеты и анализы проводили по общепринятым методикам, установленных ГОСТом. В процессе роста и развития за сахарной свеклой проводился уход согласно агроправилам. Тщательный уход за посевами обеспечивал хорошую сохранность растений на опытных делянках (95-97% убранных растений к фактически оставленным после окончательной прорывки) во все годы исследования.

Уборку и учет урожая сахарной свеклы проводили по каждой делянке в отдельности путем взвешивания корнеплодов и ботвы.

В опыте использовались природные цеолиты двух месторождений: Сокирницского (Украина) и Воронежского, а также насыщенные цеолиты Воронежского месторождения макроэлементами (азотом, фосфором и калием). Насыщение (заряжение) цеолитов минеральными удобрениями (аммиачной селитрой, двойным гранулированным суперфосфатом, хлористым калием) проводили по разработанной нами методике. Минеральные удобрения, природные цеолиты различных месторождений и насыщенные цеолиты Воронежские-2 макроэлементами вносили в 1995 году под культивацию, а в 3996 и 1997 годах - под зябь. Из минеральных удобрений использовали: аммиачную селитру (34 Д%), двойной гранулированный суперфосфат (46%) и хлористый калий (60%).

Стационарные опыты в 1995-1997 годах проводили по следующей схеме. В схему входили следующие варианты:

1. Контроль (без удобрений и цеолитов).

2. N120 + 5 т/га цеолитов Воронежские-2.

3. 5 т/га цеолитов Воронежские-2, насыщенных (заряженных) N120.

4. Р|зо + 5 т/га цеолитов Воронежские-2.

5. 5 т/га цеолитов Воронежские-2, насыщенных (заряженных) Рпо-

6. К120 + 5 т/га цеолитов Воронежские-2.

7. 5 т/га цеолитов Воронежские-2, насыщенных (заряженных) К120.

8. >Г|2оР1зоК|2о + 5 т/га цеолитов Воронежские-2.

9. 5 т/га цеолитов Воронежскне-2, насыщенных (заряженных) ^гоРпоК^о-

10. Контроль (без удобрений и цеолитов).

11. №оР7оКбо - Фон.

12. Фон + 10 т/га цеолитов Воронежские-1.

13. Фон + 10 т/га цеолитов Воронежские-2.

14. Фон + 10 т/га цеолитов Сокирница.

15. 10 т/га цеолитов Воронежские-1.

16. 10 т/га цеолитов Воронежские-2.

17.10 т/га цеолитов Сокирница.

Опыты закладывались в 4-х кратной повторности по методике полевого опыта Б.А.Доспехова (1985), площадь одной делянки - 84 м2, форма делянки - прямоугольная. Учетная площадь делянки, соответственно 50 м2.

В течение вегетационного периода на опытных участках с сахарной свеклой отбирались растительные образцы (5 сроков) в количестве 10 типичных нормально развитых растений с каждой делянки, по двум несмежным повторностям опыта. Отбор растений свеклы проводили через две недели, согласно следующим датам: 15 июля, 1 августа, 15 августа, 1 сентября, 15 сентября. .

С целыо изучения влияния природных и насыщенных цеолитов на динамику роста растений сахарной свеклы и ее качественный и химический состав в растительных пробах (корнеплоды и ботва) определялись следующие показатели: масса корнеплодов и ботвы, определялась весовым методом, первоначальную влагу определяли методом высушивания при температуре 65°С, гигровлагу методом высушивания при температуре 105°С, определение сухого вещества производили расчетным методом, нитраты в свежем материале определяли с помощью ионселективного электрода по методу ЦИНАО, определение сахаристости корнеплодов проводили поляриметрическим методом, растворимые сухие вещества в

корнеплодах определяли рефрактометрическим методом, определение доброкачественности свекловичного сока и технологического достоинства корнеплодов производили общепринятым расчетным методом, определение азота, фосфора, калия и кальция методом мокрого озоления по Пинне-вич. После озоления азот определяли по методу Къельдаля с отгонкой аммиака, фосфор ванадомолибдатным методом, калий пламенно - фотометрическим методом и кальций комплексометрически.

Для агрохимической характеристики почвы опытного участка перед закладкой опыта и после уборки сахарной свеклы, отбирались почвенные образцы весом 300-400 г с каждой делянки опыта в двух несмежных по-вторностях по двум горизонтам (0-20 и 20-40 см).

С целью изучения влияния природных, насыщенных цеолитов и минеральных удобрений на изменение агрохимических показателей выщелоченного тяжелосуглинистого чернозема производили следующий анализ почвенных образцов: определение гумуса по методу И.В.Тюрина (вариант ЦИНАО), обменная кислотность, определялась потенциометрическим методом, гидролитическая кислотность по Каппену рН-метрическим методом в модификации ЦИНАО, сумму поглощенных оснований определяли по Каппену-Гильковицу, степень насыщенности почв основаниями определяли расчетным методом, легкогидролизуемый азот определяли по методу И.В.Тюрина и М.М.Кононовой, определение подвижных форм фосфора и калия по методу Чирикова в модификации ЦИНАО.

Экономическая и энергетическая эффективность возделывания фабричной сахарной свеклы при внесении минеральных удобрений, природных и насыщенных цеолитов определялась по методике "Определение экономической и энергетической эффективности применения удобрений" (Минеев В.Г., Дебрецени Б., Мазур Т., 1993).

Цифровой материал, полученный при опытах, подвергался математической обработке на персональном компьютере методом дисперсионного анализа.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Урожайность и качество сахарной свеклы в связи с использованием насыщенных и природных цеолитов

Урожай сельскохозяйственных культур и его размер зависят от многих взаимосвязанных факторов, каждый из которых влияет в определенной степени на продуктивность выращиваемых растений. При этом урожай характеризует эффективность того или иного мероприятия, применяемого при возделывании культур.

В наших опытах насыщенные и природные цеолиты разных доз и месторождений, внесенные отдельно и совместно с различными дозами минеральных удобрений, оказали неодинаковое действие на урожайность сахарной свеклы (табл. 1).

Минимальные урожаи корнеплодов были получены в контрольных вариантах, без удобрений и цеолитов (29,8 и 28,7 т/га).

За годы проведения исследований лучшими были варианты 3, 8,9 и 13. Максимальный урожай корнеплодов 49,0 т/га получен при внесении насыщенных цеолитов полным минеральным удобрением в дозе МшРвоКпо, при этом урожай свеклы увеличивался на 19,2 т/га (64,4%) по отношению к контролю, а совместное использование 5 т/га цеолитов Воронежские-2 и №2оРиоК|2о повышало урожайность корнеплодов на 15,5 т/га, или 52,0% по сравнению с контролем. Менее эффективным было применение 5 т/га цеолитов Воронежские-2, заряженных N120, где прибавка урожайности по сравнению с контролем составила 11,3 т/га (37,9%).

В вариантах при совместном сочетании 10 т/га цеолитов различных месторождений и минеральных удобрений в дозе КбоР7оКбо наиболее эффективным являлось использование 10 т/га цеолитов Воронежские-2 по минеральному фону, где повышение урожайности корнеплодов сахарной

свеклы составило 13,5 т/га (47,0%) по отношению к контролю, а прибавка урожайности по сравнению с фоном равна 5,7 т/га, или 19,8%.

Эффективность природных цеолитов Воронежские-2, внесенных в дозе 10 т/га выше эффективности средней (1МбоР7оКбо) дозы минеральных удобрений на 1,5 т/га (5,2%).

В среднем за годы исследования изменению урожайности ботвы сахарной свеклы присуще та же тенденция, что и корнеплодам.

Таблица 1

Урожайность корнеплодов сахарной свеклы в зависимости от насыщенных и природных цеолитов, 1995-1997 годы

Урожайность Прибавка

№ корнеплодов, т/га к

п/п Варианты опыта контролю

1995 | 1996 | 1997 | Среднее т/га | %

1. Контроль 29,9 31,5 28,0 29,8 - -

2. N120 + 5 т/га цеолитов 41,5 39,8 38,9 40,1 10,3 34,6

Воронеж.-2

3. 5 т/га цеолитов Воронеж.-2, 40,3 42,5 40,4 41,1 11,3 37,9

насыщенных N120

4. Рио + 5 т/га цеолитов 38,6 38,9 37,2 38,2 ' 8,4 28,2

Воронеж.-2

5. 5 т/га цеолитов Воронеж.-2, 40,4 41,0 39,4 40,3 10,5 35,2

насыщенных Рво

6. К1 го + 5 т/га цеолитов 33,8 34,4 31,2 33,1 3,3 11,1

Воронеж.-2

7. 5 т/га цеолитов Воронеж.-2, 35,5 37,1 33,0 35,2 5,4 18,1

насыщенных К120

8. М|2оРшК|2о + 5 т/га 43,2' 49,0 43,8 45,3 15,5 52,0

цеолитов Воронеж.-2

9. 5 т/га цеолитов Воронеж.-2, 45,7 54,5 46,7 49,0 19,2 64,4

насыщенных И^оРиоКио

10. Контроль 27,8 29,9 28,4 28,7 - -

П. ИбоРтоКбо - Фон 35,5 38,0 36,1 36,5 7,8 27,2

12. Фон + 10 т/га цеолитов 39,8 39,9 38,6 39,4 10,7 37,3

Воронеж.-1 13,5

13. Фон + 10 т/га цеолитов 41,3 44,0 41,4 42,2 47,0

Воронеж.-2

14. Фон + 10 т/га цеолитов 37,4 38,8 37,7 38,0 9,3 32,4

Сокирница

15. Ют/га цеолитов Воронеж.-! 32,0 37,7 35,3 35,0 6,3 22,0

16. 10 т/га цеолитов Воронеж.-2 37,2 39,9 37,0 38,0 9,3 32,4

17. 10 т/га цеолитов Сокирница 32,2 33,9 32,0 32,7 4,0 13,9

НСР 05 = 1,63 - 2,05 т/га

Б, = 3,23 - 3,62%

Таким образом, насыщенные и природные цеолиты разных доз и месторождений, внесенные отдельно и совместно с различными дозами минеральных удобрений оказывают существенное влияние на величину урожая сахарной свеклы.

В нашей работе одним из вопросов было изучение динамики роста ботвы и корнеплода в зависимости от модифицированных и природных цеолитов различных месторождений. Знание этих особенностей в развитии свеклы позволяет установить характер совместного действия цеолитов и удобрений с целью получения высоких урожаев сахарной свеклы. '

Результаты наших исследований свидетельствуют, что по всем вариантам отмечалось непрерывное нарастание массы корнеплода и уменьшение массы ботвы к уборке.

Насыщенные и природные цеолиты различных месторождений, а также минеральные удобрения способствуют усилению роста сахарной свеклы. Наиболее эффективное влияние на рост свеклы оказывали цеолиты заряженные полным минеральным удобрением в соотношении ЫдаРпоКао и заметно превосходили варианты с внесением 5 т/га цеолитов Воронеж-ские-2, отдельно заряженных N120, заряженных Ргзо и заряженных К120. Совместное применение 5 т/га цеолитов Воронежские-2 и КшРшЮго проявилось сильнее, чем сочетание природных цеолитов и отдельно N120, Рве, Кш-

Применение 10 т/га цеолитов различных месторождений по минеральному фону способствовало интенсивному росту сахарной свеклы по сравнению с фоном.

Внесение 10 т/га цеолитов Воронежские-2 также улучшало ход роста свеклы на протяжении вегетации и превосходило вариант со средней (№оР?оКбо) дозой минеральных удобрений.

Регулируя условия корневого питания можно не только изменять урожайность сахарной свеклы, но и в достаточной степени влиять на ее качество.

В наших опытах насыщенные и природные цеолиты различных месторождений неодинаково влияли на накопление сахара в корнеплодах свеклы (табл. 2).

Таблица 2

Сахаристость (%) корнеплодов сахарной свеклы в зависимости от насыщенных и природных цеолитов, 1995-1997 годы

Прибавка

№ к

п/п Варианты опыта 1995 1996 1997 Среднее контролю

1. Контроль 15,8 14,9 15,3 15,3 -

2. Nuo + 5 т/га цеолитов Воро- 16,0 14,2 15,8 15,3 -

неж.-! 16,4 1,1

3. 5 т/га цеолитов Воронеж.-2, 16,2 16,7 16,3

насыщенных Nuo 16,8 16,7 1,4

4. Piso + 5 т/га цеолитов Воро- 16,8 16,6

неж.-2 16,8 1,5

5. 5 т/га цеолитов Воронеж.-2, 17,4 15,8 17,1

насыщенных Рво 17,6 16,9 1,6

6. Ki2o + 5 т/га цеолитов Воро- 17,7 15,4

неж.^ 2,7

7. 5 т/га цеолитов Воронеж.-2, 18,4 17,5 18,2 18,0

насыщенных K¡2o 16,5 1,2

8. Ni2oPi3oK¡2o + 5 т/га цеоли- 16,7 16,2 16,7

тов Воронеж.-2 16,9 16,2' 0,9

9. 5 т/га цеолитов Воронеж.-2, 16,7 14,9

насыщенных N120P130K120 15,3

10. Контроль 15,8 14,9 15,3 -

11. ЫбоРтоКбо - Фон 16,4 ' 15,4 16,0 15,9 0,6

12. Фон + 10 т/га цеолитов 16,8 15,2 16,7 16,2 0,9

Воронеж,-1 17,1 16,9 1,6

13. Фон + 10 т/га цеолитов 17,3 16,4

Воронеж.-2 16,0 0,7

14. Фон + 10 т/га цеолитов 16,4 15,9 15,7

Сокирница 16,1 16,1 16,1 0,8

15. 10 т/га цеолитов Воронеж.-1 16,2

16. 10 т/га цеолитов Воронеж.-2 16,8 15,8 16,4 16,3 1,0

17 10 т/га цеолитов Сокирница 16,2 17,0 15,9 16,4' 1,1

НСР 05 0,5 0,5 0,4

За три года исследований сахаристость корнеплодов к уборке урожая на контрольных вариантах, без минеральных удобрений и цеолитов составила 15,3%.

Наилучшее действие на накопление сахара в корнеплодах свеклы оказало внесение 5 т/га цеолитов Воронежские-2, заряженных Кш- Сахаристость при этом была максимальной и составила 18,0%, что на 2,7% больше, чем на контроле. Совместное сочетание природных цеолитов и калия значительно уступало варианту с внесением цеолитов, насыщенных калием, но также способствовало увеличению сахаристости на 1,6%. Применение цеолитов, насыщенных фосфором повышало сахаристость корнеплодов на 1,5% по сравнению с контролем и по характеру влияния на накопление сахара было равноценно совместному использованию природных цеолитов и фосфора. Внесение 5 т/га цеолитов, заряженных N120 увеличивало содержание сахара до 16,4%. И значительно превосходило совместное сочетание природных цеолитов с азотом, где сахаристость корнеплодов сахарной свеклы к уборке урожая составила 15,3% и была на уровне контроля. Использование 5 т/га цеолитов Воронежские-2 и ^зоРшКпо повышало накопление сахара на 1,2%. Применение цеолитов, насыщенных полным минеральным удобрением в дозе ИиоРшКга способствовало увеличению сахаристости до 16,2%. Минеральные удобрения в дозе ИбоРтоКбо повышали сахаристость корнеплодов свеклы до 15,9% и к моменту уборки урожая содержание сахара на 0,6% было выше, чем на контроле. Однако, применение минеральных удобрений в соотношении №оР7оКбо по характеру действия на накопление сахара значительно уступало варианту с внесением 10 т/га цеолитов Воронежские-2 по минеральному фону. Сахаристость корнеплодов в данном варианте увеличивалась на 1,6% по сравнению с контролем и на 1,0% по отношению к фону. Прибавка сахара при использовании 10 т/га цеолитов Воронежские-1 и Сокирницы по фону минеральных удобрений составила соответственно 0,9 и 0,7% по отношению к контролю, и не существенно превышала фоновый вариант.

G использованием 10 т/га цеолитов Воронежские-1, Воронежские-2 и Сокирницы сахаристость корнеплодов свеклы изменялась соответственно до 16,1; 16,3 и 16,4%, что несколько выше варианта со средней (ЫбоР?оКбо)

дозой минеральных удобрений.

Таким образом, исходя из полученных за три года данных, следует отметить, что наилучшее действие на сахаристость корнеплодов свеклы оказало внесение 5 т/га цеолитов Воронежские-2, заряженных Ki». Совместное сочетание природных цеолитов с азотом по характеру накопления сахара в корнеплодах существенно уступало совместному внесению 5 т/га цеолитов Воронежские-2 и элементов минерального питания. Внесение 10 т/га цеолитов различных месторождений способствовало повышению сахаристости сахарной свеклы и было на уровне фонового варианта.

Выход белого сахара на сахарных заводах в значительной мере зависит от химического состава и качества свекловичного сырья.

На первый план выдвигаются такие показатели качества, как доброкачественность сока и его технологическое достоинство. Они во многом определяются наличием растворимых сухих веществ. Общий ход их накопления подчиняется той же закономерности, что и сахаристость (табл. 3).

В наших исследованиях тенденция к повышению доброкачественности сока и технологического достоинства по сравнению с контролем без минеральных удобрений и цеолитов отмечается по всем вариантам опыта.

Оптимальное влияние на качество корнеплодов свеклы оказало внесение 5 т/га цеолитов Воронежские-2, заряженных Юм, которое существенно превосходило варианты с применением цеолитов, отдельно заряженных Nao, заряженных Р,зо и заряженных N.mPuoK.m. Сочетание природных цеолитов е фосфором и совместное внесение цеолитов и калия по характеру действия на качественные показатели корнеплодов было эффективнее вариантов совместного использования 5 т/га цеолитов Воронежские-2 и макроэлементов (Nl20 и N120P130K120).

Применение 10 т/га цеолитов Воронежские-2 по минеральному фону значительно улучшало качество корнеплодов сахарной свеклы по сравнению с фоном. Внесение 10 т/га цеолитов различных месторождений способствовало повышению показателей качества и существенно превосходило фоновый вариант.

Таблица 3

Качество корнеплодов сахарной свеклы в связи с условиями корневого питания, 1995-1997 годы

Раство- Добро- Тех- Выход Прибавка

№ римые качест- нолог. сахара к

п/ Варианты опыта сухие вен. досто- на контролю

п вещ-ва, сока, инство, заводе,

°/о % % т/га т/га 1 %

1. Контроль 18,8 81,7 12,5 3,7 -

2. N120 + 5 т/га цеолитов Воро- 18,7 82,1 12,6 5,0 • 1,3 35,1

неж.^

3. 5 т/га цеолитов Воронеж.-2, 19,5 84,0 13,8 5,7 2,0 54,1

насыщенных N120

4. Рпо + 5 т/га цеолитов Воро- 19,8 84,6 14,1 5,4 1,7 45,9

неж.^

5. 5 т/га цеолитов Воронеж.-2, 19,8 84,5 14,2 5,7 2,0 54,1

насыщенных Рво

6. К120 + 5 т/га цеолитов Воро- 20,0 84,5 14,3 4,7 1,0 27,0

неж.-2

7. 5 т/гй цеолитов Воронеж.-2, 20,8 86,9 15,7 5,5 1,8 48,6

насыщенных К120

8. Т^12оР|зоКпо + 5 т/га цеоли- 19,9 83,1 13,7 6,2 2,5 67,6

тов Воронеж.-2

9. 5 т/га цеолитов Воронеж.-2, 19,4 83,2 13,4 6,5 2,8 75,7

насыщенных МшРвоКио

10. Контроль 18,9 81,3 12,5 3,6 - -

11. ЫбоРтоКбо - Фон 19,2 83,0 13,2 4,8 1,2 33,3

12. Фон + 10 т/га цеолитов 19,7 82,4 13,4 5,3 1,7 47,2

Воронеж,-1

13. Фон + 10 т/га цеолитов 20,0 84,7 14,4 6,1 2,5 69,4

Воронеж.-2

14. Фон + Ют/га цеолитов 19,5 82,1 13,1 5,0 1,4 38,9

Сокирница

15. 10 т/га цеолитов Воронеж.-1 19,4 83,3 13,4 4,7 1,1 30,6

16. 10 т/га цеолитов Воронеж.-2 19,5 83,9 13,7 5,2 1,6 44,4

17. Ют/га цеолитов Сокирница 19,5 83,8 13,7 4,5 0,9 25,0

НСР 05 1,1-1,8 0,4-0,5 0,6

Конечным итогом свеклосахарного производства является выход сахара на заводе в пересчете его на гектар. В этом показателе аккумулируется не только количество урожая, но и его качество.

Максимальный выход сахара на заводе 6,5 т/га получен при внесении 5 т/га цеолитов Воронежские-2, заряженных N120P130K120, где прибавка сахара к контролю составила 2,8 т/га или 75,7%. Совместное сочетание природных цеолитов и полного минерального удобрения в дозе N120P130K120 повышало выработку сахара на 2,5 т/га (67,6%) по отношению к контрольному варианту. Менее эффективным было применение цеолитов, насыщенных азотом и насыщенных фосфором, где прибавки сахара составили 2,0 т/га или 54,1%.

При совместном использовании 10 т/га цеолитов различных месторождений и минеральных удобрений в соотношении N60P70K60 наиболее эффективным являлось внесение 10 т/га цеолитов Воронежские-2 по минеральному фону. Повышение выработки сахара в данном варианте составило 2,5 т/га (69,4%) по отношению к контролю, а прибавка сахара по сравнению с фоном равна 1,3 т/га, или 36,1%.

В вариантах при внесении отдельно 10 т/га цеолитов различных месторождений лучше было применение природных цеолитов Воронежские-2. Выход сахара в данном вариант? увеличивался на 1,6 т/га (44,4%) по сравнению с контролем, и не значительно превышал фоновый вариант.

Таким образом, различные условия корневого питания оказывают неодинаковое влияние на вероятный выход сахара с одного гектара.

Динамика накопления и вынос питательных элементов растениями сахарной свеклы в зависимости от применения насыщенных и природных цеолитов

Данные наших исследований свидетельствуют о значительном изменении химического состава основной и побочной продукции сахарной свеклы при внесении насыщенных и природных цеолитов различных ме-

сторождений, и увеличении расхода всех элементов питания на формирование урожая.

Сахарная свекла заметно больше поглощает из почвы калия и азота, чем фосфора и кальция. Минимальный вынос питательных веществ отмечен на контрольных вариантах. Различные дозы природных цеолитов и удобрений способствуют существенному выносу питательных веществ. Вынос главным образом увеличивался за счет повышения урожайности свеклы. Однако, максимальное поглощение элементов минерального питания наблюдалось на варианте с применением цеолитов, насыщенных полным минеральным удобрением в дозе МиоРиоКио.

Наши исследования показали, что при возделывании сахарной свеклы на черноземе выщелоченном по некоторым вариантам опыта в результате внесения насыщенных, природных цеолитов и удобрений можно осуществлять расширенное воспроизводство почвенного плодородия, так как по всем трем элементам питания баланс положительный.

На неудобренных (контрольных) вариантах баланс питательных веществ отрицательный. При совместном сочетании 5 т/га цеолитов Воро-нежские-2 и макроэлементов, а также внесение цеолитов, насыщенных в отдельности N120, Рпо и Кш позволяет иметь положительный баланс только по одному элементу питания. Совместное применение природных цеолитов в дозе 5 т/га и ЫшРшКш, а также использование цеолитов, насыщенных полным минеральным удобрением в соотношении ЫиоРтКив обеспечивает положительный баланс питательных веществ, соответственно, азота - 37,4 и 14,5; фосфора - 115,2 и 111,9; калия - 76,7 и 52,1 кг/га.

За годы исследования минеральные удобрения в дозе НбоР'мКбо поддерживали положительный баланс только по фосфору. С внесением цеолитов по минеральному фону положительный баланс по трем элементам питания отмечался при использовании 10 т/га цеолитов Воронежские-2 и ЫбоРтаКбо, соответственно, азота - 7,2; фосфора - 63,3; калия - 115,3 кг/га. С применением отдельно 10 т/га цеолитов различных месторождений Воро-

нежские-1, Воронежские-2 и Сокирницы положительный баланс при возделывании сахарной свеклы был получен только по калию, соответственно 18,5; 75,1 и 124,2 кг/га.

Создание положительного баланса кальция в почве смогло обеспечить только внесение 10 т/га цеолитов Сокирницкого месторождения, а также их использование по фону минеральных удобрений соответственно 124,2 и 127,7 кг/га.

Таким образом, результаты наших исследований свидетельствуют, что применение цеолитов Воронежские-2 в дозе 5 т/га, насыщенных полным минеральным удобрением в соотношении ЫшРооКш и сочетание 5 т/га цеолитов Воронежские-2 и Н[2аР|звК(2в, а также внесение 10 т/га цеолитов Воронежские-2 по минеральному фону позволяют осуществлять расширенное воспроизводство почвенного плодородия, так как баланс питательных веществ по всем трем элементам положительный. •

Действие цеолитов на изменение агрохимической характеристики почвы

Действие цеолитов разных месторождений на почву тесно связано с их составом и свойствами. Эффективность цеолитов определяется прежде всего уровнем их емкости катионного.обмена, а также содержанием в них кальция, калия и других элементов.

В результате наших исследований установлено, что насыщенные и природные цеолиты разных доз и месторождений, внесенные отдельно и совместно с различными дозами минеральных удобрений (первый год действия) под фабричную сахарную свеклу оказывали неодинаковое влияние на изменение агрохимических показателей почвы.

Содержание гумуса в пахотном слое почвы по вариантам после уборки свеклы устойчиво сохранялось на одном и том же уровне, что и перед закладкой опыта.

Внесение насыщенных цеолитов макроэлементами, а также различных доз природных цеолитов разных месторождений отдельно и совместно с минеральными удобрениями привело к значительному снижению обменной кислотности почвы. Однако, лучший эффект достигался при использовании Ют/га цеолитов Воронежские-1.

Такие показатели почвы, как гидролитическая кислотность, сумма поглощенных оснований и степень насыщенности основаниями в период проведения исследований по вариантам схемы опыта практически не изменялись. Однако, при этом применение 10 т/га цеолитов Воронежские-1, Во-ронежские-2 и Сокирницы способствовало уменьшению гидролитической кислотности соответственно на 0,8 и 1,1 мг-экв/100 г почвы, увеличению суммы поглощенных оснований, а также повышению степени насыщенности основаниями.

Содержание легкогидролизуемого азота в почве после уборки сахарной свеклы на удобренных вариантах имело тенденцию к повышению по сравнению с его содержанием перед закладкой опыта. Тогда как на контрольных вариантах без внесения цеолитов и минеральных удобрений отмечалось незначительное снижение этого показателя.

Содержание подвижного фосфора в пахотном слое выщелоченного чернозема по вариантам опыта после проведения исследований снижалось, очевидно, за счет связывания его цеолитом. Вместе с тем в некоторых вариантах имела место закономерность к повышению его содержания в почве. Так, на контрольных вариантах содержание подвижного фосфора увеличивалось и составило соответственно И 8,2 и 153,9 мг/кг. Совместное сочетание природных цеолитов с фосфором, а также внесение цеолитов, насыщенных фосфором способствовало повышению его содержания в почве и составило соответственно 130,8 и 141,3 мг/кг. Применение 5 т/га цеолитов Воронежские-2, заряженных 1Ч12оР1зоК!2о вызывало увеличение содержания подвижной формы фосфора до 153,9 мг/кг. Внесение минеральных удобрений в дозе №оР;оКбо также привело к повышению его содержания в

пахотном слое почвы на 21,5 мг/кг. Использование 10 т/га цеолитов Воро-нежские-2 и Сокирницы по минеральному фону способствовало возрастанию содержания фосфора в почве соответственно до 153,9 и 159,0 мг/кг.

Содержание обменного калия в почве после уборки сахарной свеклы на вариантах опыта имело тенденцию к повышению по сравнению с его содержание перед закладкой опыта. Однако, при этом в некоторых вариантах отмечалось снижение данного показателя в пахотном слое почвы. Так, на контрольных вариантах содержание обменного калия уменьшалось и составило соответственно 98,6 и 103,6 мг/кг. Внесение цеолитов, насыщенных отдельно азотом и фосфором, вызывало снижение калия в почве соответственно до 107,2 и 100,3 мг/кг. Сочетание природных цеолитов в дозе 5 т/га и МшРпоКцо способствовало уменьшению его содержания до 127,0 мг/кг. Применение 10 т/га цеолитов Воронежские-1 также привело к снижению обменного калия в пахотном слое почвы. Следовательно, снижение содержания обменного калия в почве в данных вариантах за исключением контрольных, прежде всего, обусловлено спецификой механизма ионного обмена между цеолитом и питательным раствором почвы.

Таким образом, полученные данные показывают, что влияние цеолитов, насыщенных макроэлементами, а также природных цеолитов разных месторождений отдельно внесенных иди совместно с минеральными удобрениями на агрохимические показатели чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого тесно связано с их составом и свойствами. И прежде всего определяется уровнем их емкости катионного обмена, а также содержанием в них подвижных элементов минерального питания.

Экономическая и энергетическая эффективность применения насыщенных, природных цеолитов и удобрений

Мероприятия, применяемые в сельском хозяйстве, как и в других отраслях народного хозяйства, должны быть экономически выгодны и энер-

гетически целесообразны. Удельный вес удобрений в приросте урожая в ЦЧЗ составляет 40-50%.

Необходимость применения цеолитов и удобрений определялось не только влиянием их на урожайность, качество продукции, но и целесообразностью их применения с позиции экономики производства. Наши расчеты экономической эффективности применения природных цеолитов и удобрений под фабричную сахарную свеклу показали, что наибольший дополнительно чистый доход по вариантам схемы опыта получен при внесении 5 т/га цеолитов Воронежские-2, заряженных ИшРпоКш -1951,6 руб./га. При уровне рентабельности 73%. Вместе с тем наиболее высокий уровень рентабельности дополнительных затрат 132% отмечен на варианте с применением 10 т/га цеолитов Воронежские-2. Это связано с тем, что природные цеолиты в первый год действия сильно влияли на урожайность свеклы, а их стоимость сравнительно низка.

В последнее время очень часто экономический анализ применения удобрений дополняют энергетическим (биоэнергетическим), который позволяет объективно оценить технологии возделывания сельскохозяйственных культур в едином сопоставимом эквиваленте. Энергетическая оценка подразумевает определение соотношения количества энергии, аккумулированной в урожае сельскохозяйственных культур в процессе фотосинтеза, и совокупных затрат энергии, вкладываемых в производство продукции растениеводства.

Наибольшая чистая прибавка энергии по вариантам схемы опыта получена при внесении 5 т/га цеолитов Воронежские-2, заряженных МшРпоЮго - 34,0 ГДж/га. При коэффициенте энергетической эффективности 3,24. Вместе с тем наиболее высокий коэффициент энергетической эффективности 7,27 отмечен на варианте при использовании природных цеолитов в дозе 5 т/га, насыщенных Рио. Это связано с тем, что цеолиты, насыщенные фосфором сильно влияли на урожайность сахарной свеклы, а их энергоемкость сравнительно низка.

Выводы

1. Насыщенные и природные цеолиты разных доз и месторождений, внесенные отдельно и совместно с различными дозами минеральных удобрений оказывали существенное положительное влияние на величину урожая корнеплодов сахарной свеклы. Максимальная урожайность корнеплодов 49,0 т/га получена при внесении 5 т/га цеолитов Воронежские-2, насыщенных полным минеральным удобрением в дозе КиоРпоКао, где прибавка урожайности по сравнению с контролем составила 19,2 т/га, или 64,4%.

При совместном внесении природных цеолитов различных месторождений и рациональных доз минеральных удобрений в соотношении ИбоР7оКбо наиболее эффективным являлось использование 10 т/га цеолитов Воронежские-2 по минеральному фону, где повышение урожайности корнеплодов свеклы равно 13,5 т/га, что составляет 47,0% по отношению к контролю, а прибавка урожайности по сравнению с фоном равна 5,7 т/га или 19,8%.

Эффективность природных цеолитов Воронежские-2, внесенных в дозе 10 т/га выше эффективности средней (№оР7оКбо) дозы минеральных удобрений на 1,5 т/га (5,2%).

2. Насыщенные и природные цеолиты различных месторождений, а также минеральные удобрения способствовали усилению роста сахарной свеклы. Лучшее действие на растения свеклы оказали цеолиты, насыщенные полным минеральным удобрением в соотношении Ь!|2оРшК|2о.

3. Соотношение между ботвой, корнеплодом и количеством сухих веществ в растении изменяется в зависимости от возраста растений сахарной свеклы и условий питания. Интенсивнее накапливались сухие вещества в корнеплодах свеклы при внесении 5 т/га цеолитов Воронежские-2, насыщенных К120. Максимальный сбор сухих веществ в корнеплодах свеклы (11,7 т/га) получен при внесении 5 т/га цеолитов Воронежские-2, насыщенных ИиоРпоКш.

4. Регулируя условия корневого питания растений можно изменять не только урожайность сахарной свеклы, но и влиять на ее качество. Накопление сахара в корнеплодах свеклы эффективнее идет при внесении 5 т/га цеолитов Воронежские-2, насыщенных К120. Сахаристость была максимальной и составила 18,0%. Максимальный сбор сахара 7,9 т/га получен в варианте 5 т/га цеолитов Воронежские-2, насыщенных МпоРпоКш.

5. Исходя из оценки технологических показателей качества корнеплодов сахарной свеклы (содержание растворимых сухих веществ, доброкачественности сока и технологического достоинства), необходимо отметить, что лучшее влияние на качество корнеплодов вызывало применение 5 т/га цеолитов Воронежские-2, насыщенных Кио. Максимальный вероятный выход сахара на заводе 6,5 т/га получен при использовании пяти тонн цеолитов Воронежские-2, насыщенных полным минеральным удобрением в дозе КшРпоКпо.

6. Насыщенные и природные цеолиты разных доз и месторождений, внесенные отдельно и совместно с различными дозами минеральных удобрений не оказывали негативное воздействие на накопление избыточных концентраций небелковых соединений - нитратов в сахарной свекле.

7. Применение насыщенных и природных цеолитов различных месторождений способствовало определенному изменению химического состава основной и побочной продукции сахарной свеклы. Использование цеолитов Воронежские-2 в дозе 5 т/га, насыщенных полным минеральным удобрением в соотношении К|2оР:зоК|20 и сочетание 5 т/га цеолитов Воронежские-2 и Н|2оРиоК|2о, а также внесение 10 т/га цеолитов Воронежские-2 по минеральному фону позволяют осуществлять расширенное воспроизводство почвенного плодородия, так как баланс питательных веществ положительный.

8. Внесение цеолитов, насыщенных макроэлементами, а также природных цеолитов разных месторождений отдельно внесенных или совместно с минеральными удобрениями оказало положительное влияние на мзме-

нение агрохимических свойств почвы. Лучший эффект достигался при использовании 10 т/га цеолитов местного и Сокирницского месторождений.

9. Расчет экономической и энергетической оценки действия насыщенных, природных цеолитов и рациональных доз удобрений показал, что целесообразно вносить под фабричную сахарную свеклу природные цеолиты Воронежские-2 в дозе 10 т/га.

1. Для повышения продуктивности и качества сахарной свеклы при одновременном осуществлении расширенного воспроизводства почвенного плодородия в результате оптимизации питания следует использовать под фабричную сахарную свеклу 5 т/га цеолитов Воронежские-2, насыщенных полным минеральным удобрением в дозе МшРшЮго-

2. В условиях дефицита минеральных удобрений и отсутствия материально-технической базы по насыщению природных цеолитов макроэлементами в производственных условиях, необходимо рекомендовать в производство совместное внесение 10 т/га цеолитов Воронежские-2 и ЫбоР7оКбо, а также использование природных цеолитов Воронежские-2 в дозе 10 т/га с целью получения стабильно высоких урожаев сахарной свеклы хорошего качества.

1. Влияние насыщенных цеолитов на урожайность сахарной свеклы // Резервы стабилизации аграрного производства: Тез. докл. науч. конференции. - Воронеж: ВГАУ, 1996. - 4.1. - С. 17 (Соавт. Ю.С. Колягин).

2. Влияние насыщенных цеолитов на содержание сахарозы в корнеплодах сахарной свеклы // Обеспечение стабилизации АПК в условиях рыночных форм хозяйствования: Тез. докл. межрегион, научно-практич. конференции. - Воронеж: ВГАУ, 1997. - 4.1. -С. 128.

3. Продуктивность сахарной свеклы в связи с условиями минерального питания // Сахарная свекла. - 1998 (Соавт. Ю.С. Колягин)(в печати).

Предложения производству

Список работ, опубликованных по теме диссертации