Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эффективность различных способов и доз применения вермикомпоста под яровой ячмень на черноземе южном Приволжской возвышенности

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Михеев, Петр Андреевич, Саратов



МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИЙ

САРАТОВСЩ Ж ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

.имени Н.И. ВАВИЛОВА

На правах рукописи

МИХЕЕВ ПЕТР АНДРЕЕВИЧ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ И ЛОЗ ПРИМЕНЕНИЯ ВЕРМИКОМПОСТА ПОЛ ЯРОВОЙ ЯЧМЕНЬ НА ЧЕРНОЗЕМЕ ЮЖНОМ ПРИВОЛЖСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ

06.01.04 - агрохимия

ДИССЕРТАЦИЯ

НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

Научный руководитель - Заслуженный деятель науки Российской Федерации, академик РЭА, доктор сельскохозяйственных наук, профессор ПОПОВ Г.Н.

Саратов - 1999 г.

СОДЕРЖАНИЕ

вр^иртзтяр Л._7

Xf JJ '•'У , aasezc9SBsSBBs»sssssssssssssss3BS99SB«sci!9ses 3 ;

V-____ _ i тттхтт-»тл л тч тттт ттяг /чт1

1 лаВа i. j Iii i сг/ii у г пот иозиг

I с Вермикомпостирование : эколого-агрохимические

tid вввааввагаавввввваввааяагвававваввваввааваа О *" ».■' I

2. Питание ярового ячменя и его реакция на

f Л А

УДООр^НЙЯ «•аасвазагваавв.аввевгвввссаававвааааоая J^-TJ

Глава 2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1 s fi в»в»яи = эяя*яз5в»ааяввэваяааявиавЕгяав = о»»ао " f ""а""" 1

¿я в 1 1 ОГОД^ звааявя = аяяяяав«»вяявяяэ»оаа = »паяваазоа»ня ~~ 4

3, Методика проведения исследований 49-51

Глава 3. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПЛОДОРОДИЯ

ЧЕРНОЗЕМА ЮЖНОГО ПРИВОЛЖСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ

1. Почвенный покров Саратовского района ............. 52-58

2. Гумусовое состояние почв ............................................58-65

3. Гранулометрический состав и водно-физические

4/Х? -w'STi %f' ¿Х555г ввевввв*ввв«вавве»ввав»вввввв*вввавв«а*ввв V -J -J

4. Питательные вещества ..............................68-76

5. Загрязнение и биохимическое "утомление".............76-84

6. Бонитировка почв.....................................85-90

Глава 4. ВЕРМИКОМПОСТ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ

1. Содержание гумуса в корнеобитаемом слое под посевами ярового ячменя .........................................91 -94

2. Состав и активность почвенной микрофлоры .......... 95-101

3. Содержание водопрочных агрегатов ................. 101-107

4. Динамика пищевого режима почвы ................. 107-1.13

Глава 5. ФОРМИРОВАНИЕ НАДЗЕМНОЙ БИОМАССЫ ЯЧМЕНЯ И ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ ВЕРМИКОМПОСТА

1. Фенофазы, полнота всходов, продуктивная кустистость

и выживаемость растений .......................... 114-118

стр.

2. Формирование надземной биомассы .................. 118-120

3. Динамика накопления питательных веществ в растениях ярового ячменя под влиянием вермикомпоста ,. „ =, 121 -126

Глава 6. ВЛИЯНИЕ ВЕРМИКОМПОСТА НА УРОЖАЙ, ЕГО

СТРУКТУРУ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ

1. Урожайность зерна ................................ 127-129

2. Структура урожая ................................. 130-131

3. Качество зерна ................................. 131-142

Глава 7, ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЕРМИКОМПОСТА

1. Энергетическая эффективность возделывания ярового

ячменя при разных условиях питания вермикопостом ... 143-146

2. Окупаемость одной тонны вермикомпоста прибавками урожая зерна ячменя ...........................................147

3. Экономическая оценка применения вермикомпоста________148-149

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ ................ . 150-152

ЛИТЕРАТУРА ............................................ 153-166

ПРИЛОЖЕНИЯ 167-195

р Т5 р И Р и ТД й

Ъ и Ь 11 .и 4 1 1л. А-/

В последние годы мировая наука земледелия для повышения плодородия почвы и получения экологически чистой продукции растениеводства и

■ ' а. • V д.

животноводства все чаше обращается к использованию биологических технологий. Одним из методов биологической системы земледелия является вермикультивирование.

Вермикулыура - новое направление сельскохозяйственной науки. вызванное неблагоприятными изменениями в окружающей среде, сильными антропогенными и техногенными нагрузками на экосистему : почва - растения - животные - человек.

Перенасыщение почв вредными веществами убивает все живое, в том числе и дождевых червей, играющих огромную роль в биотехнологии гумуса.

В основе метода лежит переработка отходов сельского хозяйства и других отраслей производства, содержащих ценные для растений органические и минеральные вещества, с помощью дождевых червей - вермикулыуры.

Дождевые черви. пропуская чевез себя навоз, птичий помет и другие орГ 1 ■ ■ Д Л. в-' Л 'Л. г-" Л.

ганические вещества, поглощают перегной, бактерии, водоросли, грибы, птюстейших. нематод и выделяют копоолиты. Копролиты (экскременты) чепвя представляют собой неслеживаюшиеся структурированные образова-

± X г ' " X а- а-' А А X

ния темно-коричневого цвета без запаха.

Вермикомпост (биогумус) на 70-75% состоит из копролитов. Он является продуктом биотехнологической деятельности дождевых червей в среде органических отходов. До этого они были основными загрязнителями среды, а теперь становятся источником питательных веществ способным к быстрой трансформации в полноценный белок животного происхождения, с одной

стороны, и в зернистое гумусовое удобрение, равных которому сегодня не существует, - с другой.

К сожалению, практическое использование вермикомпоета, как правило, основывается на разрозненных данных зарубежной литературы. Отечественная наука в этом направлении пока располагает единичными экспериментами.

В настоящее время опережающее развитие производства червей и вермикомпоета уже вплотную поставило вопрос о необходимости разработки научных основ и рекомендаций по практическому использованию вермикомпоета с учетом региональных особенностей.

Именно поэтому кафедра агрохимии и почвоведения Саратовского государственного аграрного университета имени Н .И .Вавилова с } 993 года проводит научно-исследовательскую работу по технологии вермикуяьтиви-рования и рациональному применению вермикомпоета под различные сельскохозяйственные культуры.

Данная работа посвящена изучению эффективности различных способов и доз применения вермикомпоета под яровой ячмень, являющийся ведущей зернофуражной культурой в засушливой степной зоне Поволжья. Эта засухоустойчивая культура дает более высокие урожаи зерна, чем другие яровые зерновые культуры. В Поволжье сосредоточено около 23% посевных площадей ярового ячменя от всех имеющихся в Российской федерации; яровой ячмень занимает здесь второе место после яровой пшеницы, В Саратовской области в структуре посевных площадей зерновых культур ячменю принадлежит более 40%.

Технология вермикультивирования достаточно проста, экономически выгодна, а главное безотходна. Выращивание червей - это не только экологически чистый, но и высокодоходный промысел.

Такая природоохранная технология и получаемый при этом биологический гумус позволяет решать целый ряд сложных народнохозяйственных проблем, таких как:

- комплексная утилизация органических отходов производства;

- пополнение дешевыми белковыми добавками кормовых ресурсов;

- получение экологически чистой сельскохозяйственной продукции;

- повышение плодородия почв, улучшение ее структуры и водно-физических свойств;

- получение новых высокоэффективных веществ и препаратов: органо-минеральных удобрений пролонгирующего действия, биостимуляторов для животноводства и растениеводства, сырья для фармакологической и парфюмерной промышленности.

Цель и задачи исследований.

Цель исследований - изучить влияние различных способов и доз применения вермикомпоста на плодородие почв и продуктивность ярового ячменя на черноземе южном Приволжской возвышенности.

Задачи исследований:

- дать эколого-агрохимическую характеристику черноземам южным Приволжской возвышенности;

- проследить за влиянием различных способов и доз применения вермикомпоста на динамику почвенного плодородия: микробиологическую активность почвы, содержание гумуса и питательных веществ;

- изучить влияние вермикомпоста на рост, развитие, урожай и качество зерна ярового ячменя;

- определить химический состав и вынос основных элементов питания с урожаем ячменя;

- дать энергетическую и экономическую оценку изучаемым способам и дозам внесения вермикомпоста.

Научная новизна. Впервые показана эффективность применения различных способов и доз вермикомпоста при возделывании ярового ячменя на черноземе южном Приволжской возвышенности.

Практическая значимость. Разработаны рекомендации по использованию вермикомпоста под яровой ячмень на черноземе южном. Внедрено в ОКХ "Аграрник" Саратовского района Саратовской области.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на Российском экологическом съезде (Москва, 196о), на научно-

Н,

практических конференциях (Пенза, 1966; Саратов,!997; Балашов,!998).

Публикации. Основные положения работы изложены в трех научных статьях.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на страницах и состоит из введения, семи глав, выводов и предложений производству. Список литературы представлен 175 источниками, из них 40 иностранными авторами, приложений 24.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

I. ВЕРМИКОМПОСТИРОВАНИЕ: ЭКОЛОГО-АГРОХИМИЧЕСКИЕ

АСПЕКТЫ

Концентрация производства, создание крупных животноводческих и птицеводческих комплексов приводит к скоплению большого количества навоза и помета, а в народном хозяйстве органических отходов деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной, мясной, рыбной, пищевой и других отраслей промышленности и городского хозяйства. Они включаются в биологический круговорот органического вещества и, в случае перегрузки, могут нарушить хрупкое равновесие экологической системы. Кроме того, огромное количество отходов изымает из хозяйственной деятельности значительные земельные площади, превращая плодородные почвы в свалки и захламленные участки.

Поэтому, наряду с поиском путей уменьшения негативного влияния химикатов на агроэкосистему, особо острой остается проблема утилизации и переработки органических отходов. К сожалению, большинство су-

Л X Л " г-'

шествующих в мировой практике технологий по переработке отходов недоброкачественны.

Веомикомпостиоование относится к числу наиболее совершенных ме-

А Л. ~ т-- ~ "

тодов биологической системы земледелия и позволяет решить сразу три задачи: ! ) предотвратить или значительно уменьшить загрязнение почв органическими отходами и отЬросами пищевой и легкой промышленности: 2) получать биомассу червей - полноценный белок животного происхождения, пригодный для корма свиней, птиц, рыб, пушных зверей; 3) трансформировать отходы в ценное органическое удобрение - вермикомпост ( биогумус ).

Внимание практиков - земледельцев на дождевых червей обратили куры. Охотно склевывая их, они указывали неравнодушным хозяевам на то, что биомасса дождевых червей является прекрасным кормом. Каждый крестьянин знает сейчас и знал еще в глубокой древности, что существует тесная связь между количеством червей, с одной стороны, и плодородием почвы, продуктивностью растений - с другой. Чем больше дождевых червей в почве, тем выше её плодородие и богаче урожай. Наличие в почве крупных червей ярко красного цвета, распухших, активных и жирных - самый надежный показатель высокой культуры земледелия и, наоборот, отсутствие дождевых червей негативный показатель, свидетельствующий о замирании жизненных процессов и истощении почв. Эти мысли впервые были высказаны еще в 1798 год}7 в книге " О развитии червей5', написанной немецким ученым Готхаордом, которая является первой работой по вермикультуре. Важность дождевых червей в процессе разложения органических веществ была подчеркнута Дарвиным (Чекановская, 1960) в его книге "Разложение плесени овощей под действием земляных червей", опубликованной в 1881 году. Ученый утверждал, что дождевые черви - неустанные пахари земли, оставляющие после себя поры для проникновения воздуха и воды, что благоприятно сказывается на плодородии почвы и развитии растений. Переваривая мертвый органический материал дождевые черви создают новое эффективное органическое удобрение и выбрасывают его в форме биологического гумуса.

Дарвин о роли червей в образовании плодородного слоя земли писал: " Плуг принадлежит к числу древнейших и имеющих наибольшее значение изоЬретений человека, но ещё задолго до его изобретения почвы правильно обрабатывались червями и всегда будут обрабатываться ими. Весьма сомнительно, чтобы нашлись ещё другие животные, которые в истории земной коры заняли бы столь видимое место". Однако, великий ученый не мог предвидеть столь интенсивной и губительной химизации, которая нарушила

естественный процесс почвообразования. Это привело к разрыву звена в естественной цепи почвы и гибели множества видов организмов в ней. Осознание экологической опасности загрязнения окружаю идей среды продуктами жизнедеятельности (Андерсен, 1985; Нзраэль, 1984; Куценко, 1991), потеря почвенного плодородия ( Игнатьева, 1992: Лосев, 1993) и отказ от энергоёмких5 дорогих и не всегда экологически чистых способов утилизации отходов ( Иванов, 1991; Квда,1989; Bergvall, 1976; Fester, 1990; Leibe, 1985; Pomares, 1993) привели к интенсивному применению за рубежом метода вермикомпостирования.

В США считают, что превращение дождевыми червями навоза и других органических отходов в полноценный белок и гумусное удобрение - это естественный процесс саморегуляции природной среды с Perimal, 1993), В этой стране имеется 1500 относительно крупных и множество мелких хозяйств по переработке отходов методом вермикультивирования. Этим же методом перерабатываются в компост отходы в г.Капри ( Labrador Moreno, Cuiberteay, 1993).

Свыше двух тысяч хозяйств по переработке отходов методом вермикомпостирования имеется во Франции, которая одной из первых в Европе занялись этим методом и достигла при этом больших успехов ( Blair, Khidht, 1973; Patterson, Short, 1979).

В Великобритании создана компания, которая поставляет фермерам маточную культуру червей, дает консультации по вопросам разведения, организует сбыт вермикомпоста и корма для червей ( Kubiena, 1950; Zucconi, De Berfbldi, 1987),

В Германии создано ооьединение по содействию развития вермикомпостирования ( Stokli, 1929; Schumann, 1990; Shirde, Kausih6 1993). В Швейцарии считают, что вермикомпост. полученный из городских отходов и ила сточных вод, может содержать примеси тяжелых металлов; зато из навоза и растительных остатков получается высококачественный веоми-

компост ( В1аи\ КЬщЬц !9'/3), Серьезное внимание вермикомпостированию уделяют на Филиппинах { Уегта/ ВЬаЦасЬагууа, 1990). В Китае дождевые черви используют в фармакологической промышленности, а вермикомпост при озеленении городских парков ( Чжан Фу Дао. 1992).

Наряду с разведением дождевых червей и их использование для приготовления компоста в некоторых зарубежных странах, в частности, США, Великобритании и Австралии проводятся исследования по изучению биологии дождевых червей, их селекции, усовершенствованию технологии разведения.

Основоположником веомикультивжювания являются США. В 19э9

■2. ** А

год}7 в Калифорнии была выведена новая разновидность дождевого червя, получившая название калисЬоонийский гибрид коасного че*твя. С 5 979 го^а промышленным разведением этого гибрида занимается Япония, Западная Европа, Австралия, Китай и другие страны,

В 1989 году в Ивано-Франковск было завезено 7 миллионов особей дождевых червей из Польши и 10 миллионов из Венгрии. С этих двух партий началась отечественная история вермикультивирования. В этом же году была создана ассоциация "Биоконверсия" - в её состав вошло около двухсот научных организаций, коллективов и фермерских хозяйств из России, Украины, Белоруссии. Казахстана, Киргизии, Армении и Молдавии.

Применительно к ежегодному объему производства органических удобрений в России при условии его переработки может быть получено около 300 миллионов тонн вермикомпоста или биогумуса, в котором содержится более 1! миллионов тонн азота и калия, 20 миллионов тонн фос-1 1 i

фора, что позволит получать дополнительно 11 миллионов тонн продукции растениеводства в пересчете на зерно (Артюшин, 1994).

Вермикомпост ( биогумус) - продукт биотехнологической деятельности дождевых червей в сзеде органических отходов. На 50-70% он состоит из

капролитов червей, представляющих собой исслеживающееся структурированное образование темно-коричневого цвета, без запаха. По литературным данным наилучшим субстратом для дождевых червей является конский навоз 5-6 месячного хранения, Навоз крупного рогатого скота из-за высокой щелочности следует хранить 6-8 месяцев, добавляя к нему 20-25% измельченной соломы. При откорме бычков с использованием концентрированных кормов в навозе содержится много протеина, поэтому к нему надо добавить больше соломы ( опилок, макулатуры) и увеличить время хранения ( ферментами) до 1У-11 месяцев.

Хороший продукт для субстрата - овечий навоз. Время его ферментации 5-7 месяцев. К нему добавляют 30-40%) соломы и время ферментации увеличивают до 9-10 месяцев,

В наших опытах для получения вермикомпоста использовали высококонцентрированное быстродействующее органическое удобрение - птичий помет. Предварительно его компостировали с соломой в соотношении 1:1 и хранили 15 месяцев. Пригодность компоста для питания чер