Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эффективность средств химизации при возделывании овса в условиях радиоактивного загрязнения юго-запада Центрального региона России

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Эффективность средств химизации при возделывании овса в условиях радиоактивного загрязнения юго-запада Центрального региона России"

МАТЮХИНА Марина Вячеславовна

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ОВСА В УСЛОВИЯХ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЮГО-ЗАПАДА ЦЕНТРАЛЬНОГО РЕГИОНА РОССИИ

Специальность 06.01.04-агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

2 8 НОЯ 2013

Брянск-2013

005540560

005540560

Работа выполнена на кафедре агрохимии, почвоведения и экологии ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия» и ГНУ «Новозыбковская сельскохозяйственная опытная станция Всероссийского научно-исследовательского института люпина» в 2009-2012 гг.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Шаповалов Виктор Федорович

Официальные оппоненты: Самсонова Вера Петровна

доктор биологических наук, профессор ФГБОУ ВПО МГУ им. М.В. Ломоносова профессор кафедры общего земледелия

Мерзлая Генриетта'Егоровна

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Всероссийский НИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова, заведующая лабораторией агрохимии органических удобрений

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО Смоленская ГСХА

Защита состоится 20 декабря 2013 года в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.005.01 при ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 243365 Брянская область, Выгоничский район, с. Кокино, ул. Советская 2а, корпус 4, конференц-зал.

E-mail: torikov@bgsha.com, факс: (8-483-41)24-721

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Брянской государственной сельскохозяйственной академии

Автореферат разослан 19.11.2013 г. и размещен на официальном сайте Минобрнауки РФ:.уак 2.ed.gov.ru.

Просим принять участие в работе совета или выслать свой отзыв в 2-х экземплярах, заверенных гербовой печатью.

Ученый секретарь с^^Ту^

диссертационного совета —--.-^Дьяченко Владимир Викторович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Несмотря на то, что после аварии на ЧАЭС прошло более 27 лет, проблема получения нормативно чистой сельскохозяйственной продукции по-прежнему актуальна. Поэтому одной из основных научно-производственных задач является разработка и применение реабилитационных мероприятий, обеспечивающих получение стабильной урожайности нормативно чистой продукции растениеводства. В сложившейся ситуации изучение вопросов оптимизации доз удобрений, пестицидов и стимуляторов роста при комплексном их использовании в растениеводстве, и в частности при возделывании овса, открывают новые возможности для повышения эффективности мероприятий по реабилитации радиоактивно загрязненных дерново-подзолистых песчаных почв, что и определяет актуальность темы диссертационной работы. Таким образом, для условий юго-западной части Нечерноземной зоны РФ необходимо изучить и проанализировать действие органических и минеральных удобрений, их доз и сочетаний в комплексе с другими средствами химизации на урожай и качество зерна овса в условиях радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий.

Применительно к песчаным почвам Нечерноземной зоны проведение исследований в этом направлении остается важной задачей в условиях интенсивной химизации земледелия.

Цель и задачи исследований. Целью научно-исследовательской работы явилось изучение влияния комплексного применения средств химизации на продуктивность и качество зерна овса на дерново-подзолистой песчаной почве в условиях радиоактивного загрязнения.

В задачу исследовании входило:

1. Изучить и выявить системы удобрения в комплексе с химическими средствами защиты растений и регулятором роста «Гумистим», эффективно влияющие на формирование высоких и стабильных урожаев зерна овса.

2. Исследовать влияние различных систем удобрений и химических средств защиты растений и регулятора роста «Гумистим» на качество зерна овса.

3. Оценить роль удобрений в комплексе с химическими средствами защиты растений и регулятором роста «Гумистим» как средство снижения накопления радионуклидов в зерне овса.

4. Дать энергетическую и экономическую оценку систем удобрения при возделывании овса в плодосменном севообороте.

5. На основе системного подхода обосновать рекомендации производству по возделыванию овса на радиоактивно загрязненных дерново-подзолистых песчаных почвах юго-запада Центрального региона России.

Научная новизна. В условиях радиоактивного загрязнения на дерново-подзолистой песчаной почве юго-запада Нечерноземной зоны России (Брянская область) впервые разработаны системы удобрения овса в комплексе с химическими средствами защиты растений и регулятором роста «Гумистим», позволяющие в значительной мере повысить урожайность зерна овса, возде-

з

лываемого в плодосменном севообороте, качество урожая и снижать накопление радионуклидов в урожае основной продукции.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Действие удобрений, химических средств защиты растений и регулятора роста «Гумистим» оказало положительное влияние на величину урожая зерна овса в условиях радиоактивного загрязнения окружающей среды.

2. Комплексное применение средств химизации улучшало показатели качества продукции и снижало поступление радиоцезия в урожай.

3. Комплексное применение средств химизации при возделывании овса в плодосменном севообороте энергетически и экономически эффективно.

Практическая значимость работы. Экспериментальными исследованиями в полевом факториальном опыте установлены оптимальные дозы минеральных удобрений на фоне последействия органических удобрений при комплексном применении средств химизации, что позволяет получать высокие и стабильные зерна овса с накоплением шСз в размерах, соответствующих санитарно-гигиеническим нормативам. Лучшие варианты, с наименьшим накоплением радионуклидов в зерне овса рекомендованы для широкого внедрения в сельскохозяйственное производство, предприятиям с разной обеспеченностью финансовыми средствами и агрохимическими ресурсами.

Реализация результатов исследований. Результаты работы прошли производственную проверку в экспериментальном хозяйстве Новозыбков-ской ГСОС ВНИИА люпина 2011-2012 гг. Наиболее эффективные системы удобрения овса включены в рекомендации производству по возделыванию сельскохозяйственных культур в условиях радиоактивного загрязнения.

Личный вклад автора состоит в проведении эксперементально-полевых и аналитических работ, сборе и обработке экспериментальных данных, анализе материала, формулировке основных положений и выводов, подготовке научных статей и диссертации.

Апробация работы и публикации результатов исследований. Материалы исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на научно - практической конференции «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК на территориях загрязненных радионуклидами» (Брянск 2011) на заседании кафедры кормопроизводства Новозыбковской СОС ВНИИ люпина в 2012 г. на научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии, агрохимии и почвоведения в XXI веке» 5-6 октября (Брянск 2012). Диссертационная работа обсуждена и одобрена на расширенном заседании кафедры агрохимии, почвоведения и экологии Брянской ГСХА.

По материалам диссертационной работы опубликовано 4 научных статьи, в том числе 2-в журналах рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 159 страницах компьютерного текста, включая 17 таблиц, 2 рисунка, 18 приложений. Состоит из введения, обзора литературы, результатов исследований, выводов, рекомендаций производству, списка литературы. Список литературы включает 318 наименований, в том числе 18 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Обзор научной литературы

Обзор литературных источников достаточно полно раскрывает значение, состояние и перспективы возделывания овса, как продовольственной и зернофуражной культуры. Обобщены литературные данные по влиянию агро-химикатов, агроприемов, почвенных и погодных условий на урожайность и качество овса, а также на биологическую доступность '"Се. Анализ литературных данных свидетельствует о том, что в настоящее время в недостаточной степени изучена эффективность комплексного применения средств химизации, включая фиторегуляторы, при производстве экологически безопасного зерна на дерново-подзолистой песчаной почве, загрязненной '"Св..

Условия, объект и методы исследований

Исследования проводили в условиях Брянской области, расположенной на юго-западе Центрального региона России, в многолетнем стационарном полевом опыте Новозыбковской сельскохозяйственной опытной станции ВНИИ люпина.

Климат зоны — умеренно-континентальный с теплым летом и умеренно холодной зимой. Среднегодовая сумма осадков составляет 530-650 мм. Тип водного режима - периодически промывной. Продолжительность периода вегетации (в пределах среднесуточных температур +5°С и выше) составляет 176-193 суток, сумма температур за это время составляет 2450-2750°С.

Агрометеорологические условия вегетационного периода в годы проведения исследований складывались следующим образом: в 2008 и 2010 гг. отмечались острозасушливые периоды (ГТК-0,8), в 2009 г. наблюдалось избыточное увлажнение (ГТК-1,7). Это позволило достаточно объективно оценить влияние систем удобрения на урожайность и качество зерна овса.

Почва опытного участка - дерново-подзолистая, рыхлопесчаная, сформированная на древне-аллювиальной супеси, подстилаемой связным песком. Мощность гумусового горизонта - 20-22 см. Плотность загрязнения опытного участка '"Сб колебалась в пределах 526-666 кБк/м2.

Агрохимическая характеристика пахотного слоя почвы следующая: содержание органического вещества - 2,4-2,5%, рНКа - 6,7-6,9, гидролитическая кислотность (по Каппену-Гильковицу) - 0,58-0,73 мг-экв. на 100 г почвы, сумма поглощенных оснований - 7,18-18,88 мг-экв. на 100 г почвы, содержание подвижного фосфора - 385-510 мг и обменного калия - 69-117 мг на 1 кг почвы (по Кирсанову).

Опыт развернут в плодосменном севообороте со следующим чередованием культур: картофель - овес - люпин на зеленый корм - озимая рожь. Севооборот заложен в 1992 г., с 2009 г. началась пятая ротация.

Объект исследований - сорт овса Скакун.

Схема полевого опыта: 1. Контроль; 2. Последействие навоза 80 т/г; 3. Последействие навоза 40 т/га + Ы55Р20К5П; 4. ^Рго^; 5. ИцоР^Кюо; 6. Ы,65РаД|5о; 7. Последействие навоза 40 т/га + ^5Р2оК5о + пестициды; 8. КУ^оК^о+пестициды;

9. ЫцоР4оКюо +пестициды; 10. Ы|65Рй;1К.15о+ пестициды; 11. Последействие навоза 40 т/га + ^Р^К.^ + пестициды + гумистим; 12. ^Р^зК.^ пестициды + гумистим; 13. N11^40^1®+пестициды + гумистим; 14. Г^^боК^ пестициды + гумистим.

В качестве органического удобрения использовали подстилочный навоз крупного рогатого скота с удельной активностью П1Съ в среднем 890 кБк/кг. Химический состав навоза следующий (%): влаги в среднем - 77,2; азота - 0,53; фосфора - 0,25; кальция - 0,57. Из минеральных удобрений применяли аммиачную селитру, двойной гранулированный суперфосфат, калий хлористый. Подстилочный навоз вносили под предшествующую культуру - картофель. Всю расчетную норму удобрений вносили под предпосевную культивацию.

Система защиты растений овса предусматривала применение следующих пестицидов: диален супер-50% в.р. - 0,7 л/га, байлетон-25% с.п. - 0,6 кг/га, карате Зеон-50% к.э. — 0,15 г/га.

В качестве регулятора роста испытывали «Гумистим» производства ООО «ССХП Женьшень» Унечского района Брянской области. Некорневую подкормку овса проводили путем опрыскивания посевов в фазу выметывания, из расчета препарата 6 л/га совмещая с обработкой против вредителей.

Повторность вариантов опыта - четырехкратная, площадь посевной делянки - 90 м2, учетная - 70 м2. Расположение делянок - систематическое.

Агротехника возделывания овса — общепринятая для зоны.

Учет урожая проводили поделяночно зерноуборочным комбайном «Сампо-500» методом прямого комбайнирования.

Полевые и лабораторно-аналитические исследования выполняли в соответствии с общепринятыми методиками.

Удельную активность радионуклида цезия-137 в растениях и почвенных образцах определяли на гамма - спектрометре «ГАММА-1С».

Анализ качества зерна проводили стандартными методами: отбор проб, выделение навесок зерна для определения качества - ГОСТ 1356.3.-83; натура зерна - ГОСТ 10840-64; масса 1000 зерен - ГОСТ 10842-89; влажность зерна -ГОСТ 13586.5-93; содержание белка - на приборе «М1«У8ТЕМ 4500»; крахмал -ГОСТ 10845-98; пленчатость - ГОСТ 10843-76; зола - ГОСТ РБ1411-99; общий азот — фотометрическим эндофенольным методом; жир — по обезжиренному остатку. Определение N - N0, в зерне проводили с использованием иономера И-130. Макроэлементарный химический анализ зерна выполнен во Всероссийском научно-исследовательском институте минерального сырья имени Н.М. Федоровского (ВИМС).

Для агрохимической характеристики почвы определяли ряд основных показателей: органическое вещество - по Тюрину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-84); величину рН солевой вытяжки - ионометрическим методом (ГОСТ 24483-85), гидролитическую кислотность - в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-84), сумма поглощенных оснований — по Каппену (ГОСТ

2782-88), степень насыщенности основаниями - расчетным методом, содержание подвижного фосфора и обменного калия - по Кирсанову в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26212-84).

Метеорологические условия за вегетационные периоды представлены по данным метеостанции Новозыбковской сельскохозяйственной опытной станции ВНИИ люпина.

Статистическую обработку полученных результатов осуществляли по Б.А. Доспехов (1985) с использованием компьютерной программы «STAT», разработанной в ВИУА.

Экономическую эффективность возделывания овса рассчитывали по методике Всероссийского НИИ экономики сельского хозяйства на основе типовых технологических карт. Энергетическая оценка выполнена по методическим разработкам ВИУА.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влияние метеорологических условий и комплексного применения средств химизации на урожайность зерна овса

Урожайность зерна овса находилась в зависимости от ГТК вегетационного периода и от условий интенсификации применяемых средств химизации. В 2009 году с достаточным увлажнением урожайность изменялась от 0,88 т/га на контроле до 3,7 т/га на высоком фоне применения удобрений. В засушливый год (2010) интервал колебаний был значительно ниже.

Таким образом, неравномерность выпадения атмосферных осадков, слабая водоудерживающая способность песчаных почв, преобладающих в регионе, снижают эффективность применяемых средств химизации, агротехнических и иных мероприятий и, следовательно, продуктивность посевов сельскохозяйственных культур.

В среднем за годы исследований минимальная урожайность зерна овса -0,67 т/га получена на контроле (табл. 1).

В плодосменном севообороте овес размещается по картофелю и, следовательно, на величину его урожая оказывает влияние навоз, внесенный под предшествующую культуру. Исследованиями установлено, что подстилочный навоз КРС, внесенный непосредственно под первую культуру севооборота картофеля, оказал достоверное положительное влияние на урожайность зерна овса, прибавка составила 0,42 т/га.

По органоминеральному фону удобрения (последействие 40 т/га навоза + N55P20K50) урожайность овса по годам исследований колебалась в пределах 1,42 - 3,22 т/га, составляя в среднем за 3 года 1,96 т/га.

Внесение минеральных удобрений в дозе N55P20K.50 способствовало повышению урожайности зерна овса по сравнению с контролем на 9,1 т/га. Средняя доза минеральных туков N110P40K10o так же повышала урожайность зерна овса по сравнению с контролем в среднем за три года на 15,2 т/га, что выше, чем по органоминеральному фону.

Внесение повышенной дозы М^РвоК^о в среднем за 3 года исследований обеспечило урожайность зерна овса практически на одном уровне с ор-ганоминеральным фоном, что указывает на принципиальную возможность, оптимизируя блок химизации, получить высокий урожай при значительно меньшем расходе на единицу площади минеральных удобрений. Это очень важно в экологическом и экономическом аспектах.

1. Влияние средств химизации на урожайность зерна овса, т/га (среднее за 2009-2012 гг.)

Вариант Урожайность Прибавка урожайности

1 2 3 4 5 6

Контроль 0.59 - - - - -

Последействие навоза 80 т/га 1,04 - - 0,45 - -

Последействие навоза 40 т/га + М55Р2оК.5о 1,95 2,52 2,79 1,36 0,43 0,27

М^РмКад 1.59 1,79 2,19 1,00 0,20 0,40

1^||оР 40^100 2,05 2,43 2,64 1,46 0,38 0,21

М|б5РбоК.1-;о 2,11 2.32 2,66 1,52 0,21 0,34

НСРо, 0.28

Примечание: 1 - без пестицидов; 2 — с пестицидами; 3-е пестицидами и гумистимом; 4 - от удобрений; 5 — от пестицидов: 6 — от гумистшш.

В среднем за четыре года исследований прибавка урожая зерна овса от пестицидов по вариантам опыта составила от 0,45 до 1,52 т/га, при максимуме по высшей дозе минеральных удобрений. Наиболее высокая прибавка от применения регулятора роста получена в варианте К55Р2оК5о + пестициды + гумистим. В среднем за четыре года она составила 0,43 т/га.

Содержание и вынос макроэлементов урожаем зерна овса

Средневзвешенное содержание макроэлементов в урожае зерна овса свидетельствует о том, что влияние средств химизации в целом положительно сказалось на уровне содержания всех элементов питания (табл. 2).

2. Содержание элементов питания в зерне овса, % (среднее за 2009-2011гг.)

Вариант Содержание, %

N Р2О5 к2о

1 Контроль 1,77 0,55 0,72

2 Последействие навоза 80 т/га 2 0,61 0,76

i Последействие навоза 40 т/га + Ыз-Т^мК^, 2,09 0,62 0,78

4 ИиРзоКзо 2,04 0,6 0,79

5 N | ,оР<оК|оо 2,29 0,63 0,81

6 М,«Р«,К,50 2,39 0,66 0,83

7 Последействие навоза 40 т/га + ^5Р2оК5о + пестициды 2,23 0,63 0,79

8 ^РгоКто + пестициды 2,05 0,63 0,79

9 N1 юРаоКюо + пестициды 2,32 0,65 0,82

10 М]«Рн>К|5о + пестициды 2,43 0,68 0,83

11 Последействие навоза 40 т/га + Ы55Р7оК5о + пестициды + гумистим 2,29 0,65 0,81

12 М^Р^Ю,:^ пестициды + гумистим 2,1 0,65 0,79

13 N110Р40К ¡00 + пестициды + гумистим 2,28 0,67 0,84

14 М|соР(®К,15о + пестициды + гумистим 2,44 0,69 0,85

НСР05 0,17 0,03 0,05

Применение гумистима в комплексе с удобрениями и средствами защиты растений способствовало повышению процентного содержания макроэлементов в зерне овса.

Размеры выноса элементов питания урожаем зерна овса определялись уровнем урожаев овса по вариантам опыта и процентным содержанием элементов питания в зависимости от степени и уровня интенсификации применяемых средств химизации (табл. 3.)

3. Вынос элементов питания урожаем овса, кг/га (среднее за 2009-2011гг.)

Вариант Вынос, кг/га

N Р>05 К,О

1 Контроль 11,8 4,8

2 Последействие навоза 80 т/га 21,8 6,6 8,3

3 Последействие навоза 40 т/га + М5Ч1\,К.,0 43,7 12,9 16,4

4 М55Р2„К50 32,2 9,5 12,7

5 Ы„0Р4оК,с» 50,4 14,1 17,0|

6 N165^60^150 55,7 15,6 19,3|

7 Последействие навоза 40 т/га + ^5Р2оК5о + пестициды 59,9 17,1 21,5

8 ^РзоКзо + пестициды 36,9 12,5 1

9 ИпоРдаКк» + пестициды 61,7 17,4 21,8

10 МюРбоК-ш + пестициды 62,7 17,6 21,6

11 Последействие навоза 40 т/га + Н55Р2оК5о + пестициды + гумистим 66,7 18,9 23,4

12 Ы55Р2оКоо+ пестициды + гумистим 46,8 14,4 17,7

13 ЫцоРдаКюо + пестициды + гумистим 63,8 18,8 23,5

14 N |(.5РбоК|5о + пестициды + гумистим 68,1 19,1 23,8

НСР„5 13,7 4,10 4,77

В среднем за годы исследований размеры выноса азота по вариантам опыта изменились от 11,5 кг/га до 66,7 кг/га, фосфора от 3,7 кг/га до 19.1 кг/га, калия от 4,8 кг/га до 23,8 кг/га. Самый высокий вынос элементов питания урожаем зерна овса отмечен в варианте с повышенной дозой №К (М^РбоКно) в комплексе с пестицидами и регулятором роста «Гумистим» (вариант 14) составил: азота 66,8 кг/га, фосфора 19,1 кг/га, калия 23,8 кг/га.

Влияние средств химизации на качество зерна овса

Содержание белка в зерне овса в значительной степени колебалось по вариантам опыта и годам исследований (рис. 1).

О 200Э Ш2010 Е3 2011 П среднее

16.00

гл.оо И га П ГЬ1 В-1 "И П ИЬ-> Г|Ь п Пн

12,00 | щ !■_ ! V, Г! ' ûà г Г! I ;1 1Т) р А р!

10,00 ; -П' г | Г ' "1 ' I ' '

8,00 '-¡Г ■ [ : . ■ Г = 1 .

6,00 I I 1 ' : | |}' ! !

4,00 ; ' ; : | :

2,00 ; ' - || • ■ I ■:;• ■ I - ¡1. ■ ! I ..!■-- ......

о,оо ( Ш, 1Ш, III Ш1, Ш1, I Ц 1и.1 11, 1) Щ| и Л. 111 11 и,

1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ю 11 12 13 14

Рис. 1. Содержание сырого белка в зерне овса в зависимости от системы удобрения, % (2009-2011 гг.)

В засушливом 2010 году содержание белка в зерне овса было выше по сравнению с 2009 и 2011 годами. В среднем за годы исследований содержание белка в зерне овса по вариантам опыта варьировало от 11,07% до 13,89%, то есть усиление фона питания по изучаемым системам удобрения способствовало повышению белковости зерна по сравнению с контролем. Наибольшее содержание сырого белка в зерне овса в среднем за три года было получено в варианте с повышенной дозой ЫРК в комплексе с пестицидами и регулятором роста (Ы165Рб0К150 + пестициды + гумистим).

Содержание сырого жира в зерне овса по вариантам опыта варьировало в пределах 3,35-4,40% (рис. 2). Комплексное применение средств химизации, включая пестициды, регулятор роста «Гумистим» повышали содержание жира в зерне овса.

Рис. 2. Влияние средств химизации на содержание сырого жира в зерне овса, % (среднее за 2009-2011 гг.)

Самое высокое содержание сырой клетчатки в зерне овса 11,06% отмечено в контрольном варианте (рис. 3). Под влиянием возрастающего уровня интенсификации применяемых средств химизации отмечалось снижение содержания сырой клетчатки в зерне овса с 11,06% (контроль) до 9,31% (вариант 10). Применение регулятора роста «Гумистим» в комплексе с удобрениями и средствами защиты растений также снижало содержание сырой клетчатки в зерне овса, но это снижение можно рассматривать как тенденцию.

1 1,50 11, ОО 10,50 ю.оо 9,50

э,оо 8.50 8,00

Э Ю 11 12 13 14

Рис. 3. Влияние средств химизации на содержание сырой клетчатки в зерне овса, % (среднее за 2009-2011 гг.)

Содержание сырой золы в зерне овса по вариантам опыта изменялось от 2,6% до 3,2%. Системы удобрения, как при отдельном применении, так и в комплексе с пестицидами и регулятором роста "Гумистим" повышали зольность зерна овса (рис. 4).

Рис. 4. Влияние средств химизации на содержание сырой золы в зерне овса, % (среднее за 2009-2011 гг.)

Важную роль при выпечке хлебобулочных изделий выполняют сахара, так как при замесе теста они необходимы для развития дрожжей и молочных бактерий (Сорокин, 2011). В наших исследованиях содержание Сахаров в зерне овса увеличивалось под влиянием возрастающих №1<., а так же, при комплексном применении средств химизации (рис. 5).

Действие регулятора роста «Гумистим» на изменение содержание сахара в зерне овса в сторону увеличения практически не достоверно и прослеживается в большей степени как тенденция.

б.ОО 5,ОО 4,00

з.оо 2,00 1,00 о,оо

Рис. 5. Влияние средств химизации на содержание Сахаров в зерне овса, % (среднее за 2009-2011 гг.)

Содержание крахмала в зерне овса изменялось по вариантам опыта от 52,8 до 53,7%. Применяемые системы удобрения овса повышали содержание крахмала в зерне. Действие пестицидов и регулятора роста "Гумистим" на изменение этого показателя не отмечено.

Под влиянием применяемых средств химизации в зерне овса увеличивалось общее количество аминокислот, в том числе и незаменимых (табл. 4).

4. Содержание аминокислот в зерне овса в зависимости от средств химизации, г на 1 кг сухого вещества (среднее за 2009-2011гг.)

Аминокислота Вариант

контроль Последействие навоза 80т/га S 2 => CD Т ^ Н п К 1 с § О Я о £ Последствие навоза 40т/га + N55P20K50 + пестициды + _ о J ° S £ я § я Рн н о О — CD Б С ss Зо^ 5 ss кап.? g Sssfr с I

Аргинин 3.56 6,74 6,56 6,94 7.20 6,46 7,18

Алании 5,77 6,94 5,56 5,64 5,62 5,38 5,66

Аспарагиновая кисолта 5,24 5,18 5,22 6,95 5,28 5,57 6,98

Валин* 4,78 5,11 4.96 5,56 5,28 5,63 5,86

Гистидин 3,34 3.48 4,32 3,56 4,34 4,56 4,58

Глицин 5,45 6,38 7,34 6,22 7,74 6,18 8,21

Глутаминовая кислота 7,18 6,76 6,53 6,58 5,13 6,36 7,31

Лейцин*+ Изолейцин* 5,24 7,06 6,55 6,32 5,73 5,86 6,72

Лизин* 4,62 5,19 5,44 6,64 5,71 6,10 5,88

Метионин* 1,95 2.36 2,18 2,38 2,26 2,49 2,54

Пролин 6.72 7,20 7,46 8,27 7,44 8,35 9,44

Тирозин 2.78 3,32 2,78 2,86 2,12 2,68 3,36

Треонин* 5,31 4,68 4,90 5,20 5,40 6,04 5,96

Триптофан 5,17 6,12 7,01 6,52 5,86 5,81 6,28

Серин 6,20 8,26 6.79 6,86 6,59 6,60 7,15

Цистеин 3,26 3,48 3,53 3,62 3,70 3.45 3,71

Фенил алании* 5,32 5,36 5,44 6,84 5,18 6,40 7.83

Сумма незаменимых аминокислот 32,39 35,88 36,48 39,96 35,42 38,53 41,07

Общая сумма аминокислот 81,79 93,62 92,57 97,46 87,83 94,12 104,65

Примечание: Знаком * показаны незаменимые аминокислоты.

Наибольшее содержание незаменимых аминокислот отмечено по органо-минеральной (последствие навоза 40 т/га + Н55Р20К50) и минеральной (НпоР^К.оо) системам удобрения. Применение пестицидов во всех изучаемых системах удобрения несколько снижало общую сумму аминокислот, что, видимо, связано с ростовым разбавлением в результате повышения урожайности овса при использовании химических средств защиты растений.

Под влиянием регулятора роста «Гумистим» содержание аминокислот в зерне овса увеличивалось, в том числе и незаменимых.

Физические свойства зерна (масса 1000 зерен, натура, пленчатость, выполненность, которая зависит от выровненности и крупности) имеют большое значение для его переработки и хранения. Эти показатели лежат в основе методов определения качества, выбора приемов перемещения и переработки зерна (Пасынкова и др., 2008; Таразанова, Садовская, 2011; Сорокин, 2011).

В наших исследованиях масса 1000 семян в среднем за годы исследований изменилась по вариантам опыта от 38,1 до 40,9г {табл. 5). Наибольшее влияние на массу 1000 семян оказали удобрения, влияние пестицидов и гу-мистима на массу 1000 семян сказалось в слабой степени.

5. Изменение биометрических показателей овса в зависимости от применяемых средств химизации (среднее за 2009-2011гг.)

О О - .Q Н О ¿Г н О О

Варианты Масса семян aj cd 1 5 ш Q-сЗ <и О. о CQ сТ* л X ^ со Вых( крупы Й ^р з- ^ X 4J ^ С

1. Контроль 38,10 92,0 470 54,39 28,50

2.11оследействие навоза 80т/га 38,90 93,1 471 55,86 27,90

3.Последействие навоза 40т/га + ^РгоК» 39,50 95,0 473 57,45 27,70

4.М55Р2ОК5(, 39,50 95,0 Ali 56,00 27,70

5^ПОР4ОК,ОО 40,30 95,5 474 58,10 27,50

6. N |65Р(юК] 5Г) 40,70 95,6 478 58,17 27,00

7.ГТоследействие навоза 40т/га + ^зРгоЮо + пестициды 40,90 95,2 478 58,27 27,00

8. ^РгоКго + пестициды 39,70 95,0 475 56,12 27,00

Э.Ы„0Р«Кюо + пестициды 40,50 95,6 476 57,95 27,00

Ю.МюРглК,» + пестициды 40,90 95,6 478 57,28 26,50

11 .Последействие навоза 40 т/га + Ы55Р2оК.5о + пестициды+ гумистим 40,90 95,6 478 58,49 26,20

12.№5Р2оК5о + пестициды + гумистим 40,00 95,2 476 56,66 27,00

13.М110Р4оК10о + пестициды + гумистим 40,70 95,6 478 58,31 26,80

14.Ni6sP6oK.iso + пестициды + гумистим 40,90 95,6 478 57,60 26,50

НСР05 1,55 1,21 5,1 0,93 0,78

Не менее важным показателем качества зерна является натура. По её величине пленчатый овес занимает последнее место среди других злаков (Сорокин, 2011г.). Натура зерна очищенного от примесей, служит ориентировочным показателем мукомольной и крупяной оценки зерна. При прочих равных условиях из зерна с большей натурой получается больший выход готовой продукции лучшего качества и с меньшими затратами энергии.

В среднем за годы исследований натура зерна по вариантам опыта варьировала в пределах 470-478 г/л. Наибольшее влияние на натуру оказали минеральные удобрения, при этом последовательно возрастающие дозы №К. повышали натуру зерна. Действия пестицидов и регулятора роста "Гуми-стим" практически не прослеживалось.

В наших исследованиях наибольшее влияние на выравненность зерна овса оказали средства химизации, при этом, стабильный процент выравнен-ности семян отмечен при их комплексном применении.

Наибольшее влияние на пленчатость зерна оказали минеральные удобрения, особенно в средней (МпоР^Кюо) и повышенной (М165Р6оК-|50) дозах в комплексе с другими средствами химизации (пестициды и "Гумистим"). В этих вариантах получена наиболее высокая урожайность зерна овса с крупным и выравненным

зерном, что и обусловило снижение пленчатости до 26,5-26,8%.

Выход крупы в среднем за три года по вариантам опыта изменялся от 54,39 до 58,4%. Наибольшее влияние на выход крупы оказали органо-минеральная (последствие навоза 40т/га + Н55Р2оК.5о + пестициды + гумистим) и минеральная (МцоРадКюо + пестициды + гумистим) системы удобрений при комплексном применении средств химизации. В этих вариантах выход крупы составил 58,49% и 55,31% соответственно.

Влияние комплексного применения средств химизации растений на накопление нитратов в урожае зерна овса

Содержание нитратов в зерне овса значительно различалось по годам исследований (рис. 6). Наиболее высоким содержание нитратов было в 2010 г., что, вероятно, связано с низкой урожайностью овса и засушливыми условиями во второй половине вегетационного периода.

В среднем за три года исследований концентрация нитратов в зерне овса колебалась по вариантам опыта от 71 мг/кг до 102 мг/кг. Остаточное количество нитратов в среднем за три года исследований превышало норматив (93 мг/кг) по фону МцоРадКюо + пестициды и ТЧ^РбоКт как в сочетании с химическими средствами защиты растений, так и без них.

Применение регулятора роста «Гумистим» практически не оказало влияния на изменение содержания нитратов в зерне овса.

200 П.<ЭО 180 2009 11Ш203.0 И20И Е21 сред

1ВО ХГ.О 140 130 120 III

10О 1 »о 1 80 I у*0 _г> во 1 -чо 40 11 О а |1 111 3 -а & 1111 а у в £ Шк а о аа 1 | 2 13 14

Рис. 6. Влияние средств химизации на содержание нитратов в зерне овса,

мг/кг (2009-2011 гг.)

Таким образом, зерно, полученное с вышеназванных вариантов, не пригодно на пищевые цели, однако может быть использовано на фураж без ограничений (Крищенко, 1983). Для фуражного использования, зерно не превышало ПДК (300 мг/кг).

Влияние средств химизации на содержание тяжелых металлов в урожае зерна овса

В среднем за годы исследований содержание тяжелых металлов в контрольном варианте зерне овса не превысило ПДК (табл. 6).

Концентрация меди в зерне овса по вариантам опыта была ниже, чем в контрольном варианте, значительно ниже ПДК и в слабой степени зависела от уровня использования агрохимических средств.

6. Влияние средств химизации на содержание тяжелых металлов в зерне овса, мг/кг (среднее за 2009-2012гг.)

Варианты Содержание мг/кг сухого вещества

Си РЬ Хп Сс1

1.Контроль 2,14 0,17 9,09 0,013

2.Последействие навоза 80 т/га 2,38 0.21 8,39 0,023

З.Последействие навоза 40 т/га + Ы^Ртп^п 2,65 0,24 7,59 0,020

4ЛМ„Р2„К<0 1,46 0,23 7,04 0,018

5.Ы,1ОР4ОК-юо 1,7 0,18 6,70 0.019

1,67 0,17 7,04 0.020

7.Последействие навоза 40т/га + М^Р70К<;0 + пестициды 1.76 0.24 8,08 0.020

8.М^РгоК™+ пестициды 1,44 0,25 8,44 0,021

9/М,,„Р40К,П0 + пестициды 1,82 0,16 8,55 0,018

ЮЛЧ^РбоКио + пестициды 1.89 0,17 7,50 0,020

11 .Последействие навоза 40 т/га + ^5Р2оК5о + пестициды + гумистим 2,04 0,20 8,07 0,020

+ пестициды + гумистим 1,87 0.21 8.57 0,020

13.NnoP4nK.inn + пестициды + гумистим 2.02 0,16 8,59 0,020

МЛЧ^РбоК^о + пестициды + гумистим 2,04 0,15 8,06 0.020

НСРП, 0,21 0,03 0.06 0,005

ПДК 5 0,5 10 0,03

Содержание свинца в зерне овса по вариантам опыта варьировало в пределах 0,15-0,25 мг/кг, что не превышает ПДК. Следует отметить, что в вариантах с органическими, органоминеральными и минеральными удобрениями с низкой дозой №К (Н75Р2оК.5о) получено увеличение содержание свинца относительно контроля. При последовательном увеличении содержания доз 1МРК, повышение концентрации свинца не отмечалось, что, видимо, связано с биологическим разбавлением в связи с повышением урожая зерна овса в этих вариантах. Применение пестицидов и регулятора роста "Гумистим" не оказало заметного влияние на изменение концентрации свинца в зерне овса.

Концентрация цинка в зерне овса по вариантам опыта колебалось в пределах 6,70-9,09 мг/кг сухого вещества и не превышало ПДК. Отмечено снижение концентрации цинка в зерне под влиянием средств химизации.

Концентрация кадмия в зерне овса во всех вариантах опыта не превышала ПДК, но отмечено повышение содержания этого элемента в зерне под влиянием применяемых средств химизации. Таким образом, полученная в опыте продукция по содержанию в ней тяжелых металлов может быть использована на пищевые цели без ограничений.

Влияние систем удобрения на снижение поступления |37с8 из почвы в зерно овса

Овес способен накапливать радионуклиды в большем количестве, чем другие зерновые культуры (Белоус и др. 2011).

Результаты наших исследований показали, что применение комплекса агрохимических мероприятия является одним из основных путей снижения уровня загрязнения 137Сз основной продукции овса.

Максимальное содержание |37Сз в зерне овса отмечено на контрольном варианте, которое в среднем за три года исследований составило 148 Бк/кг (СанПиН 2.3.2.1078-01 - 70 Бк/кг), изменяясь по годам исследований от 101 Бк/кг до 177 Бк/кг (рис. 7).

-тк-2009г. -а» 2010г. -I-2011Г.

2 00

3.23456789 Ю 12 13

Рис. 7. Содержание 131 Св в зерне овса в зависимости от средств химизации,

Бк/кг (2009-2011 гг.)

Последействие навоза 80 т/га снижало содержание |37Сз в основной продукции овса в 2,17 раза, а последействие 40 т/га в сочетании с ^РгоК^о - в 1,78 раза.

В вариантах с последействием органических удобрений снижение происходит за счет увеличения урожайности, то есть наблюдается биологический процесс разбавления, а также улучшаются агрохимические свойства почвы, что способствует закреплению ионов ь7Св в почвенно-поглотительном комплексе и меньшему переходу его в растения (Алексахин, 1982; Воробьев, 2002; Белоус, 2002; 2011).

Применение минеральных удобрений в дозах ^5Р2оК5о, N1 юРадКюо и М165Р6оК|50 позволило получить основную продукцию с содержанием 137С8 соответственно в 1,78-1,87 раза ниже, чем на контроле. Но, тем не менее, продукция не соответствовала требованиям (СанПиН 2.3.2-1078-01) предъявляемым к продовольственному зерну.

Применение органоминеральной и минеральной системы удобрения в сочетании с пестицидами позволило получить зерно овса, пригодное для использования на продовольственные цели. Концентрация '"Сб на этих вариантах была ниже 70 Бк/кг.

Применение регулятора роста "Гумистим" в комплексе с удобрениями и пестицидами снижает поступление ]37Сз в урожай зерна по сравнению с контролем в 2,39-2,44 раза. Это позволяет получать зерно овса с содержанием |37Сб 43-62 Бк/кг, что значительно ниже установленного норматива.

Энергетическая и экономическая эффективность возделывания овса

Проведенный агроэнергетическнй анализ показывает, что энергия, накопленная в зерне овса, превышала затраты на возделывание по всем системам удобрений за исключением контрольного варианта (табл. 7).

Наибольшее превышение энергии отмечено по органо-минеральной и минеральной системам удобрений со средними дозами №К в комплексе со средствами защиты растений, где получены минимальные энергозатраты на единицу продукции (варианты 7, 9, 11). По степени энергосберегаемости системы удобрения овса располагались в следующем убывающем порядке: ор-гано-минеральная и минеральная со средними дозами №К (N1 |0Р,г,Кбо) при комплексном применении средств химизации.

Анализ экономической эффективности показал, что в целом по опыту неоспоримые преимущества имела органо-минеральная система удобрения в комплексе со средствами защиты растений и регулятором роста "Гумистим", где себестоимость зерна составила 4306,5 руб./т, чистый доход - 2011,0 руб/га, уровень рентабельности — 16,1%.

7. Энергетическая и экономическая эффективность систем удобрения при возделывании овса

сма удобрения Показатель — 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1 Урожайность, т/га 0,67 1,09 2,09 1,58 2,19 2,33 2,71 1,8 2,66 2,59 2,9

2 Получено энергии с урожаем, ГДж/га 8971 14595 27985 21156 29343 31198 56286 24101 35617 34679 38830

3 Затрачено энергии, ГДж/га 9107 9121 14960 14666 19841 24892 15542 1566 20718 25823 15542

4 Чистый энергетический доход, ГДж/га -136 5474 13295 6490 9502 6302 20744 8568 14900 8856 23288

5 Энергетическая себестоимость, ГДж/га 13592 8368 7029 9282 9060 10683 5735 8629 7789 9970 5359

6 Коэффициент энергетической эффективности 0,014 0,6 0,9 0,44 0,48 0,25 1,33 0,55 0,72 0,34 1,5

7 Биоэнергетический коэффициент посева 0,98 1,6 1,9 1,44 1,48 1,25 2,33 1,55 1,72 1,34 2,49

8 Стоимость валовой продукции, тыс. руб./га 3350 5450 10450 7900 10950 11650 13550 9000 13300 12950 14500

9 Производственные затраты, тыс. руб./га 5580 5737 9543 10241 13117 14944 12185 12887 15763 17590 12489

10 Себестоимость зерна, тыс.руб./т 8327 5264 4566 6482 5990 6414 4498 7159 5926 6792 4307

11 Чистый доход, тыс.руб./га -2230 -287 907 -2341 -2167 -3294 1361 -3887 -2463 -4640 2011

12 Уровень рентабельности, % -40 -5 9,5 -22,8 -16,5 -22 11,1 -30,2 -15,6 -26,4 16,1

По мере увеличения вносимых доз удобрений и химических средств защиты растений себестоимость продукции, чистый доход и рентабельность снижались. Это связано с ростом производственных затрат, значительную часть которых составляет стоимость удобрений и химических средств защиты растений.

ВЫВОДЫ

1. На основе исследований проведенных на дерново-подзолистой песчаной почве выявлена эффективная система удобрения, обеспечивающая стабильную урожайность и высокое качество зерна в условиях радиоактивного загрязнения. Наиболее высокая урожайность 2,79 т/га и соответственно прибавка урожая зерна овса (2,20 т/га) получены по органо-минеральной (последствие навоза 40 т/га +^'55Р2оК5п) системе удобрения в комплексе с пестицидами и регулятором роста «Гумистим».

2. Содержание макроэлементов в урожае зерна овса в зависимости от погодных условий и действия средств химизации в среднем за годы исследований колебалось от 1,77 до 2,44 %, азота от 0,55 до 0,69 %, калия от 0,72 до 0,85 %. Содержание микроэлементов в зерне овса находилось в пределах оптимальных значений для продовольственного зерна по всем изучаемым системам удобрения. Величины выноса элементов питания определялись в определенной степени их процентным содержанием в зерне и уровнем урожайности овса по вариантам опыта. Вынос азота по вариантам опыта составил 11,8-68,1 кг/га, фосфора 3,7-19,1 кг/га, калия 4,8-23,8 кг/га.

3. Содержание сырого белка в зерне овса в большей степени диффе-ринцировалось в зависимости от метеорологических условий вегетации и в меньшей степени от интенсификации системы удобрения. В условиях засушливого 2010 года оно варьировало от 12,31 до 14,7 %. В среднем за годы исследований этот показатель был достаточно высоким 10,07-13,89 %. Изучаемые системы удобрения как при отдельном применении, так при комплексном применении с другими средствами химизации способствовали повышению белковости зерна овса.

4. Под влиянием средств химизации улучшался биохимический состав зерна овса. Отмечено повышение содержание жира, сырой клетчатки, сырой золы, Сахаров и крахмала. Так содержание сырого жира в зерне овса варьировало по вариантам опыта от 3,55 до11,4, сырой клетчатки от 11,06 до 10,71 % сырой золы от 2,6 до 3,1 %, Сахаров 3,1 до 4,8 % крахмала от 52,8 до 53,8 %. Наибольшее содержание незаменимых аминокислот отмечено по органо-минеральной (последействие навоза 40 т/га+Ы55Р2оК5о) и минеральной(ЫпоР4оКюо) системам удобрения в комплексе с пестицидами и регуляторами роста «Гумистим».

5. Под влиянием изучаемых средств химизации включая регулятор роста «Гумистим» изменялись биометрические показатели овса в сторону увеличения массы 1000 зерен, выровненности зерна, натуры, выхода крупы и снижения пленчатости. Наиболее лучшие биометрические показатели зерна овса получены по органо-минеральной системе удобрения в комплексе со средствами защиты растений и регулятором роста «Гумистим».

6. Повышение уровня интенсификации применяемых средств химизации сопровождалось устойчивой тенденцией к увеличению остаточного количества нитратов опыта колебалось в пределах 71-102 мг/кг. Остаточное количество нитратов в среднем за 3 года исследований превышало норматив (93 мг/кг), для продовольственного зерна по фону 1^165Р60К150 как в сочетании с химическими средствами защиты растений, так и при их исключении.

7. Применение изучаемых систем удобрения позволяет получать зерно овса не превышающее допустимого уровня (ДУ) по содержанию в нем тяжелых металлов (Тп, НЬ, 7.п, С<1). Концентрация тяжелых металлов (ТМ) в зерне овса ниже нормативного допустимого уровня по ГОСТУ.

8. Органические и минеральные удобрения способствовали снижению поступления 137Сб из почвы в урожай зерна овса, при этом достоверное снижение концентрации '"Се до уровней соответствующих нормативу (СанПиН 2.3.2. 1078-01) отмечено при комплексном применении средств химизации. Наибольшее снижение концентрации 137Сз получено по минеральной системе удобрения в комплексе со средствами защиты растений и гуминовым удобрением (К1б5РбоК15о+ «гумистим»),

9. Наиболее высокий биоэнергетический коэффициент посева (2,49) обеспечила технология с применением органоминеральной системы удобрения в сочетании с пестицидами и гумистимом которую можно охарактеризовать как энерго и ресурсосберегающую.

10. Анализ экономической эффективности свидетельствует о том, что в условиях проводимее эксперименты экономически обосновано возделывание овса по технологии с применением органоминеральной системы удобрения в комплексе с химическими средствами защиты растений стимулятором роста (последействие навоза 40 т/га + К55Р2оК50+пестициды+ «гумистим»). По данному варианту чистый доход составил 2011,0 руб, уровень рентабельности 16,1 %.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

При возделывании овса на загрязненных '"Сб дерново-подзолистых песчаных почвах юго-запада Центрального региона России, в плодосменном севообороте, для получения высоких и стабильных урожаев экологически безопасной, биоэнергетически и экономически обоснованной продукции при общепринятой агротехнике рекомендуется органо-минеральная (последействие навоза 40 т/га + Н55Р2оК5о) система удобрения в сочетании с пестицидами и регулятором роста «гумистим» в дозе 6 л/га. Обработка посевов овса регулятором роста «гумистим» совмещается с обработкой против болезней и вредителей в фазу выметывания метелки овса.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Шаповалов, В.Ф. Влияние применения средств химизации на урожайность и качество зерна овса в условиях техногенного загрязнения / В.Ф. Шаповалов, В.Б. Коренев, В.В. Талызин, Д.М. Ситнов, М.В. Матюхина // Проблемы агрохимии и экологии.-2010.-№ 1. — С. 11-15.

2. Матюхина, М.В. Влияние комплексного применения средств химизации на урожайность зерна овса в условиях радиоактивного загрязнения / М.В. Матюхина, В.Ф. Шаповалов // Вестник Брянской ГСХА. - 2011. - № 3. - С. 38-42.

3. Белоус, Н.М. Производство овса в условиях радиоактивного загрязнения / Н.М. Белоус, В.Ф. Шаповалов, Г.П. Малявко, М.В. Матюхина // Агрохимический вестник. — 2012. — № 5. — С. 20-21.

4. Малявко, Г.П. Влияние средств химизации на урожайность и качество зерна овса / Г.П. Малявко, В.Б. Коренев, В.Ф. Шаповалов, М.В. Матюхина, Д.М. Ситнов // Сборник материалов междунар. научн.-практ. конф. «Актуальные проблемы экологии, агрохимии и почвоведения в XXI веке» 5-6 октября. - Брянск: Изд-во Брянской ГСХА, 2012. - С. 43 - 48.

Подписано в печать 15.11.2013 г. Формат 60x84 Бумага офсетная. Усл. п. л. 1,00. Тираж 100 экз. Изд. 2453.

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

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Матюхина, Марина Вячеславовна, Брянск

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «БРЯНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

ГНУ НОВОЗЫБКОВСКАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ОПЫТНАЯ СТАНЦИЯ ВСЕРОСИЙСКОГО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ИНСТИТУТА ЛЮПИНА

042 01 4 5 5 790 На правах рукописи

МАТЮХИНА Марина Вячеславовна

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ОВСА В УСЛОВИЯХ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЮГО-ЗАПАДА ЦЕНТРАЛЬНОГО РЕГИОНА РОССИИ

Специальность 06.01.04. - агрохимия

Диссертация

на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор В.Ф.Шаповалов

Брянск-2013

ВВЕДЕНИЕ........................................................................... 4

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ............................................. 8

1.1. Народнохозяйственное значение овса.................................... 8

1.2. Влияние агрохимических средств на урожайность зерна овса... 12

1.3. Агроэкологическая роль фито регуляторов растений при производстве сельскохозяйственной продукции........................... 23

1.4. Экологические аспекты применения средств химизации в земледелии............................................................................... 29

1.5. Влияние агрохимических средств на снижение накопления радионуклидов в основной продукции растениеводства................. 39

1.6. Биоэнергетический анализ технологий производства зерна...... 44

ГЛАВА 2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.................................................................... 48

2.1. Место, схема опыта и методика проведения исследований........ 48

2.2 Климатические и метеорологические условия......................... 51

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ НА

УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ОВСА........................ 60

3.1 Влияние метеорологических условий и комплексного применения средств химизации на урожайность зерна овса......... 60

3.2.Содержание и вынос макроэлементов урожаем зерна овса...... 64

3.3. Влияние средств химизации на качество зерна овса................. 67

3.4. Влияние комплексного применения средств химизации на накопление нитратов в урожае зерна овса................................... 80

3.5.Влияние средств химизации на содержание тяжелых металлов

в урожае зерна овса................................................................. 83

137

3.6. Влияние систем удобрения на снижение поступления Се из почвы в зерно овса.................................................................. 86

ГЛАВА 4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРНА ОВСА................. 93

4.1. Энергосберегающая роль плодосменного севооборота при возделывании овса.................................................................. 93

4.2. Анализ антропогенной энергии при возделывании овса по технологиям с разным уровнем применения агрохимических средств.................................................................................. 94

4.3. Оценка экономической эффективности применения средств

химизации при возделывании овса.......................................... 101

ВЫВОДЫ.............................................................................. 104

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ....................................... 106

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ......................................................... 107

ПРИЛОЖЕНИЯ..................................................................... 141

С учётом роста народонаселения нашей страны потребность в продовольствии ежегодно возрастает. Поэтому, как и прежде, одной из главных задач сельского хозяйства остаётся увеличение производства зерна.

На дерново-подзолистых песчаных почвах важной продовольственной и зернофуражной культурой является овес, вследствие этого получение высоких и стабильных урожаев зерна хорошего качества весьма актуальная задача.

Как известно, результатом аварии на Чернобыльской АЭС является загрязненность значительной части сельскохозяйственных угодий Российской Федерации, в том числе на территории юго-западных районов Брянской области (Алексахин и др., 2006; Прудников и др., 2007; 2012; Белоус и др., 2011; 2012). Продукция растениеводства и животноводства после загрязнения ее радиоактивными веществами стала источником дополнительного облучения населения. Как правило, облучение человека за счет потребления загрязненных сельскохозяйственных продуктов более подвержено регулированию, чем внешнее облучение. В связи с этим получение нормативно чистых продуктов питания является важнейшей задачей сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения окружающей среды (Санжарова и др., 2004; Алексахин и др.,2006; Малявко, 2006; Сергеев, 2009 Белоус, 2011; 2012).

Актуальность темы. Несмотря на то, что после аварии на ЧАЭС прошло 27 лет, проблема получения нормативно чистой сельскохозяйственной продукции по-прежнему актуальна. Поэтому одной из основных научно-производственных задач является разработка и применение реабилитационных мероприятий обеспечивающих получение стабильной урожайности нормативно чистой продукции растениеводства. В сложившейся ситуации изучение вопросов оптимизации доз удобрений, пестицидов и стимуляторов роста при комплексном их использовании в растениеводстве, и в частности при возделывании овса открывают новые возможности для повышения эффективности мероприятий по реабилитации радиоактивно загрязненных дерно-

во-подзолистых песчаных почв, что и определяет актуальность темы диссертационной работы. Таким образом, для условий юго-западной Нечерноземной зоны РФ необходимо изучить и проанализировать действие органических и минеральных удобрений, их доз и сочетаний в комплексе с другими средствами химизации на урожай и качество зерна овса в условиях радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий.

Применительно к песчаным почвам Нечерноземной зоны проведение исследований в этом направлении остается важной задачей в условиях интенсивной химизации земледелия. Проведение таких исследований было основной целью нашей работы.

Цель и задачи исследований. Целью научно-исследовательской работы явилось изучение влияния комплексного применения средств химизации на продуктивность и качество зерна овса на дерново-подзолистой песчаной почве в плодосменном севообороте в условиях радиоактивного загрязнения. В задачу исследований входило:

1. Изучить и выявить системы удобрения в комплексе с химическими средствами защиты растений и регулятором роста «Гумистим», эффективно влияющие на формирование высоких и стабильных урожаев зерна овса.

2. Исследовать влияние различных систем удобрений и химических средств защиты растений и регулятора роста «Гумистим» на качество зерна овса.

3. Оценить роль удобрений в комплексе с химическими средствами защиты растений, и регулятором роста «Гумистим» как средство снижения накопления радионуклидов в зерне овса.

4. Дать энергетическую и экономическую оценку систем удобрения при возделывании овса в плодосменном севообороте.

5. На основе системного подхода обосновать рекомендации производству по возделыванию овса на радиоактивно загрязненных дерново-подзолистых песчаных почвах юго-запада Центрального региона России.

Научная новизна. В условиях радиоактивного загрязнения на дерново-подзолистой песчаной почве юго-запада Нечерноземной зоны России

(Брянская область) впервые разработаны системы удобрения овса в комплексе с химическими средствами защиты растений и регулятором роста «гуми-стим», позволяющие в значительной мере повысить урожайность зерна овса, возделываемого в плодосменном севообороте, качество урожая и снижать накопление радионуклидов в урожае основной продукции.

Основные положения, выносимые на защиту:

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

2. Сравнительная оценка комплексного применения средств химизации по их влиянию на качество продукции и поступлению радиоцезия в урожай.

3. Энергетическая и экономическая эффективность комплексного применения средств химизации при возделывании овса в плодосменном севообороте.

Практическая значимость работы. Экспериментальными исследованиями в полевом факториальном опыте установлены оптимальные дозы минеральных удобрений на фоне последействия органических удобрений при комплексном применении средств химизации, что позволяет получать высо-

137

кие и стабильные зерна овса с накоплением Сб в размерах, соответствующих санитарно-гигиеническим нормативам. Лучшие варианты, с наименьшим накоплением радионуклидов в зерне овса рекомендованы для широкого внедрения в сельскохозяйственное производство, предприятиям с разной обеспеченностью финансовыми средствами и агрохимическими ресурсами.

Решение поставленной задачи выполнялось в факториальном полевом опыте, который позволял изучить действие нескольких факторов и определять связи в зависимости между результатами и количественными параметрами изучаемых факторов.

Реализация результатов исследований. Результаты работы прошли производственную проверку в экспериментальном хозяйстве Новозыбков-ской ГСОС ВНИИА люпина 2009-2012 гг. Наиболее эффективные системы

удобрения овса включены в рекомендации производству по возделыванию сельскохозяйственных культур в условиях радиоактивного загрязнения.

Апробация работы и публикации результатов исследований. Материалы исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на научно - практической конференции «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК на территориях загрязненных радионуклидами» (Брянск-2011) на заседании Ученого совета Новозыбковской ГСОС ВНИИ люпина в 2012 г. На научно-практической конференции и почвоведения в XXI веке (Брянск-2012). Диссертационная работа обсуждена и одобрена на расширенном заседании кафедры агрохимии, почвоведения и экологии Брянской ГСХА.

По материалам диссертационной работы опубликовано 4 научных статьи, в том числе 2-в журналах рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 159 страницах компьютерного текста, включая 17 таблиц, 2 рисунка, 18 приложений. Состоит из введения, обзора литературы, результатов исследований, выводов, рекомендаций производству, списка литературы. Список литературы включает 318 наименований, в том числе 18 на иностранном языке.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Народнохозяйственное значение овса

Россия, в настоящее время, занимает первое место в мире по производству зерна овса - 22% мирового валового производства. Основные его посевы сосредоточены в Сибирском, Приволжском и Центральном федеральных округах. В настоящее время наметилась четкая тенденция увеличения производства овса благодаря росту урожайности и посевных площадей: 2005 г. -4565 тыс. т, 2006 г. - 4880,3 тыс., 2007 г. - 5407 тыс. т. -2008 г -5830 тыс.т, 2009 г. -5,400 тыс. т. (Баталова, 2010; Хомяков, 2011).

Культура овса - традиционная в российском земледелии. Овес издревле служил не только важнейшей кормовой культурой для выращивания животных, но и являлся неотъемлемой частью быта человека, был ему и пищей, и лекарственным средством. И в настоящее время овес остается ценнейшей зернофуражной культурой, отличным предшественником в севообороте и фитосанита-ром почв. Зерно овса содержит много белка, крахмала, а жира в нем бывает иногда в два-три раза больше, чем в других зерновых и крупяных культурах. Это определяет высокое пищевое и кормовое достоинство овса. Зерно овса используют для выработки крупы, муки, толокна, овсяного кофе. Среди других видов круп, овсяная крупа, занимает одно из первых мест по питательности. (Баталова, 2010).

Овсяная каша, или лат. porridge - национальное английское блюдо. Её традиционно подают на завтрак в Англии. Овсяная каша очень полезна и рекомендуется в лечебном питании, особенно при заболеваниях сердца и печени. Овес связывает и выводит из организма многие вредные вещества, в том числе холестерин, благодаря содержанию в нем растительных волокон. Поэтому именно овёс способен предотвращать атеросклероз. При заболевании сахарным диабетом, особенно при осложнении его ацидозом и при высоком содержании холестерина в крови, полезна разгрузочная диета из овсяных круп и геркулеса. Исконно народное лечебное средство - овсяный кисель.

Основной компонент мюслей - расплющенные зерна овса. Овсяную

муку применяют в кондитерском производстве, для выпечки печенья, пряников, блинов и т. д. Овёс применяется в народной медицине. Приготовленные отвары из овсяной соломы и цельного растения употребляются как потогонное и мочегонное средства. При нервных расстройствах, депрессиях, так же применяется настойка овса, как противодиабетическое, потогонное, мочегонное, ветрогонное и жаропонижающее средство. Водные ванны с отваром овсяной соломы помогают при ревматизме, подагре, ишиасе и многих кожных заболеваниях. Так называемая «овсяная болтушка» - применяется в народной медицине для лечения кожных заболеваний и язвы желудка. Гомеопатический препарат Avena sativa применяют при нервном истощении. Фармацевтическая промышленность выпускает спиртовую настойку овса, являющуюся эффективным успокаивающим средством. (Баталова, Горбунова, 2003).

В ближайшей перспективе значение овса в зерновом балансе России велико и в дальнейшем, по мере развития отрасли животноводства, будет возрастать. Исследованиями установлено (Плешаков, 1968), что фракционный состав белков зерна ценен, так как в нем содержатся водно- и особенно солерастворимые белки, которые наиболее богаты незаменимыми аминокислотами. Количество проламинов в белках зерна значительно ниже, если сравнить его с зерном пшеницы и ячменя. Для всех альбуминов в целом, характерно высокое содержание таких важнейших незаменимых аминокислот, как лизин, треонин, метионин, изолейцин и триптофан, а из заменимых -глютаминовой и аспарагиновой кислот. Овсяное зерно характеризуется довольно высоким уровнем метионина в суммарном белке. Среди злаковых культур овёс так же отличается более сбалансированным по аминокислотному по составу белками (Плешков, 1968).

Алабушева, 2006, в последнее время производство зерна Российской Федерации стоит перед весьма непростой задачей - обеспечить устойчивый рост продуктивности и качества зерна на фоне ресурсосбережения, снижения уровня технического и антропогенного загрязнения окружающей среды и производ-

ственной продукции, что осложняется дестабилизацией и спадом производства.

Неоспоримым фактом является то, что в девяностые годы посевные площади под зерновыми культурами, в том числе и под овсом сократились, так в 1990 году они составляли 9100 тыс. га, в 1999 году 5336 тыс. га. и продолжают сокращаться. Объясняется это главным образом, резким снижением уровня использования средств химизации при возделывании овса (Мальцев, Каюмов и др., 2002 г).

Общеизвестно, что зерно овса является составной частью всех комбикормов, основой многих диетических продуктов питания (Гулидова, 2003). Зеленая масса охотно поедается и хорошо силосуется, солома и полова, по питательности близки к сену (Гончаров, 1992). Овес ценная и кормовая культура, и широко используется на зеленый корм, сено и силос, особенно в смеси с однолетними бобовыми культурами - викой яровой, горохом, чиной посевной, сераделлой, люпином (Новиков, Такунов и др., 2008). Проведенные исследования показали (Кадыров, 2001) на хорошую сочетаемость люпина с овсом при 50% норме высева компонентов. Исследованиями И.П. Такунова, Т.Н. Слесаревой, (2007) установлено, что повышение урожайности и белковости злаковой культуры в люпино смешанных посевах происходит как за счет увеличения потребления азота с одной стороны, так и использования из корневых выделений люпина симбиотического азота овсом.

Зерно овса - превосходный концентрированный корм. Зерно овса имеет большое значение при выращивании молодняка и птицы, при откорме животных. Хорошим грубым кормом служит овсяная солома (Шпаар и др., 2000). Отмечено, что зерно овса отличается значительным содержанием кальция и фосфора, а содержание протеина в зерне овса меняется в зависимости от географического положения места возделывания (Сичкарь, 1996) и составляет 12-13% (Гридасов, 1997). Количество протеина снижается к северо-западу.

Установлено, что самую высокую биологическую ценность среди зерновых культур имеет белок овса, далее ржи, кукурузы, а самую низкую пшеницы

(Banks; 1967). Доля усвояемых белков в зерне овса, как правило, составляет 9095 % от всего, содержащегося белка. Количество белка в основных районированных пленчатых сортах овса составляет в среднем 11-14 %, максимально может достигать 20 % (Souza, 1990).

Установлено, что в составе белков зерна овса имеются все незаменимые аминокислоты. По их содержанию белки овса не уступают белкам пшеницы, а по некоторым аминокислотам даже превосходят их (Плешков, 1968).

Рассматривая аминокислотный состав суммарных белков различных зерновых культур с точки зрения эталонного белка для питания людей, можно отметить, что белки всех зерновых культур за исключением овса, бедны лизином