Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эколого-агрохимическая оценка применения различных систем удобрения на светло-серой лесной почве

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Эколого-агрохимическая оценка применения различных систем удобрения на светло-серой лесной почве"

а

(), [ На правах рукописи

ДАБЛХОВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА

УДК 631.81:631.95

ЭКОЛОГО - АГРОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ НА СВЕТЛО - СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЕ

Специальность : 06.01.04 - агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 1998

Работа выполнена на кафедре агрохимии Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии.

Научный руководитель : кандидат сельскохозяйственных наук,

доцент В.И.Титова

Официальные оппоненты : доктор сельскохозяйственных наук

С. А. Шафран

кандидат биологических наук А.А.Юхнин

Ведущая организация : Центр агрохимической службы "Нижегородский".

Защита состоится 3 июня 1998г. в 14 часов на заседании диссерта ционного совета Д.120.05.01. Всероссийского научно-исследовательского института информатизации агрономии и экологии (ВНИИ "Агроэкоинформ").

Адрес : 143013, Московская обл.. Одинцовский район, пос. Нем-чиыовка-1. ул. Агрохимиков, дом 6. ВНИИ "Агроэкоинформ", диссерта-цио1шый совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "_"_1988г.

Ученый секретарь диссертациошшго совета

Мерзликин А.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Удовлетворение потребностей населения в высококачественных продуктах питания - одна из основных социально-экономических проблем сегодняшнего дня. Ее решение возможно лишь при широком применении в сельском хозяйстве минеральных и органических удобрений. Являясь основным средством, позволяющим увеличить производство продукции растениеводства, удобрения стали мощным фактором антропогенного воздействия на естественные и агроэкосистемы. Необдуманное их применение может привести к целому комплексу негативных экологических последствий: снижению урожайности и качества растениеводческой продукции, ухудшению ряда показателей почвенного плодородия, загрязнению природных сред биогенами и токсичными элементами и соединениями. Поэтому в современных условиях актуальным является обращение к результатам многолетних стационарных опытов, отражающих объективное воздействие удобрений на урожай и качество продукции и состояние окружающей среды.

Цель и задачи исследований. Основной целью исследований являлась комплексная оценка различных систем удобрения (минеральной, органо-минеральной, органической) в условиях светло-серых лесных почв Нижегородской области и выбор оптимальной для зерно-травяного звена севооборота. В связи с этим в задачи исследований входило:

- изучение действия различных систем удобрения на урожайность и качество культур в зерно-травяном звене севооборота;

- учет изменений, произошедших под влиянием многолетнего систематического применения удобрений в агрохимических свойствах почвы: содержании гумуса, физико-химических свойствах, содержании подвижных форм элементов питания, показателях фосфатного состояния почвы;

- исследование сезонной динамики подвижных форм фосфора и количественная оценка влияния на нее температуры, влажности и кислотности почвы;

-изучение влияния известкования на продуктивность культур и свойства почвы;

- оценка влияния многолетнего применения удобрений на валовое содержание и подвижность тяжелых металлов в почве;

- определение агрономической и агроэкологической эффективности различии систем удобрения.

Научная новизна и защищаемые положения. Сравнительное изучение различных систем удобрения на основе их комплексной оценки по величине урожайности, качества получаемой продукции, воздействию на свойства почвы с учетом экономической эффективности и экологической безопасности показало, что из исследованных систем удобрения в зерно-травяном звене севооборот; наиболее эффективна минеральная. Многолетнее применение удобрений положительно влияет на содержание гумуса и основных элементов питания в почве.

Произведена комплексная оценка фосфатного состояния почвы путем выявления количественного и качественного состава фосфатного фонда и изменения его под влиянием систематического применения удобрений. Выявлены тенденции в сезонной динамике подвижных соединений фосфора на фоне различных систем удобрения; оценена степень влияния на нее почвенной кислотно ста и погодных условий.

Практическая значимость работы. Установлено, что в условиях светло-серых лесных почв Нижегородской области для получения высоких устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур, а также поддержания плодородия почвы на определенном уровне, необходимо применение минеральных удобрений. При внесении агрономически обоснованных норм удобрений, при условии соблюдения всех организационных и агротехнических требований по их применению, вероятность загрязнения продукции сельского хозяйства сопредельных сред крайне низка. В данных условиях отказ от применения минеральных удобрений и переход к исключительно органической системе земледелия необоснован.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на I и II Всероссийской студенческой научной конференции по агрономическим наукам (Н.Новгород, 1993, 1994гг.); конференции "Эколого-агрохимические, технологические аспекты развития земледелия Среднего Поволжья и Урала" (Казань, 1995г.); конференции по итогам научной работы профессорско-преподавательского состава НГСХА (Н.Новгород, 1996г.); научно-практической конференции "Проблемы экологии Ульяновской области" ( Ульяновск, 1997г.); научной конференции, посвященной 90-летию со дня рождения В.П.Нарциссова (Н.Новгород, 1997г.).

Отдельные звенья изучаемых систем удобрения используются в академическом учебном курсе СПУ на факультете агрохимии и агроэкологии, а также агрономическом факультете НГСХА.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы.

Объем н структура работы. Диссертация состоит из введения, 3-х глав, выводов, списка литературы (234 источника, из них 31 иностранный), приложения. Она включает 140 страниц машинописного текста, в том числе 6 рисунков и 41 таблицу.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились на кафедре агрохимии Нижегородской госу-яарствнной сельскохозяйственной академии в период с 1993 по 1997 год на базе многолетнего полевого опыта, расположенного в учебно-опытном хозяйстве "Новинки" (Богородский район Нижегородской области). Опыт был заложен в 1964 году на светло-серой лесной легкосуглинистой почве по следующей схеме: 1) контроль б/у; 2) Р ; 3) NPK; 4) NPK+навоз ; 5) навоз. Площадь делянки в на-iane проведения опыта составляла 250 м2. С 1975 года опыт проводится по двум }>онам: известкованному и неизвесткованному.

В опыте использовались следующие минеральные удобрения: сульфат 1ммония ( с 1992 года - аммиачная селитра), суперфосфат двойной гранулиро-тнный и хлористый калий. Нормы удобрений в зависимости от культур сево->борота изменялись в пределах 45-90 кг д.в. каждого элемента на 1га. В качестве фганического удобрения использовался полуперепревший подстилочный навоз (PC в норме 40 т/га под одну культуру севооборота.

Известкование проводилось в 1975, 1980,1985, 1991 годах нормой, рас-;читанной по полной гидролитической кислотности. В качестве известкового «тернала использовалась слабопылящая доломитовая мука.

В опыте соблюдается следующее чередование культур: 1) озимая пшени-[а, 2) картофель, 3) яр.зерн.+травы, 4) травы, 5) травы. За время проведения пыта прошло шесть полных ротаций севооборота. В 1993-95гг. в опыте возде-ывались вико-овсяная смесь (овес сорта "Метис"', вика сорта "Льговская 60"). левер сорта "Вадский", озимая пшеница сорта "Заря". Внесение удобрений и бработка почвы проводились в соответствии с типичной для правобережной асти Нижегородской области технологией возделывания опытных культур. гчет урожая в годы исследований проводился сплошным методом.

При проведении лабораторных исследований использованы следующие етоды: определение обменной кислотности потенциометрическим методом; здролитической кислотности по Каппену; суммы поглощенных оснований по аппену-Гильковицу; подвижного фосфора по Кирсанову в модификации

ЦИНАО; калия - в вытяжке 0.2Н НС1 на пламенном фотометре; групповою состава фосфатов по Чирикову (вариант Шконде); валового содержания фосфатов по Гинзбург; гумуса по Тюрину в модификации Никитина; валового содержания тяжелых металлов в вытяжке 1 н НЫ03 при часовом кипячении, содержания подвижных форм тяжелых металлов в 1н НЫ03 без кипячения методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии.

При анализе растений использовались следующие методы: определение азота, фосфора и калия из одной вытяжки после мокрого озоления по методу Гинзбург с последующим определением азота методом Кьельдаля. фосфора по методу Мерфи-Райли колориметрически, калия на пламенном фотометре: клетчатки по Кюршнеру-Ганеку в модификации Петербургского; сырого протеина (белка) путем пересчета с использованием переводных коэффициентов. Данные, полученные в ходе эксперимента, были обработаны статистически методом дисперсионного и корреляционного анализа.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Действие удобрений на урожай и качество культур Результаты учета урожая изучаемых культур в среднем по опыту и в годы проведения исследований на фоне извести и без нее представлены в таблице 1.

Все испытуемые системы удобрения повышали урожайность вико-овсяной смеси как в среднем по опыту, так и в год проведения исследований. В 1993 году максимальный прирост урожайности (86% в среднем по двум фонам) обеспечила минеральная система удобрения.

Последействие удобрений на клевере было незначительным. В среднем по (Л1Ы1\ ^рожайжкль данной и.улыуры несколько повышали минеральная иирш-но-минеральная системы удобрения. Однако в 1994 году существенных различий по урожайности между вариантами опыта не обнаружено. Данное явление обусловлено невысокими нормами удобрений, вносимых под предшествующую культуру. Кроме этого, ряд исследований свидетельствует о слабой отзывчивости клевера на последействие минеральных удобрений даже при более высоких нормах под предшественник, что объясняется способностью этой культуры удовлетворять свои потребности в

азоте за счет симбиотической азотфиксации и способности активно мобилизо-вывать фосфаты из глубоких горизонтов почвы даже при низком их содержании в пахотном слое (Никитишен В.И.и др.. 1990).

Таблица 1

Влияние различных систем удобрения на урожайность культур в опыте

Урожайность, ц/га

Вариант В/о смесь (сено) Клевер (сено) Оз.пшеница(зерно)

сред.по 1993 сред.по 1994 сред.по 1995

опыту опыту опыту

J* Неизвесткованный фон

Сонтроль 33,2 30,2 44,1 37,8 15,7 26,5

} 37,0 31,8 39,2 24,9 23,1 32,8

iPK 46,9 55,8 49,8 44,8 28,0 35,4

iPK+навоз 47,9 45,0 52,3 42,5 26,0 40,1

Тавоз 39,3 40,1 44,4 28,9 21,5 26,7

НСР05 3,5 9,2 6,6

Известкованный фон

контроль 39,6 31,4 44,1 34,5 17,6 25,8

1 45,6 43,4 44,6 35,6 24,6 35,8

JPK 51,8 59,0 50,2 37,8 32,6 36,7

iPK+навоз 50,3 49,0 51,6 39,9 31,5 35,3

{авоз 46,0 41,1 45,0 31,2 22,0 27,5

НСР05 3,9 5,2 6,9

Урожайность озимой пшеницы значительно повышалась при использова-ии минеральной и органо-минеральной системы удобрения. В среднем по опы-у наиболее эффективной оказалась минеральная система.

Рассматривая суммарную продуктивность звена севооборота (рис.1) в реднем по опыту и в годы проведения исследований, можно отметить следую-iee.

1)Без применения удобрений сбор основной продукции в среднем ежегод-о составлял около 20 ц з.ед./га. Учитывая, что в производственных условиях зычно удается получить урожай на 20% ниже, чем в полевых опытах 1нструкции и нормативы.... 1987), реально можно ожидать урожайности на эовне 16 ц з.ед/га;

2) Применение минеральной и органо-минеральной системы удобрения ззволило значительно повысить продуктивность звена севооборота. В годы доведения исследований максимальная прибавка урожая была получена на [рианте "NPK" - 41,9 и 46,7% на неизвесткованном и известкованном фонах »ответственно.

Ц Изиестксоа+ыйфон Немэеалисеаныйфсм

103 ■ 80 -ео

70

ео 50

«о

эо 20 10 о

3) Внесение навоза один раз за ротацию севооборота в норме 40 т/га незначительно повлияло на продуктивность звена севооборота, то есть насыщенность 8 т/га оказалась недостаточной для эффективного воздействия на урожайность всех культур севооборота. Если учесть, что реальная среднегодовая насыщенность органическими удобрениями по Нижегородской области в настоящее время составляет 3,7 т/га, то становится очевидной необоснованность перехода в данных условиях к исключительно органической системе удобрения.

4) В среднем по опыту известкование позволило увеличить продуктивность звена севооборота на 8-13% . В годы проведешм исследований данный прием был эффективен лишь на вариантах "Р" и "Навоз'", где продуктивность культур по сравнению с неизвесткованным фоном увеличилась на 22,2 и 4,1% соответственно.

Систематическое применение удобрений, оказывая влияние на питательный режим почвы может изменять химический состав растений и, соответственно, их показатели качества.Некоторые показатели качества исследуемых культу] представлены в таблице 2.

Применение удобрений повысило содержание "сырого" протеина в вико-овсяной смеси. Максимальное увеличение данного показателя произошло при внесении полного минерального удобрения (на 2,7 и 7,2% на неизвесткованном

Таблица 2

Влияние удобрений на качество растительной продукции ()993-95гг.)

В\о смесь Клевер Оз. пшеница

Вариант сырой клетчат- сырой клетчат- сырой клейко-

протеин ка протеин ка протеин вина

% % % % % %

Неизвесткованный фон

Контроль 9,4 25,7 16,1 31,7 12,6 24,9

Р 11,5 28.4 13,7 29,5 10.4 27.1

NPK 12Л 30,1 19,7 30,7 16,9 33,9

NPK+навоз 13,1 28,9 18.3 30,0 15,9 33,5

Навоз 11,8 31,2 17,9 34,2 10,6 23,9

НСР05 1.0 3,3 1.7 2.8 1,0 2,1

Известкованный фон

Контроль 6,6 27.7 18,8 34,1 16.3 19.5

Р 10.0 30.2 14,3 28,0 9.4 25,4

NPK 13,8 33,4 20,1 33,9 18.2 32,3

NPK+навоз 13.8 30.5 19,8 33,4 17,3 33,1

Навоз 6,7 33,4 19,1 36,0 13.1 24.1

НСР05 0,6 3,0 1,8 2,9 1.1 1.9

и известкованном фонах соответственно), а также при совместном использовании навоза и минеральных туков ( на 3,7 и 7,2%). Последействие минеральных удобрений на клевере вызвало существенное увеличение содержания "сырого" протеина на варианте "NPK" (на 3.6%) и "NPK+навоз" (на 2,2%) неизвесткован-ного фона. Па фоне с известью значительного увеличения данного показателя не произошло.

При использовании удобрений произошло некоторое увеличение содержания клетчатки в сене вико-овсянон смеси; влияния удобрений на этот показатель в сене клевера практически не наблюдалось.

Одним из важнейших показателей качества озимой пшеницы является содержание в ней белка. Известно, что он тесно связан с обеспеченностью сельскохозяйственных культур азотом в период их развития и, соответственно, с внесением азотных удобрений (Суднов П.Е., 1965: Коданев И.М.. 1976; Толсто-усов В.П.. 1987). На вариантах с внесением азота в составе полного минерального удобрения ("NFK" и "NPK+навоз") отмечено увеличение содержания "•сырого" белка в растительной продукции: на 3,3-4,3% на неизвесткованном и 1,0-1.9% па известкованном фоне. На варианте с систематическим внесением

органических удобрений содержание и сбор белка несколько ниже, чем на контроле.

При одностороннем применении фосфорных удобрений произошло значительное снижение содержания "сырого" белка в зерне. Следовательно, в условиях исследуемых почв внесенный фосфор без дополнительного азотного питания ухудшает качество зерна.

Влияние известкования на качество зерна хлебных злаков изучено недостаточно. Имеющийся экспериментальный материал по этому вопросу свидетельствует о том. что известкование, как правило, повышает белковость зерна (Кирпичников H.A., 1989; Лебедева Т.Б.. Шильников И.А.. Надежкина Е.В., 1995). В нашем опыте известкование позволило увеличить содержание белка в зерне озимой пшеницы в среднем на 1.58%. Однако влияние минеральных удобрений на содержание белка в зерне озимой пшеницы на известкованном фоне ниже, чем на неизвесткованном.

Применение минеральной и органо-минеральной систем удобрения способствовало значительному увеличению содержания клейковины в муке. Таким образом, зерно, полученное на вариантах "NPK" и "NPK+навоз". характеризуется более высоким качеством (большим содержанием белка и клейковины), чем на остальных вариантах.

2. Влияние удобрений на свойства почвы Удобренга оказывают влияние не только на урожай и качество культур, но и на свойства почвы. В последние годы акцентируется внимание на негативных последствиях применения удобрений. В этих условиях необходима объективная оценка изменения свойств почв под влиянием систематического применения удобрений на основании данных многолетних стационарных наблюдений.

2.1. Изменение агрохимических показателей почвы под действием удобрений во времени Широко распространено мнение, что минеральные удобрения, в состав которых входят аммиачные формы азота и хлористый калий, при длительном их применении на почвах, ненасыщенных основаниями, способствуют значительному ухудшению их физико-химических свойств (Лебедева Л.А., 1977; Иванова Е.И., Шорин В.М., 1984; Гомонова Н.Ф., 1996). Однако некоторые исследователи склонны считаль. что значение минеральных удобрений в ухудшении свойств почв преувеличено (Жукова Л.М. 198Ü).

Характеристика физико-химических свойств почв опыта представлена в |блице 3.

Таблица 3

Изменение физико-химических свойств почвы под действием удобрений

Вариат- рНка Нг. мг-эквЛООг Б. мг-экв/100г У.%

1975 1995 1975 1995 1975 1995 1975 1995

изв. неизв. Изв. неизв. изв. не-изв. изв. неизв.

н ггро ль 4.7 5,4 4.6 2,9 2.5 2.9 12.3 12.6 11.6 80.9 83.4 80.0

4.7 5.3 4,6 2.9 2.1 3.0 11.3 13.0 10,7 79.6 86.1 72.8

4.6 5.1 4.4 2.8 2.9 3.0 11.4 13.4 11.0 80.3 82.2 78.6

3К+навоз 4.5 5.1 4.6 3.4 3.2 3.7 11,7 13,9 12.1 75.5 81.3 76.0

1ВОЗ 4,6 5.5 4.6 3.0 2.0 2.8 11.3 13,6 12.8 79.0 87.2 82,1

НСРо? 0.2 0.3 0.3 02 0.2 0.2 1.0 1.3 1.0

Результаты опыта свидетельствуют, что даже на относительно малобуфер-н светло-серой лесной легкосуглинистой почве под влиянием длительного стематического применения удобрений, в том числе и физиологически кислых (игральных, существенного ухудшения физико-химических свойств почвы не наружено. Внесение известковых материалов значительно улучшило рассмат-ваемые почвенные характеристики.

Важнейший интегральный показатель плодородия почв - содержание в них муса. Результаты опыта подтвердили общепринятое положение о роли орга-ческих удобрений в увеличении содержания гумуса в почве. Содержание гу-са на варианте с внесением навоза выше на 16-18% по отношению к контро-I. Кроме этого, установлено, что минеральные удобрения также можно рас-атривать как фактор обогащения почвы гумусом (табл. 4).

Таблица 4

Влияние удобрений на питательные свойства почв^ ч

Гумус. % Р 05, мг/кг К20. мг/кг

1арнант 1975 1995 1975 1995 1975 Г 1995

неизв изв. неизв изв. неизв изв.

нтроль 1.38 1,40 1,38 95 54 62 87 66 79

1,45 1,52 1.35 98 95 86 86 59 75"

К 1.47 1,65 1,67 110 111 99 98 111 89

К+навоз 1,44 1,70 1,79 101 112 114 107 95 77

воз 1.45 1.63 1.70 94 80 86 86 77 74

НСР05 0,20 0,20 0.19 13 15 17 12 13 13

Максимальное увеличение рассматриваемого показателя произошло на варианте с совместным внесением минеральных и органических удобрений, где оно выше на 21-30% но отношению к контролю. Известкование не оказало существенного влияния на количественную характеристику гумуса в исследуемой почве.

При рассмотрении изменения содержания доступных соединений элементов питания в почве установлено, что использование почвы без внесения удобрений провоцирует ухудшение ее питательных свойств. Систематическое внесение удобрений способствует поддержанию, а также повышению почвенного плодородия: на вариантах с длительным применением минеральных, а также с совместным применением минеральных и органических удобрений, в сравнении с неудобренной почвой содержание подвижных форм фосфора и калия практически в два раза выше.

Однако при оценке почвенного плодородия сведений о количестве подвижных форм элементов питания недостаточно. Необходим учет общего запаса элементов, а также выявление его качественного состава. На исследуемой почве это особенно актуально для фосфора. В связи с этим была сделана комплексная оценка фосфатного состояния исследуемой почвы.

2.2. Фосфатное состояние почвы

Характеристика фосфатного фонда исследуемой почвы представлена в таблице 5.

Фосфатное состояние почвы претерпевает значительные изменения под действием удобрений. Наибольшим изменениям подвержена группа фосфатов, характеризующая доступный для растений запас. На вариантах с систематическим внесением удобрений данная группа содержится в больших количествах, чем на контрольном варианте. Максимальная доля 1+И групп в общем фосфатном фонде наблю чется на варианте "ЫРК" (17,2 и 18,9% на неизвесткованном и известкованном фонах соответственно). Доля первых трех групп фосфатов достигает своего максимального значения также на варианте с систематическим внесением минеральных удобрений (37,8 и 40,8% на неизвесткованном и известкованном фонах).

Содержание органофосфатов на удобренных вариантах неизвесткованного фона ниже, чем на контроле. Известкование на фоне внесения удобрений способствует повышению данной фуппы фосфатов в общем объеме.

Таблица 5

Групповой состав фосфатов (1994г.)

Валовое Группы { юсфатов

Вариант содер- 1+И ' III IV V

жание

мг/кг мг/кг % мг/кг % мг/кг % мг/кг %

Неизвесткованный фон

онтроль 1069,9 134,0 10.8 207,3 19.4 287.4 26,9 459.4 42,9

1159,0 173,9 15,0 223.4 19.3 270,1 23,3 491,6 42,4

РК 1287.6 243,8 18.9 243,5 18.9 240,9 18,7 559,4 43,4

РК+навоз 1511,2 268,1 17.7 254,9 16.9 239,1 15.2 749,1 49,6

авоз 1104,0 166,7 15.1 240,7 21,8 240,9 21,8 455,7 41,3

НСР05 72,3 17,1 20,6 35,1 49,8

Известкованный фон

энтроль 1082,0 134,7 12,5 197,4 18,2 252,0 23,3 497,9 46,0

1179,4 193.1 16,4 253,7 21,5 303.1 25,7 429,5 36,4

РК 1257,1 215,8 17,2 297,0 23,6 305,6 24,3 438,7 34,9

РК+навоз 1443,5 238,9 16.6 240,5 16.7 345.3 23,9 618,8 42,9

авоз 1132,5 163.5 14,4 227,4 20,1 361,4 23.1 480.2 42,4

НСР05 86,9 46,3 12.5 23.0 46,7

В целом на вариантах с систематическим внесением удобрений валовое держание фосфора выше, чем на контрольном варианте. Более высокий об-¡ш запас данного элемента питания, а также более высокий процент доступных о форм в систематически удобряемой почве свидетельствует о более благо-иятном питательном режиме в отношении фосфора, что наиболее ярко прояв-ется на вариа)гге "ЫРК".

2.3. Сезонная динамика подвижных форм фосфора В настоящее время основой для применения удобрений и оценки плодо-дия почвы служат данные массовых агрохимических анализов, полученных в ?ультате почвенно-агрохимических обследований. От того, насколько объек-зно эти данные отражают содержание подвижных фосфатов в почве, зависит и ьективность определения потребности в фосфорных удобрениях на каждом !кретном участке. Агрохимическое обследование проводится с апреля по ггябрь. В связи с этим важное значение приобретает учет изменений в содер-нии определяемых элементов питания в течение данного промежутка време-. то есть учет их сезонной динамики и возможная корректировка результатов тизов с учетом времени отбора образцов.

В результате трехлетнего наблюдения за сезонной динамикой подвижных форм фосфора было выявлено следующее.

Сезонная динамика подвижных фосфатов существует. На отдельных вари антах в течение одного месяца содержание данных соединений изменялось на 7 мг/кг почвы.

Внесение удобрений как минеральных, так и органических, увеличивает содержание подвижных соединений фосфора в почве и увеличивает амплитуды колебаний содержания их в течение вегетационного сезона. Наименьшим изменениям в период с мая по сентябрь подвержено содержание подвижных фосфатов на контрольном варианте.

Внесение различных удобрений в основном оказывало влияние на количественные характеристики сезонной динамики, а не ее направленность. Как правило, на большинстве вариантов изменения в течение вегетационного сезона идут в одном направлении. На всех вариантах максимальное его количество приходится на весну-начало лета, минимальное - на период наиболее интенсивного развития растений или на конец вегетации.

При проведении агрохимического мониторинга сельскохозяйственных угодий необходимо разные туры обследования отдельно взятого хозяйства проводить в одни и те же сроки. В противном случае сезонная динамика будет искажать картину изменений, произошедших в содержании подвижных форм фосфора между двумя турами обследования. Особенно сильно это будет проявляться в хозяйствах со средней и высокой насыщенностью удобрениями, в меньшей степени - в хозяйствах с низкой насыщенностью.

На рис.2 и 3 проиллюстрирована динамика подвижных форм фосфора в течение вегетационного периода в 1995 году.

В работе изучалось влияние погодных условий на сезонную динамику подвижных форм фосфора в почве. Полученные результаты не дают возможности однозначно охарактеризовать данную зависимость. Связь между содержанием подвижных форм фосфора и температурой в 40% случаев характеризовалась как слабая, в 40% - как средняя и 20% - как тесная. В различные годы теснота связи менялась. Так, например, 1993-94 годах на неизвесткованном фоне связь оценивалась как слабая и средняя, а в 1995 году - как средняя и тесная. В то же время 1995 год характеризовался более высоким содержанием подвижных форм

•С £

— контроль -в—Р -4— ^К -о— ЫРК+нав. -Ж— нзвоз

Рис. 2 . Содержание подвижных фосфатов в почве на неизвесткованном

фоне, мг/кг (1995г.)

— контроль -а—Р

NPK -О— ИРК+нав. -Ж— навоз

Рис. 3. Содержание подвижных фосфатов в почве на известкованном

фоне, мг/кг (1995г.)

фосфора в почве, чем два предыдущих года. Таким образом, с увеличением содержания данного элемента питания в почве увеличилась степень влияния температуры на его динамику. Следует отметить, что в разные годы исследований на разных фонах связь характеризовалась различной направленностью.

Связь между содержанием подвижного фосфора и осадками изменялась от слабой до тесной: в 33% случаев она характеризовалась как слабая, в 60% - как средняя и лишь в 7% случаев отмечалась тесная корреляционная зависимость. Направленность связи изменялась по годам, однако на разных вариантах опыта и на разных фонах в один и тот же год связь всегда была однонаправленной. Так, в 1993-94 годах между содержанием подвижных форм фосфора в почве и количеством выпавших осадков на неизвесткованном и известкованном фоне наблюдалась обратная зависимость, в 1995 году данная зависимость характеризовалась как прямая.

2.4. Влияние удобрений на содержание тяжелых металлов в почве

Минеральные и органические удобрения в своем составе, кроме элементов питания, содержат некоторые естественные примеси, в том числе тяжелые металлы. которые, концентрируясь в почве, могут загрязнять сельскохозяйственную продукцию ( Минеев В.Г.и др.. 1993; Апйегаоп А., 1976).

Результаты опыта свидетельствуют, что систематическое внесение удобрений в изученных нормах не сопровождается возрастанием общего содержания тяжелых металлов в почве (табл.6, данные 1993г.).

Внесение удобрений может оказывать косвенное воздействие на поступление тяжелых металлов в растительную продукцию путем увеличения или ограничения их подвижности. Данные таблицы 7 свидетельствуют о незначительном влиянии удобрений на подвижность большинства металлов в почве. Можно отметить некоторое снижение содержания подвижных форм свинца на вариантах. получающих только минеральные удобрения (вариант "Р" - на 17 %." №К" - на 15.4 %). В целом, на всех вариантах, кроме контрольного, содержание данного элемента ниже ПДК.

В отличие от свинца, содержание подвижных форм кадмия в почве при использовании удобрений возросло в разной степени на всех вариантах. Наибольшее увеличение значения данного показателя по сравнению с контролем

Таблица 6

Влияние длительного применения удобрений на валовое содержание

тяжелых металлов в почве, мг/кг (1993г.)

Содержание тяжелых металлов в почве, мг/кг

Вариант № РЬ Сй Сг_ Ъъ Си

Неизвесткованный фон

Контроль 18,5 п 18,9 0,89 13,8 29,1 12,1

Р 16,3 16,9 0,68 13,0 30,6 11,3

КРК 19,0 18,4 0,76 11,9 27,2 11,5

ОТК+навоз 18,9 19,1 0,69 12,4 28,4 12.6

Навоз 17,0 17,2 0,82 14,0 26,9 13,0

Известковашшй фон

Контроль 17,4 16,5 0,78 13,7 28,1 14,0

Р 18,2 18,9 0,66 14,0 26,4 15,1

ЧРК 19,1 15,6 0,69 12,2 29,0 14,2

ЧРК+навоз 18,4 17,1 0,71 13,7 28,3 13,7

г!авоз 17,2 18,2 0,82 12,4 25,5 14,2

1ДК 40,0 65,0 1,0 - 110,0 66,0

Таблица 7

Содержание подвижных форм тяжелых металлов в почве, мг/кг (1993г.)

Зариант № РЬ Сё Сг Си

Неизвесткованный фон

контроль 6,08 6,09 0,28 1,03 6,20 5,61

■> 5,50 5,05 0,39 0,94 5,61 5,78

4РК 5,66 5,15 0,40 1,04 5,02 5,02

ЧРК+навоз 5,70 5,69 0,47 1,10 5,70 5,22

1авоз 6.20 5,37 0,40 1,11 , 5,78 5,24

Известкованный фон

(онтроль 5,88 6.40 0,20 1,25 5,93 5,23

> 5,72 5,25 0,22 0,95 5,80 5,34

5,72 5,16 0,33 0,91 5,52 5.26

•{РК+навоз 5,74 5,24 0,41 0,91 5,40 5,12

-1авоз 5,32 5,68 0,31 0,96 5,40 5,00

Ш 4,0 6,0 - 6,0 23,0 3,0

1Тмечено на варианте "ЫРК + навоз" - на 67,8%. Тем не менее, концентрация :адмия в почве на всех вариантах осталась ниже ПДК.

Следует обратить внимание на высокое содержание в почве меди, превышающее ПДК. Это превышение может быть связано с особенностью почвообра-зующей породы и воздействием техногенных выбросов. Внесение же удобрений не оказало заметного влияния на подвижность данного элемента.

Рассмотренные тенденции в основном остались неизменными при использовании известковых материалов. Внесение доломитовой муки один раз за ротацию севооборота не оказало существенного влияния на подвижность ТМ в почве.

2.5. Агроэкологическая оценка использования удобрений по балансу элементов питания в почве

Поскольку показатели баланса элементов питания в почве при конкретных уровнях плодородия и продуктивности возделываемых культур являются важным экологическим критерием химической нагрузки на почву и контактирующие с ней обьекты окружающей среды, нами была проведена агроэкологическая оценка использования удобрений по балансу элементов питания в почве.

Среднегодовой баланс элементов питания за 1975-1995гг представлен в таблице 8.

Таблица 8

Среднегодовой баланс элементов питания (1975-1995гг.)

Вариант Неизвесткованный фон Известкованный фон

N Р20, К-,0 N Р205 К,О

Контроль -50,30 -22.56 -67,43 -52,14 -23,44 -76,98

Р -58,66 +33.24 -85,83 -60,23 +32,15 -87,66

ИРК -16,90 +26,54 -50,27 -19,21 +25,52 -42,36

ЫРК+навоз + 17,11 +43,89 +0,13 +16,26 +43,32 -0,66

Навоз -23,21 -10,53 -46,62 -23,39 -10,53 -36,61

На варианте без внесения удобрений в течении длительного времени баланс элементов питания был отрицательным, что привело к значительному снижению содержания подвижных форм фосфора и калия (табл.4). Кроме того, на варианте " Навоз ", где в результате недостаточного восполнения элементов питания баланс их был отрицательным, также наметилась тенденция к снижению содержания дотупных форм фосфора и калия. В связи с этим необходимо

рименяемых удобрений в хозяйствах, наряду с контролем за охраной окру-:ающей среды на интенсивно удобряемых участках, все более актуальной ста-овится потребность в контроле за состоянием почв в неудобряемых и мало-добряемых агроценозах. т.к. длительная эксплуатация почв без удобрений чре-эта падением их плодородия.

Некоторые показатели баланса питательных элементов при различных истемах удобрения в 1993-95гг. представлены в табл.9.

Таблица 9

Характеристика баланса элементов питания в почве (1993-95гг.)

Показатели Неизвестковаиный фон Известкованный фон

N р2о5 к2о N РзО} КЮ

Р

.Баланс, кг/га -43.7 +38.3 -49.5 -50.1 +31,3 -67.2

.Коэффициент возврата - 2,76 - - 2,09 -

.Балансовый коэфф. ис- - 0.36 - - 0,48 -

ользования удобрений

КРК

.Баланс, кг/га -23.4 +26,0 -37,1 -32,6 +24,0 +31.1

.Коэффициент возврата 0.72 1.76 0.62 0,65 1.67 0.66

.Балансовый коэфф. ис- 1.39 0,57 1.61 1,54 0,60 1.52

ользования удобрений

ИРК+навоз

.Баланс, кг/га +21,9 +47.6 + 16.7 + 17,0 +45.4 +24.0

.Коэффициент возврата 1.28 2,47 1,18 1,20 2,31 1.29

.Балансовый коэфф. ис- 0.78 0.41 0.85 0,83 0.43 0,78

ользования удобрений

Навоз

Баланс, кг/га -9.7 -1.2 -19.8 -4.5 -2.7 -11.5

Коэффициент возврата 0.80 0.94 0.71 0,90 0,88 0,81

Балансовый коэфф. ис- 1,24 1,06 1.41 1,11 1,14 1,24

ользования удобрений

На варианте с внесением фосфорных удобрений баланс азота и калия был грицательным, фосфора - положительным. Балансовый коэффициент исполь-)вания удобрений по фосфору составил 0,36 на неизв. и 0,48 на известкованном оне. Такая низкая эффективность удобрений на данном варианте обусловлена ^сбалансированным соотношением элементов питания. Данное явление может

сопровождаться непроизводительными потерями фосфора удобрений и связанными с ними некоторыми экологическими проблемами.

На варианте, где систематически вносилось полное минеральное удобрение. баланс по азоту и калию сложился отрицательным, по фосфору - положительным. Рассматривая количественные характеристики баланса, необходимо отметить, что вносимые азотные и калийные удобрения восполняли около 2/3 потребляемого из почвы растениями азота и калия. Коэффициент возврата азот составил 0,72 и 0.65 на неизвесткованном и известкованном фонах соответственно; калия - 0,62 и 0,66. По балансовому коэффициенту использования азотных и калийных удобрений можно сделать предположение о снижении уровня плодородия почвы. За годы проведения опыта этого не произошло, однако исключить возможность данного процесса в будущем нельзя. Балансовый коэффг циент использования фосфорных удобрений равен 0,57 - 0,60, что близко к оптимальному для данной зоны. Таким образом, на данном варианте применение удобрений в исследуемых дозах практически не вызывает экологической напря женности в агроландшафте.

При совместном использовании минеральных и органических удобрений сложился положительный баланс по всем элементам питания. Коэффициенты возврата азота и калия близки к оптимальным для исследуемой почвы. Коэффициент возврата фосфора и балансовый коэффициент использования удобрений свидетельствуют о недостаточно полном использовании фосфорных удобренш

Неиспользованная часть фосфорных удобрений, очевидно, накапливается почве, что подтверждают данные валового анализа. Однако часть их может выноситься за пределы почвенного профиля. С точки зрения появления в почве избыточных концентраций фосфатов, а также нежелательных примесей, как правило присутствующих в фосфорных удобрениях, используемые нормы мшс ральных и органических удобрений опасности не представляют. Однако непроизводительные потери фосфора все же могут в некоторой степени увеличить агроэкологическую напряженность в агроландшафте. В сложившихся условиях целесообразно снизить дозы минеральных фосфорных удобрений, ограничиваясь их припосевным внесением.

При использовании органической системы удобрения сложился отрицательный баланс по всем элементам питания. При данных характеристиках ба-

ганса исключать возможность снижения содержания доступных соединений шементов питания нельзя.

Таким образом, из проведенного анализа видно, что выращивание сель-:кохозяйственных культур без удобрений, либо при недостаточном восполнении лементов питания может привести к снижению плодородия почвы. Следова-ельно в данной почвенно-климатической зоне необходимо внесение минеральных и органических удобрений в дозах, позволяющих поддерживать почвенное шодородие на заданном уровне. При внесении обоснованных с этой точки зре-1ия норм удобрений, а также при условии соблюдения всех организационных и 1гротехнических требований по их применению, вероятность загрязнения окру-кающей среды крайне низка.

В настоящее время цены на горючее, сельскохозяйственную технику и •.д. часто меняются, традиционный стоимостной метод расчета экономической эффективности малоприемлем. Для оценки эффективности изучавшихся систем 'добрения были рассчитаны прибавки урожая возделывавшихся культур звена :евооборота на 1 кг д.в. применявшихся удобрений (табл. 10 ).

Таблица 10

Агрономическая эффективность применения удобрений (1993-95гг.)

Вариант Неизвесткованный фон Известкованный фон

Окупаемость, кг/га Уровень эфф., % Окупаемость, кг/га Уровень эфф., %

факт. норм. факт. норм.

> 0,66 4,00 16,5 9,69 4,00 241,2

4РК 4,72 3,87 122,0 5.06 3,67 130,8

•№К+навоз 2,71 3,20 84,7 2,57 3,20 80,3

1авоз 2,96 4,00 74,0 1,76 4,00 44,0

В 1993-95г в среднем по звену севооборота высоким уровнем эффектив-юсти характеризовалась минеральная система удобрения. Уровень эффектив-юсти составил 122 и 130 % на неизвесткованном и известкованном фонах оответственно. На фоне известкования было также эффективным односторонне внесение фосфорных удобрений. Такой показатель обусловлен тем, что ¡лагоприятные погодные условия 1995 г. позволили получить на данном варите высокий урожай пшеницы, в целом для опыта малохарактерный , поэтому данный показатель нельзя считать объективным.

ВЫВОДЫ

1. Наибольшую продуктивность звена севооборота (вико-овсяная смесь -клевер - озимая пшеница) - 21,5 и 23,8 ц з.ед. с 1 га в среднем по опыту или 24,4 и 24,6 ц з.ед. с 1 га за исследуемый период для неизвесткованного и известкованного фонов соответственно - обеспечили минеральная и органо-минеральная системы удобрения.

2. Изучаемые культуры по разному отзывались на удобрение. Максимальная прибавка на вико-овсяной смеси получена при внесении полного минерального удобрения: 25,6 и 27,6 ц/га на неизвесткованном и известкованном фонах соответственно, или 84,8 и 87,9% по сравнению с неудобренным контролем. На урожайность озимой пшеницы практически одинаково эффективное действие оказали минеральная и органо-минеральная системы удобрения: прибавка урожая составила 8,9-13,6 ц/га зерна. Последействия удобрений на клевере не отмечено.

3. Применение удобрений способствовало улучшению качества сельскохозяйственной продукции. Так, содержание '"сырого" протеина в зерне озимой пшеницы от применения минеральных удобрений повысилось на 4,3% (неизвесткованный фон) и 1,9% (известкованный фон); в сене вико-овсяной смеси - на 2,7 и 7,2%, в cette клевера - на 3,6 и 1,2%. Содержание основных элементов питания и вынос их урожаем возросли при систематическом использовании в севообороте минеральных и (или) органических удобрений.

4. Длительное применение удобрений оказывает положительное влияние на агрохимические свойства почвы: в сравнении с контролем без удобрений способствует повышению содержания в почве подвижных соединений фосфора и калия, а также гумуса. Периодическое известкование почвы позитивно сказывается на изменении свойств поглощающего комплекса.

5. Внесение удобрений увеличивает валовые запасы фосфатов. Наибольшим изменениям подвержена группа фосфатов, характеризующая условно доступный для растений фосфор (I+II группы по Чирикову). Максимальная их доля в общем фосфатном фонде наблюдается при систематическом внесении минеральных удобрений и составляет 17,2-18,9% в зависимости от фона.

6. Сезонная динамика подвижных фосфатов на светло-серой лесной почве уществует. Внесение удобрений увеличивает амплитуды колебаний содержания анных соединений в течение вегетационного сезона. Размах колебаний дости-ает 70 мг/кг почвы.

7. Корреляционный анализ показал, что содержание подвижных форм »осфора определяется не только удобренностью, но и гидротермическими усло-иями года. Характеристика тесноты и направленности связи зависит от кон-ретных погодных условий вегетационного сезона.

8. Многолетнее систематическое применение минеральных удобрений в пыте не оказало влияния на накопление тяжелых металлов в почве и сущест-енное увеличение их подвижности.

9. Агроэкологическая оценка длительного использования удобрений по алансу элементов питания в условиях стационарного опыта показала, что при несении удобрений со средней насыщенности пашни 8 т/га органических и [боРбоК«, минеральных удобрений опасность загрязнения сельскохозяйственной родукции и сопредельных сред средствами химизации отсутствует.

10. Анализ эффективности применения удобрений показал, что в зерно-эавяном звене севооборота агрономически и биоэнергетически наиболее целе-эобразно использование минеральной системы удобрения: уровень эффектив-ости составил 122.0 и 130,8% на неизвесткованном и известкованном фоне; «ргоотдача - 2.15 и 2.32 на неизвесткованном и известкованном фоне соответ-гвенно.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Титова В.И., Фишман В.Я., Романько Е.В. Сезонные колебания содер-ания подвижного фосфора в светло-серой лесной почве при внесении удобре-кй// Тезисы докладов 1 -й Всероссийской научной студенческой конференции

з агрономическим наукам,- Нижегородский СХИ, 1994.- с.77-78 .

2. Титова В.И., Дабахова Е.В. Сезонная динамика подвижных фосфатов в (етло-серой лесной почве// Эколого-агрохимические. технологические аспекты 1звития земледелия Среднего Поволжья и Урала// Тезисы докладов конферен-ш.- Казанская ГСХА: изд-во Казанского университета. 1995.- с.88-89.

3. Дабахова Е.В.. Титова В.И. Влияние удобрений на продуктивность 'льтур в зерно-травяном звене севооборота// Проблемы экологии Ульяновской

области. Материалы иауч.-практ. конференции.- Ульяновск, МЦ «Информ-сервис», 1997,-с.148-149.

4. Дабахова Е.В., Титова В.И. Сравнительная эффективность различных систем удобрения сельскохозяйственных культур на светло-серой лесной почве/ Системы земледелия Нечерноземной зоны и пути их совершенствования// Тезисы докладов научной конференции, поев. 90-летию со дня рожд. проф. В.П.Нарциссова,- Н.Новгород, НГСХА, 1997,- с.91-92 .