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"

*

На правах рукописи

ДАБАХОВА 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

.и Нижегородской госулар-

Научный руководитель : кандидат сельскохозяйственных наук,

Официальные оппоненты : доктор сельскохозяйственных наук

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

Адрес : 143013. Московская обл.. Одинцовский район, пос. Нем-чиновка-1. ул. Агрохимиков, дом 6, ВНИИ "Агроэкоииформ", диссертационный совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " "___1988г.

доцент В,И.Тнтова

С. А. Шафран

кандидат биологических наук А.А.Юхннн

Ведущая организация : Центр агрохимической службы

1ижегородский".

Ученый секрета днссертацион>"~

Мерзликин А.С,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Удовлетворение потребностей населения в высококачественных продуктах питания - одна га основных социально-экономических проблем сегодняшнего дня. Пе решение возможно лишь при широком применении в сельском хозяйстве минеральных и органических удобрении. Являясь основным средством, позволяющим увеличить производство продукции растениеводства, удобрения стали мощным фактором антропогенного воздействия на естественные и агрозкосистсмы. Необдуманное их применение может привести к целому комплексу негативных экологических последст-

1

вий: 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 н 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 агрономн геской Цафсрд^щ^^Шэтп-эффекпшности различных систем удобрения. ^^ЧНАЯ Е' !ЗЛ:ЮТЕНА

*"" к 'Двмии

Н. А

Научная новизна и защищаемые положении. 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 севооборота 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 систематическою применения удобрений. Выявлены тенденции в сезонной динамике подвижных соединений фосфора на фоне различных систем удобрения; оценена степень влияния на нее почвенной кислотности 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, ] 99бг.); научно-практической конференции "Проблемы экологии Ульяновской области7' (Ульяновск, 1997г.); научной конференции, посвященной 90-летию со дня рождения В.П.Нарциссова (П.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 опубликовало 4 работы.

Объем и струкгура 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 государств нной сельскохозяйственной академии в периоде 1993 по 1997 год на баю 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) №К; 4) ЫРК+навщ ; 5) навоз. Площадь делянки в начале проведения опыта составляла 250 м2. С 1975 года опыт проводится по двум фонам: известкованному и неизвеегкованному.

В опыте использовались следующие минеральные удобрения: сульфат аммония ( с 1992 года - аммиачная селитра), суперфосфат двойной гранулированный и хлористый калий. Нормы удобрений в зависимости от культур севооборота изменялись в пределах 45-90 кг д.в. каждого элемента на 1 га. В качество органического удобрения использовался полуперепревший подстилочный навей КРС в норме 40 т/га под одну культуру севооборота.

Известкование проводилось в 1975,1980,1985,1991 годах нормой, рассчитанной по полной гидролитической кислотности. В качестве известкового материала использовалась слабопылящая доломитовая мука.

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

При проведении лабораторных исследований использованы следующие методы: определение обменной кислотности потенциометрическим методом; гидролитической кислотности по Каппену:, суммы поглощенных оснований по Каплену-Гнльковицу; подвижного фосфора по Кирсанову в модификации

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

При анализе растений использовались следу ющие метода: определение азота, фосфора и калия из одной вытяжки после мокрого оголения по методу Гинзбург с последующим определением азота методом Кьелъдаля, 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 ш(ьпу >ро/ллннисIь данной кулыуры нсскильки повышали минеральная писано-минеральная системы удобрения. Однако в 1994 году существенных различий по урожайности между вариантами опыта не обнаружено. Данное явление обусловлено невысокими иормамн 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 симбиотичес кой азотфнксашш н способности активно мобил изо-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. пшениш(зерно)

сред, по 1993 сред, по 1994 сред, по 1995

опыту опыту опыту

Нензвесткованный фон

Контроль 33,2 30,2 44,1 37,8 15,7 26.5

Р 37,0 31,8 39,2 24,9 23,1 32,8

ЫРК 46,9 55,8 49,8 44,8 28,0 35,4

ОТК+иавоз 47,9 45,0 52,3 42,5 26,0 40,1

Навоз 39,3 40,1 44,4 28,9 21,5 26,7

НСР0! 3,5 9,2 6.6

Известкованный фон

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

Р 45,6 43,4 44,6 35,6 24.6 35,8

№>К 51,8 59,0 50,2 37,8 32,6 36,7

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

Навоз 46,0 41,1 45,0 31,2 22,0 27,5

НСР« 3,9 5,2 6,9

Урожайность озимой пшеницы значительно повышалась при использовании минеральной н органоминеральной системы удобрения. В среднем по опыту наиболее эффективной оказалась минеральная система.

Рассматривая суммарную продуктивность звена севооборота (рис.1) в среднем по опыту' и в годы проведения исследований, можно отметить следующее.

1 )Без применения удобрений сбор основной продукции в среднем ежегодно составлял около 20 ц з.ед./га. Уч[ггывая, что в производственных условиях обычно удается получить урожай на 20% ннже, чем в полевых опытах (Инструкции и нормативы..., 1987), реально можно ожидать урожайности на уровне 16 и з.ед/га;

2) Применение минеральной н органо-минеральной системы удобрения позволило значительно повысить продуктивность звена севооборота, В годы проведения исследований максимальная прибавка урожая была получена на варианте "ОТК"- 41,9 и 46,7% на нензвесткованном и известкованном фонах соответственно.

Л И^ц^кова^ьпАфгн Ц кьвввлчсю» ни. фа I

х

Т 2

КМ^ » *Р* И**ы Кои*». #■ Н»т

Рис. 1 Продуктивность звена севооборота, ц з.е./га

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 проведения исследований данный прием был эффективен лишь на вариантах "Рм и "Навоз", где продуктивность культур по сравнению с неизвесткованкым 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 культур 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 нензвесткованном

Таблица 2

Влияние удобрений на качество растительной продукции (1993-95гг.)

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

I1 11,5 28.4 13.7 29,5 10,4 27,1

12,1 30,1 19,7 30,7 16,9 33,9

ЫРК+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

НСР{15 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

ЫРК 13,8 33,4 20,1 33,9 18.2 32.3

МРК+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 "ЫРК*1 (на 3,6%) и "ОТК+навоч" (на 2,2%) неизвесткован-ного фона. На фоне с известью значительного увеличения данного показателя не произошло.

При использовании удобрений произошло некоторое увеличение содержания клетчатки в сенс внко-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 {"ЫРК" и "ЫРК+навоз") отмечено увеличение содержания "сырого" белка в растительной продукции: на 3.3-4,3% на нензвееткованном и 1.0-1.9% на 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 бе) 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 Н А.. 1989; Лебедева Т.Е.. 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 "ЫРК." и "ОТК+иавоз", характеризуется более высоким качеством (большим содержанием белка и клейковины), чем на остальных вариантах,

2. Влияние удобрений на свойства почвы Удобрения оказывают влияние не только на урожай н качество культур, но н на свойства почвы. В последние годы акцентируется внимание на негативных последствиях применения удобрений. В этих условиях необходима объективная опенка 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; Ивада-ва 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. 1980).

Характеристика ф! пи ко- химических свойств почв опыта представлена в таблице 3.

Таблица 3

Изменение физико-химических свойств почвы под действием удобрений

Варишгг рНш Нг.мг-эквЛООг Э. мг-эквЛООг

1475 1995 1975 1995 !975 1995 1975 1995

изв. не-изв Изв. неизв. изв. не-шв. ИЗВ. не-нзв.

Контроль 4.7 5.4 4.6 2.9 2.5 2,9 12.3 12.6 11.6 80.9 83,4 80.0

Р 4.7 5.3 4,6 2.9 2.1 3.0 Н,3 13.0 10,7 79.6 86.1 72.8

1ЧРК 4,6 5.1 4.4 2.8 2.9 3.0 11,4 13,4 11.0 80.3 82.2 78.6

1*РК+навоз 4,5 5.1 4.6 3.4 3.2 3.7 П.7 13,9 12,1 75.5 81.3 76.0

Навоз 4.6 5.5 4.6 3,0 2.0 2.8 11.3 13,6 12.8 79.0 87.2 82,1

НСР,* 0.2 0.3 0.3 0.2 0.2 02 1.0 и 1.0

Результаты опыта свидетельствуют, что даже на относительно малобуферной светло-серой лесной легкосуглиннстой почве под влиянием длительного систематического применения удобрений, в том числе и физиологически кислых минеральных, существенного ухудшения физнко-химических свойств почвы не обнаружено. Внесение извест ковых материалов значительно улучшило рассматриваемые почьенпые .харак1гристкн.

Важнейший шггегральный показатель плодородия почв - содержание в них гумуса. Результаты опыта подтвердили общепринятое положение о роли органических у добрений в увеличении содержания гумуса в почве. Содержание гумуса на варианте с внесением навоза выше на 16-18% по отношению к контролю. Кроме этого, установлено, что минеральные удобрения также можно рас-

сматривать как фактор обогащения почвы гумусом (табл. 4).

Таблица 4

Влияние удобрений на питательные свойства почвд

Вариант Гумус. % Р .0}. мг/кг К?0. мг/кг

1975 1995 1975 1995 1975 1995

неизв изв. неизв изв. неизв изв.

Контроль 1.38 1.40 1.38 95 54 62 87 66 79

Р 1,45 1,52 1,35 98 95 86 86 59 75

1,47 1,65 1,67 110 111 99 98 111 89

ИР К+навоз 1,44 1.70 1,79 101 112 114 107 95 77

Навоз 1,45 1.63 1,70 94 80 86 86 77 74

НСР„< 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 коггтролю. Известкование не оказало существенного влияния на количественную характеристику гумуса к исследуемой почве.

При рассмотрении изменения содержания доступных соединении 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 удобрении, в сравнении с неудобренной почвой содержание подвижных форм фосфора и калия практически в два раза выше.

Однако нри 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+II групп в общем фосфатном фонде наблю! ,*тся на варианте "NPK" (17,2 и18,9% на нензвесткованном и известковашюм 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 нензвесткованном и известкованном фонах).

Содержание оргаиофосфатов 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 <1 юсфатов

Вариант содер- 1+11 III IV V

жание

мг/кг мг/кг мг/кг % мг/кг % мг/кг °0

Неизвесткованный фон

Контроль 1069,9 134,0 10,8 207,3 19.4 287,4 26.9 459.4 42,9

Р 1159,0 173,9 15.0 223,4 19.3 270,1 23.3 491.6 42,4

№К 1287,6 243.8 18.9 243,5 18.9 240,9 18,7 559,4 43.4

ОТК+навоз 1511,2 268,1 17,7 254.9 16.9 239,1 15,2 749,1 49,6

Навоз 1104,0 166,7 15.1 240.7 21,8 240,9 21,8 455,7 41,3

НСР0, 72.3 17.1 20.6 35.1 49,8

Известкованный фон

Контроль 1082,0 134.7 12,5 197,4 18.2 252,0 23,3 497,9 46.0

Р 1 179,4 193.1 16,4 253,7 21.5 303.1 25,7 429,5 36,4

ЫРК 1257,1 215,8 17,2 297,0 23,6 305.6 24,3 438.7 34,9

МРК+навоз 1443,5 238,9 16,6 240.5 16,7 345.3 23,9 618,8 42,9

Навоз 1132,5 163.5 14,4 227,4 20Л 361.4 23,1 480,2 42,4

НСР,* 86.9 46.3 12.5 23.0 46.7

В целом на вариантах с систематическим внесением удобрений валовое содержание фосфора выше, чем на контрольном варианте. Более высокий общий запас данного элемента питания, а также более высокий процент доступных его форм в систематически удобряемой почве свидетельствует о более благоприятном питательном режиме в отношении фосфора, что наиболее ярко проявляется на варианте

2.3. Сезонная динамика подвижных форм фосфора В настоящее время основой для применения удобрений н оценки плодородия почвы служат данные массовых агрохимических анализов, полученных в результате почвенно-агрохимических обследований. От того, насколько объективно эти данные отражают содержание подвижных фосфатов в почве, зависит и объективность определения потребности в фосфорных удобрениях на каждом конкретном участке. Агрохимическое обследование проводится с апреля по сентябрь. В связи с этим важное значение приобретает учет изменений в содержании определяемых элементов тггания в течение данного промежутка времени. то есть учет их сезонной динамики и возможная корректировка результатов анализов 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 вариантах в течение одного месяца содержание данных соединений изменялось на 70 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

¥ "Ь 2

- контроль -р

МРК

- НРК+нае. -навоз

IX--

Рис. 2 . Содержание подвижных фосфатов в почве на неизвесткованном

фоне, мг/кг (1995г.)

* и

х

- контроль -Р

■ЫРК

• ЫРК+нав. -навоз

IX--

Рис, 3. Содержание подвижных фосфатов в почве па 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 1993 г.).

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 %." ЫРК" - 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 удобрешш 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/хг (1993г.)

Содержание тяжелых металлов в почве, мг/кг

Вариант № РЬ С<1 Сг Хп Си

Неизвесткованный фон

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

Р 16,3 16,9 0,68 13,0 30,6 11,3

ЫРК 19,0 18,4 0,76 11,9 27,2 11,5

ИРК+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

Известкованный 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

1ЧРК 19,1 15,6 0,69 12,2 29,0 14,2

№>К+навоз 18,4 17,1 0,71 13,7 28,3 13,7

Навоз 17,2 18,2 0,82 12,4 25,5 14,2

ПДК 40,0 65,0 1,0 - 110,0 66,0

Таблица 7

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

Вариант № РЬ Сс1 Сг 2п Си

Неизвесткованный фон

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

Р 5,50 5,05 0,39 0,94 5,61 5,78

№>К 5,66 5,15 0,40 1,04 5,02 5,02

№К+навоз 5,70 5,69 0,47 1,10 5,70 5,22

Навоз 6.20 5,37 0,40 1,11 5,78 5,24

Известкованный фон

Контроль 5,88 6.40 0,20 1,25 5,93 5,23

Р 5,72 5,25 0,22 0,95 5,80 5,34

№>К 5,72 5,16 0,33 0,91 5,52 5.26

ИРК+навоз 5,74 5,24 0,41 0,91 5,40 5,12

Навоз 5,32 5.68 0,31 0,96 5,40 5,00

ПДК 4,0 6,0 - 6,0 23,0 3,0

отмечено на варианте "ДОК + павоз" - на 67,8%. Тем не менее, концентрация кадмия 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-зуюшей 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. Агроэкологнческая оценка использования удобрений по баланс) 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 обьёкты окружающей среды, нами была проведена агроэкологнческая 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 РгО, КгО N Рг05 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

ОТК -16.90 +26.54 -50,27 -19.21 +25.52 -42,36

МРК+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 шгтания был отрицательным, что привело к значительном)' 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

лУипТтК! итл т> (ЮОТП/ТТЧ1ЛЛ ппйкл ц Ч'Л(»Лп»глл' "л гл * Л *Т1 таЛт!>*>

V I 1 111 л 1 1 и |1МЧг X -М-Л ^ V и ^ Л О 4>1АЛ к V 1/1^1111/1 иЦ

применяемых удобрении в хозяйствах, наряду с контролем за охраной окружающей среды на интенсивно удобряемых участках, все более актуальной становится потребность в контроле за состоянием почв в неудобряемых и мало-удобряемых агроценозах, т.к. длительная эксплуатация почв без удобрений чревата падением их плодородия.

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

Таблица 9

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

Показатели НеизвесткованныЙ фон Известкованный фон

N Р=О5 К,О N | Р,05 к>о

Р

{.Баланс, кг/га -43,7 +38,3 -49,5 -50,1 +31.3 -67.2

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

З.Балансовый коэфф. ис- - 0,36 - - ■ 0,48 -

пользования удобрений

ЫРК

1.Баланс, кг/га -23.4 +26,0 -37.1 -32.6 +24,0 +31.1

2.Коэфф»шиент возврата 0.72 1,76 0.62 0.65 1,67 0.66

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

пользования удобрений

ЫРК+навоз

¡.Баланс, кг/га +21,9 +47.6 + 16.7 +17.0 +45.4 +24.0

2.Коэффициент возврата 1.28 2,47 1,18 1,20 2,3! 1,29

З.Балансовый коэфф. ис- 0.78 0,41 0.85 0,83 0,43 0.78

пользования удобрений

Навоз

1. Баланс, кг/га -9,7 -1,2 -19.8 -4,5 -2.7 -11.5

2. Коэффициент возврата 0.80 0.94 0.71 0,90 0.88 0.81

З.Балансовый коэфф. ис- 1,24 1,06 1.41 1,И 1,14 1.24

пользования удобрений

На варианте с внесением фосфорных удобрений баланс азота и калия был отрицательным, фосфора - положительным. Балансовый коэффициент использования удобрений по фосфору составил 0.36 на неизв. и 0,48 на известкованном фоне, "( акая низкая эффективность удобрений на данном варианте обусловлена несбалансированным 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 го почвы растениями азота и калия. Коэффициент возврата азота 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 коэффициент 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 напряженности в агроландшафте.

11ри 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 удобрений.

Неиспользованная часть фосфорных удобрений, очевидно, накапливается в 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 миж-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 но »посевным внесением.

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

ланса исключать возможность снижения содержания доступных соединений элементов питания нельзя.

Таким образом, из проведенного анализа видно, что выращивание сельскохозяйственных культур без удобрений, либо при недостаточном восполнении элементов питания может привести к снижению плодородия почвы. Следовательно в данной почвенно-климатической зоне необходимо внесение минеральных и органических удобрений в дозах, позволяющих поддерживать почвенное плодородие на заданном уровне. При внесении обоснованных с этой точки зрения норм удобрений, а также при условии соблюдения всех организационных и агротехнических требований по их применению, вероятность загрязнения окружающей среды крайне низка.

В настоящее время цены на горючее, сельскохозяйственную технику и т.д. часто меняются, традиционный стоимостной метод расчета экономической эффективности малоприемлем. Для оценки эффективности изучавшихся систем удобрения были рассчитаны прибавки урожая возделывавшихся культур звена севооборота 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.

Р 0,66 4,00 16,5 9,69 4,00 241,2

№>К 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

Навоз 2,96 4,00 74,0 1,76 4.00 44,0

В 1993-95г в среднем по звену севооборота высоким уровнем эффективности характеризовалась минеральная система удобрения. Уровень эффективности составил 122 II130 % на неизвесткованном и известкованном фонах соответственно. Па фоне известкования было также эффективным одностороннее внесение фосфорных удобрений. Такой показатель обусловлен тем, что благоприятные погодные условия 1995 г. позволили получить на данном варианте 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 цз.ед. с 1 га в среднем по опыту или 24,4 и 24,6 ц з.ед. с 1 га за исследуемый период для неизвестковаиного 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 не шве откованном 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 сене 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 (1+П 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 существует. Внесение удобрений увеличивает амплитуды колебаний содержания данных соединений в течение вегетационного сезона. Размах колебаний достигает 70 мг/кг почвы.

7. Корреляционный анализ показал, что содержание подвижных форм фосфора определяется не только удобренностью, но и гидротермическими условиями года. Характеристика тесноты и направленности связи зависит от конкретных погодных условий вегетационного сезона.

8. Многолетнее систематическое применение минеральных удобрений в опыте не оказало влияния на накопление тяжелых металлов в почве и существенное увеличение их подвижности.

9. Агроэколотическая оценка длительного использования удобрений по балансу элементов питания в условиях стационарного опыта показала, что при внесении удобрений со средней насыщенности пашни 8 т/га органических и ИбоРвоКад минеральных удобрений опасность загрязнения сельскохозяйственной продукции и сопредельных сред средствами химизации отсутствует.

10, Анализ эффективности применения удобрений показал, что в зерно-травяном звене севооборота агрономически и бноэнергетически наиболее целесообразно использование минеральной системы удобрения: уровень эффективности составил 122.0 и 130,8% на неизвесгкованном и известкованном фоне; энергоотдача - 2.15 и 2,32 на неизвесгкованном и известкованном фоне соответственно.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Титова В.И., Фишман В.Я.. Романько Е.В. Сезонные колебания содержания подвижного фосфора в светло-серой лесной почве при внесении удобрений// Тезисы докладов 1-й Всероссийской научной студенческой конференции по агрономическим наукам.- Нижегородский СХИ, 1994,- с.77-78.

2. Титова В.И., Дабахова Е.В. Сезонная динамика подвижных фосфатов в светло-серой лесной почве// Эколого-агрохимичсские, технологические аспекты развития земледелия Среднего Поволжья и Урала// Тезисы докладов конференции.* Казанская ГСХА: изд-во Казанского университета, 1995.- с.88-89.

3. Дабахова К.В., Т>ггова В.И. Влияние удобрений на продуктивность культур в зерно-травяном звене севооборота// Проблемы экологии Ульяновской

области. Материалы науч.-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 .

Подписано в печать 15.СМ 98 Объем 1,37 п.л Тираж 100 экз. Типография издательства Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии, 603107, г Н Новгород, пр.Гагарина, 97