Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Гумусное и азотное состояние черноземов выщелоченных южной лесостепи Республики Башкортостан и приемы их регулирования

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Гумусное и азотное состояние черноземов выщелоченных южной лесостепи Республики Башкортостан и приемы их регулирования"

од

На правах рукописи

I №.Н шз

СЕРГЕЕВ ВЛАДИСЛАВ СЕРГЕЕВИЧ

ГУМУСНОЕ II АЗОТНОЕ СОСТОЯНИЯ ЧЕРНОЗЕМОВ ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТ АН И ПРИЕМЫ ИХ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Специальность 06.01.03 - агропочяоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

УФА - 1998

Работа выполнена на кафедре земледелия и почьоведения Башкирского государственного аграрного университета

Научные руководители: доктор биологических наук, профессор Хабаров И.К.

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Аюпов 3.3.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, Багаутдинов Ф.Я. кандидат биологических наук Суюндуков Я.Т.

Ведущая организация: Институт биологии Уфимского научного

центра Российской Академии наук Защита состоится: « ¿Я » Д^Сгй^РД 1998 года в часов на

заседании диссертационного совета К. 120.87.03 в Башкирском государственном аграрном университете

Отзывы на автореферат просим присылать в двух экземплярах по адресу:

450001, Башкортостан, г. Уфа, ул. 50 лет Октября, 34, секретарю диссертацион-*

ного совета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан «_Щ_» КО % __1998 года

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

И.А.Печаткин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Сложившаяся система земледелия привела к ухудшению плодородия черноземов, являющихся основным фоном почвенного покрова Южной лесостепной зоны Башкортостана. Произошло также и ухудшение экологической обстановки в агроландшафтах. Сельскохозяйственное использование этих почв за последние двадцать лет привело к потере четверти гумусовых запасов и до 5 т/га запасов азота в пахотном горизонте (Курчеев, Латыпов, 1986; Хазиев, Мукатанов, Багаутдинов и др. 1991; Хабиров, 1993; Почвы Башкортостана, 1997).

По мнению ряда ученых (Воробьев, 1987; Гюнтер Кант, 1932; Кирюшин, 1996) это вызвано, прежде всего нарушением равновесия в системе: почва - растение - человек. Несоблюдение научно-обоснованного плодосмена, системы удобрений, ежегодная интенсивная обработка почвы, преимущественное использование минеральных удобрений при недостаточном применении органических привело к усилению минерализации органического вещества почвы, увеличению кислотности, снижению численности и активности почвенных микроорганизмов, в том числе симбиотических бактерий, Связывающих свободный азот атмосферы.

Актуальность проблемы сохранения и воспроизводства плодород ия почвы очевидна. Одним из путей решения этой проблемы .'.вляется биологизация земледелия. б связи с этим изучение гумусного и азотного состояния, целенаправленного изменения отдельных их показателей под воздействием элементов биологической системы земледелия приобретает важное значение.

Цель в задачи исследований. Целью исследований явилось установление направлеш ости и характера воздействия севооборотов, обработки почвы и удобрений на гумусное и азотное состояние и продуктивность черноземов выщелоченных Южной лесостепи Башкортостана

В соответствии с целью исследований были поставлены следующие зада-

• дачи:

1. Установить вл!шше севооборотов, способов обработки почвы и удобрений на содержание, запасы и качество гумуса и азота почвы.

2. Определить характер динамики подвижных компонентов гумуса и азота в различных севооборотах при совместном использовании минеральных и органических, и отдельно органических удобрений.

3. Изучить биологическую активность почвы в севооборотах при различных способах ее обработки и применения удобрений:

4. Изучить влияние органических добавок на процессы их трансформации при различных температурных условиях в модельных опытах.

5. Выявить взаимосвязь между урожаем и качеством зерна яровой пшеницы от гумусного и азотного состояния почвы.

Научная новизна. Впервые в условиях Южной лесостепной зоны Республики Башкортостан на черноземах выщелоченных на базе многолетних стационарных опытов выявлено влияние элементов биологической системы земледелия на гумусное и азотное состояние почвы. Теоретически и экспериментально обоснована целесообразность комбинированной обработки почвы, применения навоза и сидерата. Установлены качественные и количественные параметры гумусного и азотного состояния почв, наиболее чувствительные к воздействию элементов биологической системы земледелия, а также характер взаимосвязи этих показателей с урожайностью и качеством зерна яровой пшеницы. В модельных опытах показана роль различных органических добавок в почве для оптимизации плодородия чернозёма выщелоченного.

Защищаемые положена*. 1. На черноземе выщелоченном в 4-х польном сидералъном севообороте под действием донника и навоза при комбинированной обработке почвы происходит накопление корневых и пожнивных остатков, повышение общей биологической активности почвы, увеличение запасов гумуса и азота, а также улучшение их качественного состава.

,. Продуктивность этого севооборота ниже, чем плодосменного, тем не ме-

нее, с точки зрения стабилизации и сохранения гумусного и азотно-о состояния, улучшения экологичности продукции, преимущество остаттся за сидеральным севооборотом.

2. В модельных опытах эффективность органических добавок с широким соотношением С:Ы (пшеничная солома) повышается при обогащении их азотом минеральных удобрений. Для растительных остатков с узким соотношением С:Ы (горох, люцерна) дополнительное внесение минерального азота не обязательно. Диагностическими показателями этих изменений, кроме содержания гумуса и азота, являются интенсивность выделения двуокиси углерода и ферментативная активность почвы. ,

Практическая значимость. Использование сидеральных севооборотов с короткой ротацией, комбинированной обработки почвы и органических удобрений позволит оптимизировать гумусное и азотное состояния черноземов выщелоченных Южной лесостепи Башкортостана. Предложенные производству севооборот, комбинированная обработка почвы и удобрения обеспечат достаточно высокую продуктивность зерновых и кормовых культур.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на научной региональной конференции "Качество продукции растениеводства" (Уфа, 1997), на региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "Проблемы агропромышленного комплекса на Южном Урале и Поволжье" (Уфа, 1997), на Международной научной конференции "Проблемы антропогенного почвообразования" (Москва, 1997), на региональной научно-практической конференции "Проблемы АПК глазами молодых ученых и специалистов" (Уфа, 1998)', на научно-практической конференции "Современные Проблемы химизации сельского хозяйства" (Уфа, 1998).

Публикаций. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ.

Струшура и объем диссертации. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного'текста, состоит из введения, 8 глав, выводов и предложений производству, включает' 13 таблиц, 25 рисунков и 24 таблицы в приложении.

Список литературы включает 265 наименований, в том числе - 33 на иностранных языках.

Объекты н методы исследований. Объектами исследований явились черноземы выщелоченные, расположенные в Левобережной лесостепи Предура-лья на территории учхоза БГАУ. Экспериментальная работа выполнялась лабораторным, вегетационным и полевым методами.

Исследования проводились на многолетнем стационарном опыте кафедры земледелия и почвоведения, в котором изучались Два севооборота: плодосменный - традиционного земледелия со следующим чередованием культур: клевер красный - озимая рожь - кукуруза - яровая пшеница; сидеральный биологического земледелия с чередованием культур: донник - озимая рожь - кукуруза -яровая пшеница. Опыты по разработке научных основ биологической системы земледелия закладывались кафедрой земледелия и почвоведения БГАУ под руководством доктора сельскохозяйственных наук, профессора М.Б.Амирова. Автор выражает свою глубокую благодарность профессору Амирову Марсу Басы-ровичу за оказанную практическую и методическую помощь.

Почва опытного участка - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистого механического состава с мощностью гумусового горизонта 50-55 см. Агрохимические показатели пахотного слоя: содержание гумуса - 10,37, .валового азота -0,54; фосфора - 0,21, калия - 2%; сумма'поглощенных оснований - 41,8 мг - экв. на 100 г почвы; рН солевой - 4,8.

Севообороты развернуты во времени и в пространстве, площадь поля -0,35 га. С начала закладки опыта половина всех полей севооборотов удобрений не получала, а другая половина удобрялась по разработанной системе. Система удобрений была следующей: в плодосменном севообороте Ы60Р80К70 + 10 т навоза, которая рассчитана для получения планируемых урожаев сельскохозяйственных культур. В сидеральном севообороте удобрения представлены органическими видами: 10 т навоза ежегодно на 1 га севооборотной площади и дон-иик на зеленое удобрение. V .

В севообороте традиционного земледелия под все культур! .* применяется отвальная обработка ночвы, а в биологическом - комбинированная (чередование вспашки под кукурузу, с поверхностной - под яровую пшеницу).

Агротехника в опыте соответствовала принятой для хозяйств лесостепной зоны Башкирского Предуралья.

Метеорологические условия в годы проведения исследований были неодинаковыми: 1994 и 1997 годы характеризовались большим количеством осадков и низким температурным режимом; в 1995 году метеорологические условия в среднем за вегетацию были близки к многолетним данным; 1996 год по сумме . температур был близок к средним многолетним, а по увлажнению - ниже нормы.

Влияние органических добавок на главные составляющие плодородия чернозема выщелоченного изучались в модельных лабораторных опытах. В исследованиях почву (1 кг), просеянной через сито размером 3 мм, смешивали с измельченными органическими добавками и компостировали в течение 450 дней при влажности 60% от ПВ на двух уровнях температуры: 30°С и 20°С. Ис-пытывались следующие варианты: 1 - контроль (почва без добавок); 2 - с пшеничной соломой (из расчета 4,5 т/га сухой массы); 3-е гороховой соломой (4,5 т/га); 4-е люцерновым сеном (4 т/га); 5-е навозом (10 т/га); 6-е пшеничной соломой с добавлением мочевины (45 кг' азота мочевины на 4,5 т соломы).

Общепринятыми методами проводились следующие исследования: содержание валового гумуса и его фракционно-групповой состав, подвижный и водорастворимый гумус, содержание общего, минерального и фракционного состава соединений азота, ферментативная активность, целлюлозоразлагающая и нитрификационная способности почвы, интенсивность выделения СОг, уг"!т количества корневых и пожнивылх остатков, качество зерна яровой пшеницы, содержание тяжелых металлов на атомно-абсорбционном спектрофотометре. Учет урожая сельскохозяйственных культур проводили сплошным поделяночным методом. •

Для статистической оценки данных использовали методы дисперсионного и регрессионного анализов (Statistica 5.0 for Windows).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Гумусное состояние чернозема выщелоченного в севооборотах при различных системах обработки почвы и удобрений. В современных условиях под воздействием антропогенных факторов органическое вещество почв испытывает значительные количественные и качественные изменения. Специфические гумусовые вещества, составляющие основу органической части почвы, относительно устойчивы и химически стабильны; несмотря на это и они подвержены к изменениям в результате длительного интенсивного агротехническо-*

го воздействия.

В изменениях гумусового состояния пахотных почв важную роль играют возделываемые культурные растения. Чередующиеся в севообороте или выращиваемые бессменно на одном поле, они оставляют после себя в почве и на ее поверхности значительное количество пожнивных и корневых остатков, являющихся одним из основных источников для новообразования гумуса в почве. В среднем за ротацию наибольшее количество корневых и пожнивных остатков оставалось в сидеральном севообороте и составило на фоне с запахиванием сидерата - 78,1 ц/га (в т.ч. азота - 879 кг/га), на фоне сидерат + 10 т навоза - 93,0 ц/га (1034 кг), тогда как в плодосменном при возделывании сельскохозяйственных культур без применения удобрений - 36,9 (246 кг), а при внесении Ы60Р80К70 + 10 т навоза • 47,9 ц/га (331 кг). Важную ролЬ в накоплении свежих органических веществ в сцдеральном севообороте сыграло возделывание донника на зеленое удобрение, на долю которого приходится более половины поступления растительных остатков.

Результаты исследований (табл. 1) показывают, что севообороты в со»

стоянии поддерживать содержание органического вещества на определенном

уровне, а обработка почвы и удобрения - формировать его продуктивность.

Таблица 1

Изменение содержания и запасов гумуса в почве в зависимости от севооборотов (слой 0-30 см, контрольная культура - яровая пшеница)

Севооборот Фон Начало ротации, 1994 г. Конец ротации, 1997 г. Изменение, ±

гумус, % запасы гумуса, т/га гумус, % запасы гумуса. т/га % всего, т/га за год, т/га

Плодосменный без удобрений 9,40 284,8 9,37 283,9 -0,03 -0,9 -0,23

Ы60Р80К70 +10 т навоза 1С,41 306,1 10,70 307,8 + 0,06 + 1,7 + 0,43

Сиде-ральный сидерат 9,51 296,7 9,52 297,0 + 0,01 + 0,3 + 0,08

сидерат + 10 т навоза 10,16 310,9 10,25 313,7 + 0,09 + 2,8 + 0,70

Наиболее заметное влияние на содержание и запасы гумуса оказали возделывание донника на зеленое удобрение, ежегодное внесение 10 т навоза и применение комбинированной обработки почвы в сидеральном севообороте, где наблюдается увеличение его на 0.09% или 2,8 т/га за одну ротацию. Улучшение гумусного состояния черноземов выщелоченных происходит также и на фоне совместного внесения органических и минеральных удобрений при отвальной обработке почвы в плодосменном севообороте, но она несколько ниже, чем в сидеральном н составляет 0,06% или 1,7 т/га. На других фонах изучаемых севооборотов наблюдается следующая закономерность: в сидеральном - отмечена стабилизация состояния органического вещества на уровне - 9,52%, в плодосменном - идет тенденция снижения его содержания и запасов на 0,03% или 0,9 т/га.

Одним из 'компонентов системы гумусовых веществ являются водорастворимые органические вещества, представляющие наиболее лабильную и

динамичную часть почвенного гумуса. К концу ротации наибольшее его содержание за вегетационный период наблюдалось на фонах сидерального севооборота: 0,071 и 0,082%, тогда как в плодосменном - соответственно 0,066 и 0,078%. Систематическое применение удобрений на черш <еме выщелоченном привело к увеличению его количества в обоих севооборотах. Наиболее заметное влияние оказало внесение сбалансированной дозы органических удобрений и сидерата-донникй в сидеральном севообороте. Сезонная динамика водорастворимого гумуса зависит от количества и качества пожнивных и корневых остатков, а также погодных условий вегетационного периода; от начала вегетации и ее концу наблюдается повышение его содержания в севооборотах.

Наиболее молодой фракцией гумусовых веществ является гумус, извлекаемый из почвы при непосредственной обработке ее 0,1 н раствором №ОН, который входит в состав гидрофильного гумуса. Он участвует в острукгурива-нии почвы, является источником образования специфических гумусовых веществ и снабжения растений элементами питания. Севообороты с различными способами обработки почвы и удобрений оказали значительное влияние на содержание подвижного гумуса. Наибольшее его количество в среднем за вегетационный период отмечается на фоне сидерат +10 т навоза сидерального севооборота при применении комбинированной обработки почвы - 0,94% (на фоне с запахиванием сидерата 0,76%). .Содержание подвижного гумуса в плодосменном севообороте при применении N60 Р80К70 + Ют навоза и отвальной обработке почвы составляет 0,88%, а на фоне без удобрений наблюдается его наименьшее содержание - 0,65%. Сезонная динамика подвижного гумуса тесно взаимосвязано с ритмичностью развития корневой системы растений, количеством отмерших и разлагающихся органических остатков в почве, ¿следствие этого его количество увеличивается от начала вегетации к середине и уменьшается к периоду уборки культур.

Во фракционно-групповом составе гумуса максимальный прирост гумн-иовых кислот при одновременном уменьшении содержания фульвокпслот за од- у

Таблица 2

Фракиионно-групповой состав гумуса почвы в севооборотах (слой 0-30 см, конец ротации - 1997 г.)

Севооборот, способы обработки почвы ФоН С общ., % С, % С фракции ГК, % от общего Сгк

иЗвл. 0,1 н Н;304 извлекаемой смесью К'ааРХЬ + ЫаОН Гу- мины Сгк Сфк Свобод, и связ. Я203 Связан. сСа

всего ГК ФК

Плодосменный, отвальная без удобрений 5,44 0,04 0,74 3.09 56,8 2.03 37.3 1.06 19.5 2.35 43,2 1,92 16,3 ' 83,7

Ы60Р80К70+ 10 т навоза ¿,07 0.19 3.13 3,72 61,3 2.56 42,2 1,16 19.1 2.35 38,7 2,21 26,2 73,8

Сидеральный, комбинированная сидераг 5,52 0.05 0,91 3.17 57,4 2.02 36,6 1.15 20.8 2.35 42,6 1,76 20,1 79,9

сидерат + 10 т навоза 5,95 0.18 3,03 3.48 58,5 2,28 38,3 1,20 20,2 2,47 41,5 1,90 30,9 69,1

Примечание: в числителе - % к массе сухой почвы; в знаменателе-- % к общему С почвы.

ну ротацию получен при применении Ы60Р80К70 + 1 От навоза в плодосменном севообороте. Об этом, свидетельствует и наиболее широкое соотношение гу-миновых кислот к фульвокислотам - 2,21. Обратная закономерность наблюдается на фоне сидерат +10 т навоза, мало влияющих на н. .сопление гуминовых кислот и весьма активно способствующих накоплению фульвокислот. Соотношение Сгк:Сфк в этом случае сузилось и стало равным 1,90. Следует отметить, что возделывание донника на зеленое удобрение привело к более значительному изменению качественного состава гумуса по сравнению с другими фонами, при этом отмечалось наибольшее возрастание фульвокислот и сужение соотношения Сгк:Сфк -1,76 (табл. 2).

Азотное состояние чернозема выщелоченного в севооборотах при различных системах обработки почвы н удобрении. Азоту принадлежит - важная роль в процессе новообразования гумусовых веществ. Аккумуляция азота в почве является характерным признаком почвообразования, а запасы общего азота определяют ее потенциальное плодородие (Пискунов, 1994).

Таблица 3

Изменение содержания и запасов общего азота в почве в зависимости от севооборотов

(слой 0-30 см, контрольная культура - яровая пшеница)

Начало Конец Изменение, ± •

Сево- Фон ротации, 1994 г. ротации,, 1997 г.

оборот азот запа- азот запа- всего. за год,

об- сы об- сы мг/кг т/га т/га

щий, азота, щий, азот,

мг/кг т/га мг/кг т/га

без

Плодо- удобрений 4326 13,1 4258 12,9 -68 •0,2 -0,05

сменный КТ60Р80К70

+ 10т навоза 4568 13,4 4611 13,5 +43 +0,1 +0,03

Сиде- сидерат 4291 13,4 4360 13,6 +79 +0,2 +0,05

ральный сидерат + 10 т навоза 4473 13,7 4604 14,1 +131 +0,4 +0,10

Результаты исследований (табл. 3) показывают, что в течение одной ротации в сидеральном севообороте совместное применеиие навоза и сндерата при комбинированной обработке почвы способствовало увеличению содержания общего азота в пахотном слое почвы на 131 мг/кг, а на фоне только с сидератом на 79 мг/кг почвы. В плодосменном севообороте на фоне внесения Ы60Р80К.70 + 10 т навоза при ежегодной отвальной обработке почвы также произошло увеличение общего азота, но ее количество несколько ниже и составляет 43 мг'кг. При аналогичной системе обработки без внесения удобрений наблюдается уменьшение общего азота на 68 мг/кг почвы.

Регулирование содержания подвижных форм азота путем создания оптимального его режима в почве является одним из Главных условиГ:, обеспечивающих высокий уровень плодородия почв. Экспериментальные данные свидетельствуют (рис. 1), что запасы минерального азота на фонах сидерального севооборота несколько ниже, чем в плодосменном. Это объясняется тем, что обогащение почвы сидератом, а также минимилизация ее обработки под яровой пшеницей создают благоприятные условия для деятельности почвенной микрофлоры, так как для бактерий, разлагающих растительные остатки, как известно, необходимо наличие в среде минерального азота. При его нехватке для полного разложения органических веществ микроорганизмы используют азот гумуса почвы и в результате иммобилизации запасы минерального азота уменьшаются. Напротив, при отвальной обработке почвы в плодосменном севообороте наблюдается увеличение его запасов- в результате усиленной мобилизации органического азота почвы и растительных остатков.

Удобренные фоны рассматриваемых севооборотов, оказывая влияние на комплекс сопряженно протекающих процессов внутрипочвенного цикла азота, способствовали значительному повышению запасов минерального азота во все годы исследований. •

Динамика азотного режима зависит в целом от установившегося почвеи-но-биохимического потенциала и определяется биоклиматическими и агротех-

ническими условиями. .

При анализе азотного фонда почв важной задачей является выделение и определение фракции азота, которая может быть минерализована микроорга-

т , -

низмами. Эта часть почвенного азота - ближайший резерв ,щя питания растений. Севообороты с различными способами обработки почвы и системой удобрений оказывают существенное влияние на фракционный состав соединений азота чернозема выщелоченного (рис. 2). Содержание наиболее лабильной фракции легкогидролизуемого азота на изучаемых фонах колеблется в широких пределах (779,2-1109,5 мг/кг). Пор. влиянием удобрений произошло накопление" этой фракции азота в обоих севооборотах. Более высокая подвижность легко-гидролизуемой фракции азота характерна на фоне сидерат + 10 т навоза, где применялась комбинированная обработка почвы (24,1 % от общего азота).

50 45

40 35 а_ зо

£ 25

I § 20

* 15

10

5

0

Г

Плодосменный, без Плодосменный, Оцсральнын, Склеральный, удобрений К60Р80К70 + 10 т сидерат сидерат + Ют

навоза навоза

01095 г.

а 1996 Г.

□ 1997 г.

Рис. 1. Запасы минерального азота в севооборотах (среднее за вегетационный период, слой 0-30 см), кг/га

Фракция трудногидролизуемого азота в севооборотах обнаруживается в большом количестве, чем фракция легкогидролизуемых азоторганических соединений. Исследования показывают, что на удобренном фоне плодосменного севооборота доля трудногидролизуемого азота составляет

^¡Щ - минеральный

- легкогидролизуемый

(ПИ - трудногидролизуеыый ( | - негидролизуемый Рис. 2. Фракционный состав соединений азота в севооборотах (слой 0-30 см, конец ротации - 1997 г.) в числителе - мг/кг сухой почвы, в знаменателе - % к общему азоту Л - плодосменный, без удобрений; Б - удобренный, Ы60Р80К70 +10 т навоза;

В - сидералышй, сидерат;

Г - удобренный, сидерат +10 т навоза

43,5%, в то время как яа фоне 15ез удобрений - 38,3%, а р сидерадьном севообороте по фенам опыта - соответственно 46,1 и 35,5%. Внесение удобрений в се» вооборогах способствовало увеличению содержания этой фракции азота. Наибольшее его количество отмечено на фоне сидерат + 10 т н .воза.

Ежегодная отвальная обработка почвы без внесения удобрений в плодосменном севообороте привела к увеличению негидролизуемых соединений азота по сравнению с удобренным фоном вд 9,2%, а при комбинированной обработке в сидеральном севообороте с возделыванием сидерата наблюдается максимальный их рост и составляет 46,3% от общего азота Очевидно в последнем азотистые соединения почвы в значительной степени представлены полугумифици-рованными органическими остатками и гумусовыми веществами, прочно связанными с минеральной частью почвы. Применение удобрений в обоих сево-обортах привело к уменьшению доли нещдролизуемой фракции азота.

Изменение биологических свойств почвы о севооборотах. Плодородие (ючвы неразрывно связано с жизнедеятельностью почвенных микроорганизмов и вырабатываемыми ими ферментами. От активности и направленности биологических процессов, протекающих в почве, зависит скорость трансформации различных соединений, разложение растительных остатков и накопление элементов питания растений (Мишусган, 1972; Хазиев, 1990).

На черноземе выщелоченном процесс разложения клетчатки протекает более интенсивно в сидеральном севообороте. Видимо это связано с возделыванием донника, обладающим большим количеством энергетического материала, который способствует в свою очередь интенсификации деятельности целлюло-зоразлагающпх микроорганизмов. За период экспозиции в 90 дней потери льняной ткани в зависимости от фонов опыта составили соответственно: в сидеральном севообороте 33,5 и 44,4%, тогда как в плодосменном - 30,7 и 38,0% (табл. 4). Систематическое применение удобрений стимулирует деятельность аммонифицирующей микрофлоры, в результате чего происходит накопление доступных форы минерального азота, необходимых для нормального функционирования

жизнедеятельности целлюлозоразлагаюших микроорганизмов. Эго обстоятельство объясняет причину усиления разложения клетчатки на удобренных фонах севооборотов. Наиболее значительное влияние на целлюлозоразлаг ающую способность почвы оказало применение сидерата и 10 т навоза.

Внесение минеральных и органических удобрений в плодосменном сеш>-обороте и органических в сидеральном - существенно повысило нигрифнкшш-онную способность почвы. Наиболее значительное накопление жиратов наблюдалось-на фоне с органическими удобрениями (енлераг + 10 т навоза) при комбинированной обработке почвы.

Таблица 4

Показатели биологической активности черномма . выщелоченного в севооборотах (слой 0-30 см , среднее за 1995-1997 гг.)

Показатели Плодосменный Силсральный

без удобрений 1Ч60Р80К70 + 10 от навоза сидерат ендераг + 10 т навоза

% разложения льняной ткани через 90 дней * 30,7 38,0 } 33,5 . 1 44,4

Нитрификациониая способность почвы, ЫОэ, мг/кг почвы 10,9 16,6 13,1 18,2

Интенсивность выделения С02 из почвы, мг/кг за 24 часа 94 136 106 . 161

Уреазная активность, мг №Ь на 1 г почвы за 24 часа 0,36 0,5! 0,42 0,57

Дегидрогеназная активность, мг ТФФ на 1 г почвы за 24 часа 0,15 0,19 0,17 0,22

* данные за 1997 г.

Более высокие показатели продуцирования С02 из почвы отмечены в сидеральном севообороте с возделыванием донника на зеленое удобрение. Сидерация в данном случае выступает как дополнительный энергетический, субстрат,

стимулирующий функционирование микробного комплекса почвы.

Улучшение водного режима при комбинированной обработке в сидераль-ном севообороте способствовало усилению микробиологической активности, что в первую очередь отразилось на состоянии фермент в в почве. За все годы исследований ферментативная активность оставалась самой высокой на фоне сидерат + 10 от навоза

Влияние органических добавок на плодородие чернозема выщелоченного в модельных опытах. Органические удобрения являются решающим условием регулирования гумусного и азотного состояния почвы.

Результаты модельных опытов показывают, что по истечении 450 дней компостирования под влиянием органических добавок повышается содержание гумуса и азота: при температуре 30°С на 0,23-0,40% и 197 - 372 мг/кг, а при 20°С на 0,33-0,54% и 246 - 413 мг/кг почвы (табл. 6). Следует отметить, что снижение температуры до 20°С при оптимальной влажностч затормаживает мо-( билизацию вновь образованных гумусовых веществ и продуктов разложения органических добавок, о чем свидетельствуют и более высокие показатели на-' копления гумуса и азота. Напротив, увеличение температуры до 30°С, хотя и усиливает процессы гумификации растительных добавок, но в тоже время при высокой температуре образующиеся гумусовые вещества подвергаются и более сильному разложению) микроорганизмами. Подтверждение этому и высокая интенсивность разложения органических добавок при этой температуре, которая учитывалась по выделению ССЬ-

В наших исследованиях внесение пшеничной соломы с добавлением мочевины (45 кг азота мочевины на 4,5 т соломы) оказало наибольшее влияние на содержание гумуса и азота. Видимо на разложение относительно бедных азотом растительных остатков, а в последующем л ее гумификации, ускоряющее воздействие оказывает внесение в почну данного элемента, благодаря повышению темпов развития микроорганизмов и усилению активности ферментов.

Значительное увеличение содержания гумуса и азота отмечено и на пари-'-

птах с внесением в почау органических добавок бобовых культур. Их остатки вдержат много азота и при распаде обогащают этим элементом органическое мцество почвы. Наименьшее накопление гумуса и азота наблюдалось при ком-остировании почвы с навозом, а снижение его происходило на контрольных ариантах без внесения органических добавок. Видимо благоприятная аэрация ри оптимальной влажности в последнем вызвало энергичное размножение икроорганизмов и как следствие этого - усиленную минерализацию ночвенно-> органического вещества (особенно при температуре 30°С).

Таблица 5

Изменение содержания гумуса и азота в черноземе выщелоченном под влиянием органических добавок (период инкубации 450 днем)

Вариант Гумус, % Азот, мг/кг

30° С ' 20° С 30° С 20° С

Исходная почва 9,26 4127

Контроль (почва без добавок) 9,20 9,23 4195 4219

Почва + солома пшеничная, 4,5 т/га 9,44 9,57 4476 4553

Почва + солома гороховая, 4,5 т/га 9,43 9,60 4392 4497

Почва + сено люцерновое, 4,0 т/га 9,57 9,64 4528 4572

Почва + навоз, 10 т/га ' 9,50 9,56 4426 4465 .

Почва + солома пшеничная + N45 45 кг азота мочевины на 4,5 m соломы ) 9,60 9,77 4567 4632

Зависимость урожая и качества зерна яровой пшеницы от гумусного азотного состояния почв. Исследования показывают, что севообороты с пличными способами обработки почвы и системой удобрений оказывают су-ественное влияние уа продуктивность яровой пшеницы. В плодосменном се-жбороте при ежегодной отвальной обработке без применения удобрений, уро-

жай яровой пшеницы составил - 25,5, а в сидеральном, при комбинированной обработке на фоне с задахиванием сидерата - 22,6 ц!га. Систематическое применение органических и минеральных удобрений в севооборотах дало прибавку урожая провой пшеницы соответственно о плодосменном на 6,1, в сндеральном на 4,9 ц/га (табл. 6).

Таблица 6

. Урожай н качество зерна яровой пшеницы (среднее за 1995-1997 п\, сорт Жница, учхоз БГАУ)

Севооборот Фон Урожайность, ц/га Натура, г/я Стекло-вид- ность, % . Клейковина Белок, %

массовая доля, % группа качества

Плодосменный без удобрений 25,5 744 76,0 31,9 И 16,8

Ы60Р?0К70 + Ют навоза 31,6 755 81,0 34,4 11 17,4

Сиде-раль- ный, сидераг 22,6 741 76,0 30,7 II 15,7

сидерат + 10 т навоза 27,5 751 79,0 32,8 И 16,7

В результате проведенных исследований установлены следующие коэффициенты корреляции (г) и уравнения регрессии, характеризующие тесноту и форму связи между урожайностью яровой пшеницы (у) и содержанием гумуса (х) (у = - 29.07 + 5,8х, г = 0,85), валового азота (х) (у = - 60,47 + 0,02х, г = 0,75), запасами минерального азота (х) (у = 14,07 + 0,44х, г = 0,57).

Наибольшее содержание сырой клейковины в зерне яровой пшеницы отмечалось на удобренном фоне плодосменного севооборота и составило '34,4%. Внесение ЖОР80К70 +10 т навоза способствовало улучшению показателей натуры, стекдовидносги, увеличению содержания белка. Что касается сидераль-ного севооборота, то можно резюмировать следующее: соблюдая правильное чередование культур в севообороте, применяя только органические удобрения с

использованием элементов минимализации обработки почвы можгэ получить | довольно оысокие показатели качества зерна. ;

Увеличение запасов минеральных форм азота привело к повышению содержания сырой клейковины в зерне яровой пшеницы. Между ними существует тесная корреляционная связь (г = 0,83).

Экономическая эффективность севооборотов. Сндеральный севооборот по выходу зерна н кормовых единиц с 1 га севооборотной площади несколько уступает плодосменному, но он обеспечивает значительную экономию денежно-материальных средств. Себестоимость единицы продукции на фоне сидерат +10 от навоза с ид ер алы .ого севооборота ниже, чем на фойе Ы60Р80К70 + 10 т навоза плодосменного, а по двум другим фонам наблюдаетсл обратная связь. Повышение себестоимости на фоне с запахиванием донника в сидерат объясняется более низким показателем продуктивности при незначительных отличиях между производственными затратами рассматриваемых вариантов.

Таблица 7

Экономическая эффективность севооборотов (среднее за 1994 - 1997 гг.)*

Показатели Плодосменный Склеральный

без Удоб-реиий ШН»8ОК70 + Ют навоза сидерат сидерат + Ют навоза

Выход зерна с I га севооборотной площади, ц 11,9 14,7 ии 12,6

Выход кормовых единиц с 1 га севооборотной площади, ц 35,5 45,3 27,4 32,5

Стоимость продукции с 1га, руб. 2566,6 3603,8 2634,7 3255

Производственные затраты на 1 га'руб. 749,7 1490,1 701,5 946,7

Себестоимость 1 ц кормовых едшшц, пуб. 21,1 32,9 25,6 29,1

Чистый доход с 1 га, руб. 1816,9 2113,7 1933,2 2308,3

Рентабельность производства продукции, % 242 142 276 244

* в ценах по состоянию на 1 января 1997 г.

Сумма чистого дохода с I га в сидеральном севообороте и уровень рентабельности продукции растениеводства значительно превышают соответстветствукмцие показатели плодосменного за счет экономии затрат (табл. 7).

ВЫВОДЫ

1. В условиях Южной лесостепи Республики Башкортостан установлено, что на черноземе выщелоченном возделывание донника ьа зеленое удобрение в севообороте биологической системы земледелия, ежегодное внесение 10 т навоза и применение комбинированной обработки почвы способствуют увеличению запасов гумуса и азота соответственно на 2,8 и 0,4 т/га за ротацию севооборота. ,

2. Возделывание донника на зеленое удобрение в сидеральном севообороте способствовало увеличению относительно плодосменного, ежегодного поступления свежих органических веществ в почву и в то же время привело к некоторому снижению запасов минерального азота в связи с его иммобилизацией.

3. Динамика водорасторимого гумуса зависела от количества и качества свежих органических веществ, а также погодных условий вегетационного периода; к концу вегетационного периода наблюдалось повышение его содержания. В сидеральном севообороте активизировались его новообразования, которые способствовали к увеличению в составе гумуса наиболее ценной его лабильной части.

4. Применение сидерата н навоза относительно совместного внесения минеральных и органических удобрений (Ы6СР80К70 + 10 Л навоза) привело к заметному увеличению содержания подвижного гумуса почвы, а сезонная его динамика соответствовала общеизвестным закономерностям.

5. Во фракционно-групиовом составе гумуса под действием различных элементов биологической системы земледелия уменьшилась доля гуминовых кислот и увеличилась доля фульвокисдот. их соотношение несколько сузилось,

rro говорит о преобладании новообразований гумусовых веществ над их распадам. В качественном составе гуминовых кислот возросла дол:> свободных и свя-1анных с полуторными окислами, а негидролизуемый остаток - гумин особых вменении не претерпел.

6. Сезонная динамика аммонийного и нитратного азота в севооборотах за-1исела от его осенне-весенних запасов, возделываемых культур, особенностей i аз вити я растений в онтогенезе и гидротермических условий вегетационного гериода. К середине вегетации происходило накопление аммонийного азота, ко-орое постепенно снижалось к периоду уборки культур. Динамика содержания штратного азота имела тевденцью уменьшения его к концу вегетации. В севообороте традиционной системы земледелия внесение N60P80IC70 + 1С т навоза ¡а фоне при ежегодной отвальной обработке почвы способствовала увеличению одержания минеральных форм азота во все сроки определения.

7. Применение сидерата и навоза при комбинированной обработке почвы севообороте биологической системы земледелия привело к повышению цел-

юлозоразлагающей и нитрификационной способности,' интенсивности выдеде-ия СС>2, усилению уреазной и дегидрогеназной активности. Все это способст-овало увеличению гидролиз) емых и уменьшению негидролизуемых азоторга-ических соединений.

8. В модельных опытах инкубация почвы с органическими добавками при птимальной влажности на двух уровнях температуры (30°С и 20°С) позволила ыявить, что все органичские добавки увеличивают содержание гумуса и азота в очве. Наибольший эффект отмечался г.ри применении пшеничной соломы с обавлением мочевины (45 кг азота мочевины на 4,5 т соломы). Интенсивность зансформации органических добавок зависела от общего уровня биохими1:;-адй активности почвы. Снижение температуры до 20°С затормаживало моби-язацию вновь образованных гумусовых веществ и продуктов разложения рас-ггельных остатков.

9. В сидеральном севообороте, применяя только органические удобрения

и комбинированную обработку почвы, можно получать стабильные урожаи зерна яровой пшеницы (27,5 ц/га) по качеству, отвечающие требованиям ценных пшениц, при сохранении плодородия почвы.

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВУ

Для стабилизации гумусного и азотного состояний чернозема выщелоченного ЮжноД лесостепи Республики Башкортостан, улучшения экологичности продукции, рекомендуется использовать сидеральные севообороты с короткой ротацией с ежегодным применением 10 т навоза и комбинированной обработкой почвы.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ СТАТЕЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Агапов 3.3., Сергеев B.C. Влияние предшественников на урожай и качество зерна яровой пшеницы // Проблемы антропогенной эволюции почв Башкортостана: Тез. докл. научн. конф. - Уфа, 1996. - С. 24-25.

2. Аюпов 3.3., Кнраев P.C., Акбиров P.A., Аллаяров Р.Ф., Сергеев B.C. Изменение оптической плотности гуминовых кислот почвы при интенсивном применении удобрений // Проблемы антропогенной эволюции почв Башкортостана: Тез. докл. научн. конф. - Уфа, 1996. - С. 81-82.

3. Аюпов 3.3., Сергеев B.C. Влияние предшественников на урожай и качество зерна яровой пшеницы в системе биологическою земледелия,// Мат. per. научн. конф. "Качество продукции растениеводства н приемы его повышения". -Уфа, 1997. - С. 83-85. ' " ' • ' ' - . •

4. Сергеев B.C. Изменение азотного режима почвы под яровой пшеницей в севооборотах II Мат. per. научн.-практ. конф. "Проблемы агропромышленного комплекса на Южном Урале и Поволжье". - Уфа, 1997. - С. 18-21. ■ -'

.5. Аюнов 3.3., Хабиров И.К., Кираев P.C., Сергеев B.C., Изменение каче-

ства гумуса в зависимости от способов возделывания сельскохозяйственных культур // Проблемы антропогенного почвообразования: тез. докл. Международной конф.-М., 1997. - С. 252-255.

6. Хабиров И.К., Аюпов 3.3., Аллаяров Р.Ф., Сергеев B.C. Влияние удобрений на содержание тяжелых метгалов в зерне яровой пшеницы // Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан: Тез. докл. иаучн. конф. - Казань, 1997, - С. 202.

7. Сергеев B.C. Влияние обработки почвы и удобрений на целлюлозораз-пагаюшую способность почвы в севооборотах // Мат. научи, конф. "Проблемы АПК глазами молодых ученых и специалистов". - Уфа, 1998. В печати.

8. Сергеев B.C., Аюпов 3.3. Изменение гумусного состояние выщелоченного чернозема при антропогенном воздействии*// Маг. науян.-пракг. конф, "Современные проблемы химизации сельского хозяйства". - Уфа, 1998. В печа-

ти.

Подписано к печати 14.11.98 г. Формат 60 х 84/16. Объем 1 пл. Бумага писчая. Печать офсетная. Тираж 100 экз. Уфа, БГАУ, заказ № 197