Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИДЕРАТОВ В РАЗЛИЧНЫХ ЗВЕНЬЯХ СЕВООБОРОТОВ НА СВЕТЛО-СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИДЕРАТОВ В РАЗЛИЧНЫХ ЗВЕНЬЯХ СЕВООБОРОТОВ НА СВЕТЛО-СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ"



На правах рукописи КОРЯГИ НА Наталья Викторовна

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИДЕРАТОВ В РАЗЛИЧНЫХ ЗВЕНЬЯХ СЕВООБОРОТОВ НА СВЕТЛО-СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.01 — Общее земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

■ -. * .........

МОСКВА 1997

Е-*-;...

Диссертационная ■работа выполнена в Пензенской государственной сельскохозяйственной академии в 1991—1995 гг.

Научные ■руководители: кандидат сельскохозяйственных наук, профессор! Г. В. Гальдин,]кандидат сельскохозяйственных наук С. М. Надежкин.

Официальные агтлоненты: доктор сельскохозяйственных наук В. Н, Шептухов, кандидат сельскохозяйственных наук Л. И. Зотов.

Ведущее предприятие (организация)—Пензенский научно-исследовательский и н ст и т утлсел ь с кого хозяйства.

Защита состоится к7. . . 1997 г.

в . ."У Г/. . часов на заседании диссертационного совета Д 120.05.01 во Всероссийском "* научно-исследовательском ■институте информатизации агрономии и экологии {ВНИИ «Агр оэ кои нфор м »).

Адрес: 143013, Московская область, Одинцовский район, пос. Немчинозка-1, ул. Агрохимиков, дом 6,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке инсти-

туга' О ¿иоил^

Автореферат разослав . V/ г^^Г^^г^. . 1997 г.

Ученый секретарь двссертациоиного совета А А. С Мерзликин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

■ ДктуАдь^ость работы. В условиях развивающейся многоу клал поста хозяйствования и новых производственных отношений важной задачей является управление плодородием почв и в первую очередь режимом органического вещества в них. ',

Органическое вещество служит не только источником питания растений, но и определяет экологические пределы интенсификации земледелия, возможности мини мал изацин обработки почвы, сокращение энергетических затрат, способствует повышению устойчивости растениеводства при неблагоприятных погодных условиях.

Источниками поступления органического вещества являются растительные остатки и .органические удобрения. Однако их количество в зернопаровых севооборотах на светло-серых лесных почвах Среднего -Поволжья составляет примерно 3-5 т сухого вещества на гектар севооборотной пашни и не восполняет расхода гумуса в процессе его минерализации, Баланс гумуса в этих почвах является отрицательным. Поэтому изучение дополнительных источников органического вещества, в том числе и сравнительно дешевых, экологически чистых посевов си-деральных культур, для лесостепи Среднего Поволжья весьма актуально. ' -■.*'." ' , ■

В данной зоне такие исследования до настоящего времени не проводились. ;

Иель и ^талачи н^слрдо^ций, Целью настоящей работы являлось изучение эффективности применения сидератов на светло-серых лесных почвах лесостепи Среднего Поволжья в различных звеньях севооборотов. ■ '

Были поставлены следующие задачи: , -•оценка продуктивности культур для самостоятельного и промежу-; точного посева сидератов и уровня накопления ими углерода и азота;

- изучение динамики* минерализации органического вещества зеленого удобрения; выяснение его действия на биологическую активность и' водный режим почвы;

- определение влияния различных видов сидерации на гумусное со-' стояние и агрофизические свойства почвы;

- исследование действия и последействия зеленого удобрения на урожайность сельскохозяйственных культур и качество продукции в разных звеньях полевых севооборотов;

- энергетическая и экономическая ог,тенк;а прп^члння органических

удобрений;

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА • "ь - -о"31 ачадймии'

Ино

• разработка рекомендаций по использованию сидератов на светлосерых лесных почвах. >

Научная ковцзра работы, „Впервые в полевых условиях на светлосерых лесных почвах лесостепи Среднего Поволжья , комплексно изучены самостоятельные и промежуточные посевы сидеральных культур как дополнительного источника органическош вещества и элементов минерального питания растений.

Установлены критерии подбора сидератов для условий неустойчивого увлажнения и определены наиболее эффективно действую* щие бобовые и капустные сидеральные культуры. Выяснен характер воздействия зеленого удобрения на общее содержание и фракшгонно- -групповой состав гумуса, определены коэффициенты гумификации при различных вилах сидерации. Изучено влияние сидерации на агрофизические и биологические свойства почвы, ее водный режим, урожайность культур к качество сельскохозяйственной продукции. Определены энергетическая и экономическая эффектяшюсть применения склеральных культур. .

Практическая значимое^» работы. Разработаны рекомендация по использованию сидератов в качестве органического удобрения в разных звеньях полевых севооборотов в условиях неустойчивого увлажнения лесостепи Среднего Поволжья.

Дпроба»ия работы. Результаты исследований были доложены на научно-практической конференции, посвященной 75-летию Самарского СХИ в 1394 Г.; на межвузовской научно-методической-конференции Ярославского СХИ в 1996 г.; на научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников и специалистов сельского хозяйства Пензенского СХИ. в 1995 г.; на международной ■ научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Воронежского ГАУ. им. К.Д. Глинки в 1995 г.; на научно-практической конференции "Экологические проблемы в агропромышленном комплексе Среднега Поволжья", Приволжский Дом знаний в 1995 г.

Публццаииц, По теме диссертации опубликовано 7 статей.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из общей характеристики работы, 5 глав, выводов и предложенийпроизводству. Работа изложена на 173 страницах машинописного текста, содержит 40 таблиц, 18 рисунков, 36 приложений. Список литературы включает 174 наименований, в том числе 2! зарубежных.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в 1991-1995 гг. на коллекционном ■ участке' Пензенской ГСХА путем закладки мелкодсляночных опытов (площадь делянок 2-10 м2 , повтори ость трех-шести кратная, размещение делянок рендомизнрованное) и в' 1994-95 гг. в АО "Трудовой путь" Кузнецкого района Пензенской области (площадь делянок 1 га).

■ Схема оиытои о ПГСХА представлена в таблице 1.

Таблица!

Схема мелкодсляночных опытов (ПГСХА, 1991-1995 гг.)

Самостоятельная сидерация, ' * опыт 1 Промежуточная сидерация

после укоса ржи, опыт 2 ■ после уборки раннего картофеля, опыт 3

Без удобрений (контроль)

Навоз, 50 т/га Солома» 3 т/га Рапс Горчица белая Горчица желтая Редька масличная * Фацелия Донник белый Эспарцет Вика . Бобы Горох ; Рапс Горчица белая Редька масличная Сурепица Фацелия Донник белый Вика- Навоз, 50 т/га Горчица белая Горчица желтая Рапс Фацелия Редька масличная

. Севообороты были следующими. В опыте 1 зернопаропропашной: пар {чистый и сидералыгый)-озимая рожь - картофель - просо - овес; в опыте 2 зерионропашноЙ: озимая рожь на зеленый корм + сидераты просо - картофель - овес - пар занятый (горох); » опыте 3 эернотравя-нопропашной: картофель раииий + сидераты - овес с подсевом клевера 1 - клеоер - озимая рожь - просо.

В АО "Трудовой путь" (опыт 4) изучались различные сроки за* . пашки сидеральпых культур, возделываемых после укоса озимой ржи в зерновом звене севооборота пар занятый (горох) - озимая рожь на зеленый корм + сидераты - просо. .

■ Почва исследований - светло-серая лесная. Ее пахотный слой характеризовался в опытах 1-4 такими показателями: содержание гумуса . 2,19-2,86 %\ сумма поглощенных оснований 17,1-18,5 мг/экв. на 100 г почвы; степень насыщенности основаниями 82,1-83,5 %; рН^, 5,2-5,4;

гидролитическая кислотность 3,62-3,84 мг/экв. на 100 г почвы; обеспеченность подвижными формами фосфора и калия средняя.

Погодные условия в период вегетации сидсральных культур существенно различались: при самостоятельной сидерации • гидрогер» мическнй коэффициент колебался от 0,50 до 1,28; при промежуточной ноу косной - от 0,74 до 1,15; при промежуточной после уборки раннего картофеля - от 0,96 до 4,93. •

Во время роста и развития сельскохозяйственных культур наиболее засушливыми были 1991 и 1995 гг., наибольшее количество осадков выпадало в 1993 и 1994 гг., самым благоприятным был 1992 г..

Анализы почвенных и растительных образцов проводились по об- . щелринятым методикам; биомасса корневых н пожнивных остатков определилась рамочным методом Н.З. Станкова; интенсивность раз- \ ложен ия свежего органического вещества - методом фиксированных площадок. " ■ ' > 4 *

Энергетическая эффективность применения органических удобрений рассчитывалась по Г.А. Булаткину, экономическая эффективность - по ценам, сложившимся на сентябрь 1995 г., баланс гумуса - по методике Почвенного ин-та им. В.В. Докучаева, Математическая обра-■ ботка результатов проведена методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализа по Б.А. Доспехову на IBM 486 с использованием прикладных программ "Statgrafics".

• РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ * '.

; Подбор культур для различных видов сидерации

Наши исследования показали, что на светло-серых лесных почвах наибольшей продуктивностью характеризовались капустные сидераты . и фацелия (рис. 1). При самостоятельной сидерации опи накапливали к середине июля от 25,7 до ,48,5 т/га общей биомассы; при промежуточной поукосной сидерации к концу августа - от 19,7 до 38,4 т/га; . при промежуточной сидерации после уборки раннего картофеля к третьей декаде октября - от 20,2 до 35,7 т/га.

Продуктивность бобовых культур была меньше - в среднем по • опытам 1 и 2 от 10,8 до 22,9 т/га.

Максимальную общую биомассу и наиболее мощную корневую систему создавали редька масличная и фацелия, а из бобовых культур •донник белый.

По мере роста к развитая склеральных культур при уборке их в .. три срока с интервалом в 10 дней (опыт 4) количество надземной и корпеной массы возрастало, причем у донника"быстрее, чем у горчицы' белой, ■ . ■ ■ ' ' . Л

Продуктивность сидералышх культур зависела не только от их биологических особенностей, но и от ьлагообеспсченности и температурного режима.. ' • , -1'' '■'.'*

Расчеты показали, что в самостоятельных , посевах определяющим по голи ым фактором было количество выпавших осадков (коэффициент корреляции составил 0,693-0,943), а при промежуточных посевах по-'еле уборки картофеля - сумма активных температур (г « 0,441-0,524)..:'■-

Ценность сидеральных культур в значительной степени определяется содержанием в их биомассе углерода и азота, которые ¿осле заделки зеленого удобрения ; обогащают поверхностный слой , почвы,' улучшая условия роста н развития сельскохозяйственных культур. •

В наших исследованиях на каждый гектар поступило от 1529 до 4831 кг углерода и от 77 до 206 кг азота (при самостоятельных посе- : ейх сидератов больше, чем при промежуточных). Максимальное количество биогенных элементов дали редька масличная и донник белый.

Отношение С: N , шшяюшее на скорость минерализации орга- , нического вещества, у небобовых сидератов составило 21,3-25,0, у бобовых - 16,3-18,1. При этом в корнях оно было в 2-3 раза больше, чем в надземной части. ' .

Уборка сидеральных культур в поздние сроки приводила к росту " -поступления углерода и азота, а также увеличению доли этих элементов в корнях более быстрыми темпами, что создаст благоприятные условия для последующей их- гумификации. -

Зеленое удобрение в процессе его разложения в почве становится " источником как питательных веществ для растений, так и энергии, необходимой для деятельности почвенных микроорганизмов.

• Изучение разложения органических удобрений в динамике показало, что сидсральная биомасса минерализуется значительно интенсивнее, чем навоз и солома (рис.. 2), _

Уже через 30 дней у бобовых культур разложилось 25,4-29,0 % от заложенного количества (максимум у донника), у капустных - 13,317,2 % (максимум у редыш масличной), тогда как у навоза 3,0, а у соломы 2,1 %. ■■ '■■

В условиях засухи скорость минерализации существенно снижалась. ;.'.■'.'■-■-■-.1 . " -

При различных видах сидерации заделка зеленого удобрения повышала биологическую активность почвы, однако в различной, степени (табл. 2).

Наиболее существенно изменялись все показатели под -самостоя* тельными посевами, где влияние сидератов превосходило воздействие традиционных органических удобрений.

Таблица 2

Биологическая активность почвы при использовании органических

удобрений

Степень Нит-

разложения рнфи-

Числен- целлюлозы, ци- Выде-

Варианты опыта ность мик- % рую- ление

роорганиз- щая COj,

мов на за спо- мг/час

МПА, тыс.' за 30 веге- соб- на м3

на 1 г абс. дней та- ность

сухой поч- цию поч-

вы вы, -

мг/кг

Самостоятельная сидерация (опыт 1)

Без удобрений ■

(контроль) ' 1817 41,3 44,2 16,2 318

Чистый Навоз, 50 т/га 7 2223 57,1 61,7 21,3 416

. пар Солома. 3 т/га 1924 55.7 64,7 17,1 400

Горчица белая 2241 56,7 61,2 17,8 538.

Сиде- Редька мас-

раль* личная 2664 58,7 64,0 18,4 516

ный Фацелия 2353 59,0 63,1 18,1 496

пар ДоннИк белый 2868 60,3 65.0 19,6 569

Промежуточная сидерация (опыт 3) .

Без удобрений

(контроль) 1961 53,4 67,2 15,9 ' 326

Навоз, 50 т/га ■ 2187 60,0 69,9 19,8 398

Горчица белая 2050 54,5 68,8 16,2 485

■; * Фацелия • 2135 .*. 57,0 69,2 18,0 ■ 445

Родька масличная • 2240 : 56.2 70,0 17.6 477

При использовании сидсральных культур необходимо знать, в ка- , кой степени они иссушают почву в процессе своей вегетации. Особенно важно это в зоне неустойчивого увлажнения на серых лесных почвах, -обладающих плохой водоудерживающей способностью.

По результатам проведенных исследований при самостоятельной сидерации расход доступной влаги из слоя почвы 0-60 см (с учетом ■ использованных осадков) составил в среднем за 4 года от 101,4 до 111,5 мм, тогда как на контроле - всего 80 мм. Поэтому в период от

посева сидерагов до их уборки запас продуктивной влаги резко снизился. Однако ко времени посева озимых - за счет аккумуляции, почвой выпавших осадков - запасы влаги возрастали, и к уходу в зиму достигли.55-60 мм. *

При промежуточной поукосной сидерации расход доступной влага составил в среднем за 3 года 112,6-125,0 мм (на контроле 82,2). В результате этого запасы в почве снизились до 22,3-37,2 мм, sio ко времени ухода в зиму, благодаря выпавшим осадкам, не только восстановились, но и превысили уровень, который был перед посевом сидератов.

■ Наиболее экономно во всех севооборотах расходовал влагу донник белый.

Удлинение срока вегетации сидеральных культур перед их заделкой в почву приводило к более медленному восстановлению запасов продуктивной влаги. '

Проведенные исследования дают основание рекомендовать следующие общие, критерии подбора сидеральных культур для светлосерых лесных почв лесостепи Среднего Поволжья.

- Максимальное накопление органического вещества с достаточно боль- ' шим количеством биогенных элементов при сравнительно низкой норме высева и высоком коэффициенте размножения семян; способность биомассы сидератов к быстрой минерализации в первые месяцы ее заделки в почву.

- Развитие мощной корневой системы, являющейся дополнительным источником питания для сельскохозяйственных культур и энергетическим материалом для микроорганизмов.

- Способность экономно расходовать влагу, обеспечивающая пополнение ее запасов в корнсобитасмом слое к периоду сева озимых и яро. вых культур за счет естественных осадков.

Влияние зеленого удобрения па плодородие почвы •■

Внесение в светло-серую лесную почву зеленого удобрения оказывает положительное воздействие на ее гумусное состояние и агрофизические свойства, создавая необходимые предпосылки для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур.

Так,' при самостоятельной сидерации содержание общего гумуса на контроле через одии-диа 1ч)да снизилось на 0,01-0,02 а на сидеральных парах возросло под первой культурой (озимой рожью) на 0,050,15 %, а под второй (картофелем) на 0,04-0,(2 % (табл. 3).

■ ■• ' Таблица 3 Влияние зеленого удобрения на гумуснос состояние почв {самостоятельная сидерация) ' ■

Гумус по Тюрину, %

Перюя закладка ольпа. - Третья закладка опыта, .

Варианты опыта 1991 г 1993 г

Перед Изменения Перед Изменения

заклад- заклад-

ком через через кой через через

опыта 1 гол 2 года опыта 1 гад 2 года

Без удобрений . .. ■■■ .

Чис- (контроль) 1,98 -0,02 -0,02 3,00 0 -0,01

тый Лаиоэ 50 т/га 1,97 +0,11 +0,11 2.96 +0,12 +,012

тор Сак»« +0,(И +0,01 3,(К +0,06 +0,06

Сиде* Горчица белая . 2,01 +0,07 +0,06 3,12 +0,10 +0,07

раль- Редька масличная 1.95 +0,08 +0,07 3,02 +0,15 +0.12

ньш Фацелия 2,03 +0,07 +0,06 3,06 +0,13 +0,10

пар • Донник белый 2,00 +0,06 +0,01 3.00 +0,10 +0,09

пер«, 0,06 0.05 * - 0.09 0,09

Водорастворимый гу- Гуминовые . - ■ .

мус, мг/кг почвы (в кислоты

срсянсм позакладкам) Фрпкш

Перед Изме- Перед Иэме-

Варианты опыта Ис- Изменения задел- нения задел- нашя

* ход- через через кой через кой через

. иый 1-2 сиде- 2 года сиде- 2 ш

года года ритов ратов

Без удобрений

ЧИС- (контроль) 57 -9 -10 15,3 •0,10 58,7 ■0,10

ТЫЙ Навоз 50 т/га 56 +17 +14 15,4 +0,10 58,8 +0,50

кар Солома 57 - +4 +2 15,6 -0,20 58.9 +0,10

Скле- Горчица белая* • 57 ' +13 +11 15,5 +1.60 59.1 +1,60

раль- Редька масличная 58. +15 +12 153 +2,60 59,2 +1,50

ный Фацелия 57 +12 +10 15,6 +1,80 58,8 +2,00

пар Дошик белый 56' +12 +8 15,4 +3,50 59,2 +2,70

1,80 130

Количество водорастворимого гумуса - промежуточного продукта разложения органического вещества и ближайшего источника нитратного и аммонийного азота • на контрольном варианте уменьшилось на 9-10 мг/кг почвы, а на фоке екдератоп (в среднем по трем закладкам опыта) увеличилось па 12-15 мг/кг.

Через 3-4 года показатели и по общему и по водорастворимому гумусу несколько снизились.

Произошли изменения и во фракционко-групаовом составе гумуса: сумма гуминовых и фульвокнслот возросла через 2 года после заделки сидератов на 1,6-2,7 %, фракции 1 Тумановых кислот - на 1,8-3,5 %, Несколько увеличилось отношение С^: Сфк.

Аналогичные, в основном, данные были получены и при промежуточной сидерации.

Содержание водорастворимого гумуса изменялось не только за период исследований, но и в течение одного года. От времени посева сидератов и до уборки озимой ржи оно проходило через два максимума и два минимума (рис. 3). .

i -

У А"

/у

M

X Ч

S

I

v\ f

Г/

Перед yíop- Перед Уход в

кой сидера- лосе- зиму тов вом

»Mr vi : vur ' ix

Возобнов- Коло-летае в«- оекие гвтации

N VI

Ыолоч- Перед

нал yöop-

спв- кой гии дость

V* Vtl

Рис. 3. Дннамнм содержания водорастворимо» ryuyca а пома* под оэимоЛ роиыо. еаиостолтальмал снд*ричня

Произведенные расчеты показали, что из одной тонны внесенного в почву сухого вещества сидератов образовалось в среднем ири самостоятельной сидерации от 161 до 220 кг гумуса; при промежуточной поукосной - от 179 до 201 кг; при промежуточной сидерации после уборки раннего картофеля - or 230 ДО 255 кг (рис. 4).

Самостоятельная chwimumi Промежуточная сидерация .

, после укос» ржи «осп* уборки картофеля

Рис, 4. Гумифимцня биомассы )»лвжж> удобрения па вид*« сидерации (а среднем по мипд-кем) ' "_-

1 ЬГУМУС Ю 1 г су »ого в»«»ства, EZD-гуыуС ю 1 т угл«р©д» ' •

1 горчица белая, 2- редька масличная. 3* фацапия, 4- донник

Различия в степени гумификации определялись разными сроками заделки зеленого удобрения в зависимости от его места в севообороте.

В зернотравянопропашном севообороте (опыт 3) заделка производилась в начале третьей декады октября при погодных условиях, угнетающих, а затем и полностью прекращающих активную деятельность микрофлоры, что способствовало частичной консервации биомассы сИ* деральных культур. ■

Ранней пес ной п период возобновления вегетации растений, когда температура превосходила +5° С, темпы роста ^биологической активности почвы по сравнению с контролем были существенно ниже (табл. 2). Именно поэтому процесс гумификации зеленого удобрения происходил интенсивнее, чем его разложение.

Расчеты показали, что на фоне сидеральных культур во всех севооборотах балзнс гумуса был положительным.

Заделка биомассы сидератов улучшала неблагоприятные и естественных условиях агрофизические свойства светло-серых лесных почв (особенно на глубине 10-20 см).

м

: I»

* *.

\\ ' * *

N "> Ч

М

Сршдай«. ] »«.годы г-Культуры 41

» V. *

Ь.

I

)

просе

—Кмароль

I

Просо

г

■ Кярто-

э

Оме

* - . Ч

Г Омсс

—« '

1

01

Рис.5- Ишммй Юэффици»*7» ОСТрутТур«»К>С1» похвы * 1Лв*Ой»ОСТИ от срочл действ«* »п»мс*о удо^ро»* по •дом сидерации (пм«иы# «ов №20 ей)

Положительное влияние на их структурное состояние осуществлялось, по-видимому, коагулирующим воздействием новообразованного "деятельного перегноя" (его компонентами, содержащими кальций), агрегацией частиц малого диаметра в почвенные комочки "микробной слизью", образовавшейся при минералкзационных процессах, а также цементированием пылеватой фракции органическими соединениями (белками и др.), которые накапливались в почве при разложении си-дератов. ' . .' '

Как показали исследования, структурный состав почвы изменился следующим образом: суммарное количество частиц с диаметром 5-1 мм возросло, а с диаметром более 10 мм и менее 0,25 мм- уменьшилось. Наиболее резкий сдвиг вызвал донник - заделка его биомассы в слое 10-20 см увеличила долю агрономически ценной фракции на 15,8 %.

Зеленое удобрение повысило водопрочность структурных агрегатов. Особенно существенно возрастал коэффициент оструктурениости по сравнению с контролем в изученных севооборотах под первой культурой, однако сохранялось и некоторое последействие. Наибольший положительный эффект дали редька масличная и донник (рис. 5).

Плотность сложения светло-серых лесных почв (достаточно высокая из-за наличия уплотненной плужной подошвы) после заделки си-дератов снизилась от 1,27-1,31 г/см3 на контроле до 1,18-1,26 г/см3 на фокс зеленого удобрения. Наиболее резко это проявилось на картофельных полях, где разрыхлению почвы способствовали и дополнительные механические обработки.

Прогнозировать изменение агрофизических показателей почвы в зависимости от количества внесенной сухой массы органических удобрений можно с помощыо рассчитанных нами уравнений регрессии, примеры которых для самостоятельной сидерации (1992 г) приведены в таблице 4. "

Таблица 4 '

Слой почвы, см * Уравнения регрессии Коэффициент детерминации Г1

Содержание водопрочных агрегатов, %

0-10 10-20 20-30 у - 33,50 + 0,139 х, - 0,457 х2 у - 36,40 + 0,146 х, - 0;257 х3 . V - 32,11 + 0,074 х, - 0,250 хг 0,666 0,633 0,669

Плотность сложения почвы, г/см3

0-10 10-20 20-30 у - 1,26 - 0,004 х1 + 0,008 х2 у - 1,30 - 0,003 X! + 0,008 хг у - 1,37 - 0,001 х, + 0,001 хт 0,424 0*98 ' 0,323

Условные обозначения: ' .

X] - количество сухого вещества сидератов, т/га; X] - число лет после заделки зеленого удобрения.

Влияние зеленого удобрения на урожайность я качество сельскохозяйственной продукции

Использование зеленого-удобрения повысило урожайность всех изученных культур и продуктивность севооборотов в целом.

Так, а среднем по закладкам опытов при самостоятельной сндера- ' ции в эернопаропропашном севообороте урожайность на фоне сидератов была следующей: озимой ржи от 1,51 до 1,72 т/га, картофеля - от 21,7 до 24,3, проса -от 1,41 до 1,52 т/га; при промежуточной поукос-. пой сидерации в зсрнопропашном севообороте - проса от 1,65 до 1,85 т/га, картофеля от 21,8 до 22,8 т/га, овса от 1,05 до 1,12 т/га; при промежуточной сидерации после уборки раннего картофеля в зерно-травянопропашпом - овса от 1,11 до 1,26 т/га, клевера первого года пользования от 24,6 до 28,4 т/га, озимой ржи от 1,30 до 1,37 г/га, . Прибавки урожайности в % к контролю представлены на рис. 6.

: По всем видам сидерации в наибольшей степени влияние зеленого удобрения проявилось при прямом его действии - на первую культуру, однако сохранялось и некоторое последействие на вторую и третью культуры севооборотов.

Максимальную отдачу дали донник и редька масличная, причем действие данника в отдельные годы превышало действие навоза.

Продуктивность севооборотов в зерновых единицах представлена в табл. 5. -:'.'..

Анализ полученных данных показывает, что наибольшая дополнительная иродуктквноегь была получена при промежуточной сидерации после раноуби раемых культур (1,39 т з.ед. на гектар севооборотной пашни) и при самостоятельной сидерации (1,24 з.ед., т/га); наименьшая (0,82 з. ед., т/га) - при «[»межуточной поукосиой сидера-

озимая рожь «арпофвгъ просо

Самостоятельная сидерация (опит (>

Промежуточна* адорация (опыта)

Рме. вт*«чв еадо**« «ДО* смдеяцм шурекйюсть едмэмтммДсдмц «упмур еОЗЗ-рцвМ*масличная, ^^-фацет*. (ПШ

.. . Качество сельекпхозяйсттенной продукции изменялось под влиянием асдекчгб удобрения нсз«ач«тспшо'. в отдельные годы у некоторых культур несколько возрастала масса 1000 зерен, содержание белка в зерне и крахмала в клубнях; снижалось количество нитратов.

Энергетическая эффективность применения сидсральных культур, рассчитанная путем сопоставления затрат антропогенной энергии с янергисД. накопленной в прибавке урожая, оказалась достаточно высо-

кой: биоэнергетический коэффициент полезного действия при использовании редьки масличной, фацелии и донника колебался от 2,31 До 7;37, тогда как ори использовании навоза составил 1,04 и 1,75.

, - Таблица 5

Влияние различных видоа сидерации на продуктивность севооборотов, т/га з. ед. (в среднем по закладкам опытов) ,

Виды сидерации

Самостоятель- Промежуточная

;. Варианты ная ■

опыта ■ опыт | опыт 2 опыт 3

т/га при- т/га при- т/га при-

. бавка бавка бавка

Б«) . удобрений

(контроль)- . 7,27 ; -, 7,75 8,95 - ■

Навоз, 50 т/га 9,50 +1,88 -.. (1,84 +2,89

Солома, 3 т/га 8.24 +0,97 ■■ - . - - ■ ■ -

Горчица белая 8,00 +0,73 8,28 +0,53 , 9,53 +0,58

Редька ; мас-

личная 8,61 +1,34 8,79. +1,04 10,93 +1,98

Фацелия 8,49 +1,22 в,47 +0,72 10,58 +1,63

[ Донник белы« 8.93 I +1,66 8.73 +0,98 -

1В среднем по сидератам - +1,24 +0,82 +1,39

Экономическая эффективность применения сидератов (окупаемость затрат) колебалась при самостоятельной сидерации от 9,3 до 11при промежуточной поукосной сидеращш - 3,6 да 8,8, при промежуточной сидерации после уборки раннего картофеля • от 2,3 до. 5,0. У навоза она составила 3,27 и 0,99. -

Следовательно, применение зеленого удобрения в качестве дополнительного навозу источника органического йещестьа на светлосерых лесных почвах Среднего Поволжья энергетически и экономически оправдано. - ВЫВОДЫ

1. На светло-серых лесных почвах лесостепи Среднего Поволжья в самостоятельных и промежуточных посевах комплексно исследованы дополнительные к традицнонным органическим удобрениям (навозу ; и соломе) источники органического Вещее пи - ендералъные культуры семейства капустных' (редька масличная, горчица желтая и бе-

лая, рапс, сурепица); семейства бобовых (донник однолетний белый, вика, бобы, горох, эспарцет) и воднолистииковая культура фацелия.

2. Установлено, что при самостоятельной сидерации в эернопаропро-пашном севообороте небобовые культуры способны создавать от 25,7 до 48,5 т/га общей биомассы, а бобовые - от 10,8 до 22,9 т/га; при промежуточной сидерации в зсрнопропащном севообороте после укоса озимой ржи соответственно - от 19,7 до 38,4 и от 16,1 'до 18,9 т/га. При промежуточной сидерации после уборки раннего карта-, феля в зернотрашшонропашном севообороте капустные создают от 20,2 до 35,7, а фацелия - 27,0 т/га.

Наибольшую общую биомассу в среднем по видам сидерации накапливают редька масличная (40,9 т/га), фацелия (33,4 т/га) и донник белый (20,9 т/га)

3. Продуктивность сидеральных культур зависит, не только от их биологических особенностей и места В севообороте, но и от складывающихся погодных условий в течение периода вегетации. При атом в самостоятельных посевах определяющим фактором является общее : количество выпавших осадков • коэффициент корреляции равен 0,693-0,943, а при промежуточных посевах после уборки раннего картофеля - сумма активных температур; коэффициент корреляции равен 0,441-0,524. .

4. С биомассой зеленого удобрения при различных видах сидерации на гектар светло-серой лесной почвы поступает от 1529 до 4881 кг угле-

• роза и от 77 до 206 кг экологически чистого азота. - ■ ,

В процессе вегетации сидеральных культур доля углерода кор-, ней и отношение углерода к азоту возрастают, ■ что создает благопри-

- ятные предпосылки для гумификации органического -вещества,

5. Разложение сидералыюй биомассы в почве происходит значительно интенсивнее, чем навоза и соломы: уже через 30 дней «осле заделки у бобовы*' сидератов минерализуется 25,4-29,0 % от исходного количества; у капустных - 13,3-171(6 %; у навоза и соломы - 3,0 И

' . 2,1%. .■-■■'..■■.

* Быстрее всего разлагается из бобовых культур донник белый, из капустных-редька масличная. . . *

6. В зоне неустойчивого увлажнения Среднего Поволжья на светлосерых лесных почвах, обладающих слабой водоудерживающей способностью, ендеральиые культуры в процессе вегетации несколько иссушают почву. Расход доступной влаги из слоя 0-60 см (с учетом выпавших осадков) составляет при самостоятельной сидерации в среднем от 101,4 до 111,5 мм, тогда как на контроле - 80,0 мм; при промежуточной поукосноЙ сидерации - от 112,5 до' 121,0 мм (на кон-

* •

троле 82,2 мм). Однако после заделки сидератов запасы продуктивной плагиза счет аккумуляции почвой осадков начинают восстанав-

' ливаться: перед уходом в зиму па сидеральных парах они достигают

1 53-60 мм, а после промежуточных посевов - от73 до 82 км.

Наиболее экономно расходует влагу донник белый, богатый гидрофильными биоколлоидамн и имеющий мощную, глубоко проникающую корневую систему.

7. Заделка зеленого удобрения несколько улучшает гумус ное состояние пахотного слоя светло-серой лесной почвы.

- Наблюдается тенденция к увеличению содержания гумуса под пер. вой и частично под второй культурами севооборота.

- Сумма гумусовых кислот (Сгк+Сфк) повышается на 1,5-4,1 %, а содержание гуминовых кислот - на 1,8-4,2 К.

' - Кратковременно увеличивается количество водорастворимого гумуса - ближайшего источника нитратного и аммонийного азота.

Из одной тонны внесенного в почву сухого вещества зеленого удобрения образуется при самостоятельной сидерации от 161 до 220 кг гумуса; при промежуточной сидерации после укоса озимой ржи -от 186 до 217 кг; при промежуточной сидерации после уборки раннего картофеля - от 178 до 332 кг. «

Наибольшее количество гумуса образуют донник белый и фацелия. Баланс гумуса при всех видах сидерации положителен.

8. .Сидеральные культуры способствуют повышению биологической активности почв: численность микроорганизмов 'на МПА возрастает в

; 1,15-1,58 раза, степень разложения целлюлозы в 1,09-1,47 раза, ин-тепснвность выделения углекислого газа - на 159-251 мг/час на м2 по сравнению с контролем.

' При самостоятельной сидерации навоз и солома уступают по этим показателям дониику, фацелии и редьки масличной.

9. Агрофизические свойства пахотного горизонта светло-серых лесных -почв при заделке зеленого удобрения по сравнению с неудобренным вариантом улучшаются, особенно в слое 10-20 см.

- Изменяется агрегатный состав; количество частиц с диаметром 5*1 мм возрастает на 5,5 %, проявляется тенденция к уменьшению количества частиц с диаметром более 10 мм и менее 0,25 мм.

. - На всех полях севооборотов коэффициент оструктуренности почвы становится выше, чем на контрольных вариантах, ..

- Плотность сложения почвы под разными культурами уменьшается от 1,27-1,31 г/см3 на контроле до 1,18-1,26 г/см3 на фоке ендера-

: тов.'. ■':" • : . ■ V. '. , ■■'■'. , ■ - ■■.■'■•

10.Продуктивность зернопаропропашного севооборота при самостоятельных посевах сидератов повышается по сравнению с контролем в

. среднем на 1,24 т зерновых единиц.с гектара, зернопропашиого прн поукосиой сидерации - на 0,82 т/га. В зернотравянопропашноМ севообороте. при промежуточной сидерации после ракоубираемых культур прибавка достигает 1,39 т/га, благодаря положительному влиянию консервации зеленого удобрения в осенне-зимний период, способствующей накоплению гумуса.

По всем видам сидерации наибольшее действие после заделки зеленого удобрения проявляется на первой культуре, однако сохраняется и последействие на двух последующих.

Максимальный дополнительный урожай дают донник белый, редька масличная и фацелия, причем прибавки от бобового сидсрата почти не уступают навозу, а в отдельные годы немного превосходят его.

Качество сельскохозяйственной продукции . изменяется незначительно.

11.По энергетической и экономической эффективности сндеральпые культуры превышают навоз.■ В. наибольшей степени окупаются затраты урожаем при использовании редьки масличной, фацелии и'

. донника в самостоятельных посевах и промежуточных посевах после раиоубираемых культур.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. На светло-серых лесных почвах лесостепи Среднего Поволжья для поддержания их плодородия целесообразно использовать дополнительно к навозу в зерпопдропропашных севооборотах самостоятельные посевы донника белого и редьки масличной с нормами высева соответственно ,12 и 17 кг/га, а в зернотравянонропашных севооборотах после раноуби[>аемых культур * промежуточные посевы фацелии - 12 кг/га и редьки масличной - 20 кг/га.

Оптимальные сроки уборки и заделки зеленого удобрения при самостоятельной сидерации - конец первой и начало второй декады мюля, при промежуточной - начало третьей декады октября.

2. В зернонропашных севооборотах после укоса озимой ржи на зеленый корм' наибольшую отдачу урожаем обеспечат промежуточные посевы донника однолетнего и редьки масличной. Однако сроки их заделки должны определяться в зависимости от планируемой последующей культуры к метеорологических условий: если предполагает-

ся посев озимых, а запасы доступной влага в пахотном слое почвы составляют к середине июля не менее 15 мм, сидераты необходимо убирать не позднее 15—17 июля, так как при этом до оптимального срока посева озимых запасы влаги могут быть восстановлены осадками; есл>и же предполагается посев яровых, сидераты можно заделывать в 'почву после первой декады августа, когда онм накопят максимальную биомассу.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Изменение гумусного состояния серых лесных почв под влиянием промежуточной сидерации/К 75-летию Самарского СХИ: Сборник научных трудов ССХИ, ч, 1, 1994. — С. 82—83 (в соавторстве).

2. Действие сидерации ла плодородие светло-серой лесной почвы// Материалы докладов межвузовской научно-методической конференции Ярославского СХИ, ч. 1, 1995. — С. 68—71 (в соавторстве).

3. Использование сндеральных удобрений в лесостепи Среднего Поволжья Ц Тезисы докладов научно-практической конференции: «Экологические проблемы & агропромышленном комплексе Среднего Поволжья». Приволжский Дом знаний. Пензенский комитет охраны природы и ПСХИ. Пенза. — 1995, — С. 28—29 (в соавтор^ве),

4. Элементы биологического земледелия в условиях светло-серых лесных почв//Тезнсы докладов Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов. Воронеж. — 1995.— С. 142—143.

5. Влияние сидеральных удобрений на гумусное состояние светлосерых лесных почв к продуктивность сельскохозяйственных культур Ц Тезисы докладов научной конференции. Пенза.— 1995,—С, 55—57.

6. Зеленое удобрение и гумусное состояние светло-серой лесной почвы //Тезисы научно-практической конференции «Экологические проблемы земледелия». Пенза.— 1996. — С. 32—33.

7. Экологические аспекты применения ендератоа на серых лесных почвах//Материалы Всероссийской научной конференции (I—3 апреля 1997 г.). Часть 2. Пенза,— 1997. — С. 78—79.

Объем 1'/« п. л.

Заказ 401

Типография Издательства МСХА 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44

Тираж 100