Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО ПОД ДЛИТЕЛЬНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ УДОБРЕНИЙ И РАЗЛИЧНЫХ ПРИЕМОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ЦЧЗ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО ПОД ДЛИТЕЛЬНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ УДОБРЕНИЙ И РАЗЛИЧНЫХ ПРИЕМОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ЦЧЗ"

о

УДК 631.8:631-51:631.582

На правах рукописи РЫМАРЬ СВЕТЛАНА ВАСИЛЬЕВНА

ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО ПОД Д ЛИТЕЛЬНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ УДОБРЕНИЙ И РАЗЛИЧНЫХ ПРИЕМОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ЦЧЗ

Специальность 06.01.04 - агрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Каменная Степь ~ 2007

Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы им. В.В. Докучаева РАСХН».

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Покуднн Григорий Петрович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Мязин Николай Георгиевич

кандидат сельскохозяйственных наук Беспалова Надежда Сергеевна

Ведущая организация: Федеральное государственное учреждение «Станция агрохимической службы «Таловская»

Зашита состоится « 3 » мая 2007 г. в часов на заседании диссертационного совета К 006.046.01 при ГНУ НИИСХ ЦЧП им. В В. Докучаева РАСХН по адресу: 397463, Россия, Воронежская обл., Таловский р-н, п/о Институт им. Докучаева, уч.2. Тел./факс: (47352) 4-55—37 E-mail: kstepdyiklon.vm.ru: http://wvAV.riiidokuchaeva.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГНУ НИИСХ ЦЧП им. В В. Докучаева РАСХН.

Автореферат разослан « 3.» апреля 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета. __

кандидат сельскохозяйственных наук rfiu,.,* ,JLi B.B. Бакалова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Длительное отчуждение питательных веществ из почвы с урожаем сельскохозяйственных культур без их компенсации, действие антропогенных факторов и различного вида эрозионных процессов привели к существенным изменениям плодородия обыкновенного чернозема. За последние 200-250 лет сельскохозяйственного использования чернозема обыкновенного на юге Воронежской области содержание гумуса снизилось с 8-9 % до 5,5-7,5 <Т>-мин Г.М., 1925; Рудай И.Д., 1985; Акулов П.Г., 1994; Щеглов Д. И., 2000), Произошло заметное ухудшение физических, химических и агрохимических свойств пахотных земель, что в конечном итоге негативно сказалось на росте и стабилизации производства зерна, технических культур и кормов.

Ежегодный вынос питательных веществ из почв пашни в несколько раз превышает возврат их с вносимым объемом удобрений, который составляет в настоящее время по России 1,4 млн. т д.в,, в то время как для обеспечения сохранения плодородия почв, объем их должен составлять около 8,5 млн, тд.в.

В комплексе приемов по сохранению и повышению уровня почвенного плодородия важная роль принадлежит, в первую очередь, минеральным удобрениям, применение которых за последние годы резко сократилось. Достаточно отметить, что в Воронежской области под урожай 2005 г. было внесено только по 24 кг/га МРК д.в.

Однако при оценке минеральных удобрений, как фактора регулирования плодородия почв, в научной литературе высказываются прямо противоположные мнения. Наиболее объективную оценку этого вопроса можно получить только в длительных стационарных многофакторных опытах. Недостаточность, а по многим вопросам и отсутствие исследований в зоне обыкновенных черноземе в-и 'им^^^^здздальность вы! ранного направления работы.

имен» К.А. Тимирязева ЦНБ имени Н.И. Железном

тгжш^

Цель исследований. Изучить влияние длительного сельскохозяйственного использования чернозема обыкновенного на его агрохимические и агрофизические свойства, разработать научные и Практические основы стабилизации плодородия путем применения различных приемов основной обработки почвы и глубины заделки органических и минеральных удобрений, Задачи исследований:

• установить изменение основных агрохимических показателей чернозема обыкновенного после двух ротаций десяти пол ьно го зернопропашного севооборота;

• изучить динамику валовых и доступных форм питательных веществ под влиянием длительного применения удобрений и различных способов основной обработки почвы;

• выявить влияние различных способов и глубины основной обработки лочвы на агрофизические свойства чернозема обыкновенного как одного из косвенных показателей его потенциального плодородия;

• установить изменения в содержании органического вещества в почве в результате ее длительного использования, применения удобрений и различной основной обработки;

• выявить влияние минеральных удобрений, различных приемов основной обработки почвы на урожайность и качество культур севооборота;

• дать оценку эффективности внесения минеральных удобрений в различные слои пахотного горизонта;

• определить вынос ЫРК с урожаем культур зернопропашного севооборота;

• определить продуктивность севооборота в кормовых единицах и дать оценку эффективности удобрений н способов основной обработки почвы.

Научная новизна. Впервые в стационарном опыте изучены изменения агрохимических и агрофизических свойств чернозема обыкновенного после двух ротаций десяти пол ьного эер нопроп аш ного севооборота. Получены новые данные о трансформации содержания гумуса в почве.

Установлена роль удобрений в сочетании со способами основной обработки почвы в формировании продуктивности полевых культур.

Практическая значимость работы н реализация результатов исследований. Дано научное обоснование о закономерностях изменения параметров плодородия чернозема обыкновенного при длительном его сельскохозяйственном использовании, что позволяет: своевременно разрабатывать мероприятия по предотвращению его деградации, совершенствовать системы применения удобрений и обработки почвы. Полученные результаты представляют интерес для хозяйств различных форм собственности и проектных организаций.

В настоящее время они включены в «Систему ведения агропромышленного производства Воронежской области до 2010 года».

Апробация работы.

Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на заседаниях научно-методического совета технологического центра и ученого совета ГНУ НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева РАСХН, на заседаниях Координационного совета НИУ ЦЧЗ «Состояние системы земледелия, пути повышения ее продуктивности и экологизация при различных формах хозяйствования», г. Тамбов, 1993 и «Проблемы земледелия ЦЧЗ» (1990-2006 гг.).

По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 2 в ведущих рецензируемых журналах.

реализация результатов исследований проведена в ГУП ОПХ «Докуч аевское».

Основные положения, вынс1С1шые на защиту:

1. Закономерности изменения агрохимических и агрофизических свойств чернозема обыкновенного под влиянием длительного применения удобрений и в сочетании с различными способами основной обработки почвы в десятипольном севообороте.

2. Роль удобрений и приемов основной обработки в накоплении органического вещества в почве как одного из факторов повышения ее плодородия к улучшения агрофизических свойств.

3. Распределение минеральных удобрений в пахотном слое почвы под яровые культуры.

4. Влияние удобрений и основной обработки почвы на урожайность и качество культур севооборота.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 196 страницах, включает 38 таблиц, состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству, списка литературы, содержащего 295 источников, в том числе 14 иностранных, акта внедрения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальная часть работы выполнена в многолетнем стационарном опыте, заложенном в 1968-1970 гг. по выполнению государственной проблемы 2,51 01.01.03 г. под руководством к.с.-х,н. А.Ф. Внтера по схеме: К Ежегодная вспашка на 20-22; 2. Ежегодная вспашка на 25-27; 3. Ежегодная вспашка на 30-32; 4. Ежегодная вспашка на 35-37 см; 5. Плоскорезная обработка на 25-27 см под сахарную свеклу, подсолнечник, кукурузу на зерно и силос, на 20-22 см под ячмень* горох и однолетние травы, на 10-12 см под озимые; 6. Рыхление плугом Т.С. Мальцева на 25-27 см лод все культуры севооборота. На удобренных вариантах под все культуры севооборота ежегодно вносили и один раз за ротацию

б

севооборота использовали навоз в дозе 30 т/га. Удобрения вносили под основную обработку в виде полуперепревшего навоза, содержащего 0,5% азота, 0,3% фосфора, 0,6% калия; аммиачной селитры (34%), простого суперфосфата (19,8%), калийной соли (38%). Чередование культур в севообороте было следующим: кукуруза на силос, озимая пшеница, сахарная свекла, однолетние травы, озимая пшеница, кукуруза на зерно, горох, озимая пшеница, подсолнечник, ячмень. Высевались районированные сорта и гибриды. Применялись общепринятые для ЦЧЗ агротехкологии. Повторностъ в опыте трехкратная, размещение делянок систематическое в трех ярусах. Размер делянок по обработкам почвы 720 м1 (60 х 12), по удобрениям — 360 м1 (60 х 6), учетных 200 м1 (50 х 4) под зерновыми, 210 мг (50 х 4,2) - под пропашными культурами.

Почва опытного участка — чернозем обыкновенный, среднемощный, тяжелосуглинистый. Агрохимическая характеристика слоя почвы 0-40 см: гумус — 7,56%, содержание общего азота - 0,350%, валового фосфора-0,220, калия - 1,99%, рН солевой вытяжки — 6,96, гидролитическая кислота ость -1,19 мг-экв7100 г почвы, сумма поглощенных оснований —55,1 мг-эквЛОО г почвы, насыщенность основаниями - 97,8%.

В 1993 году автором был заложен мнкрополевой опыт по изучению влияния различного распределения минеральных удобрений в пахотном слое почвы на урожайность ячменя. Минеральные удобрения (МадРаоКм) размещались в пахотном горизонте по следующей схеме: 1. 0-7 см, 2.0-14 см, 3.0-21 см, 4.7-14 см, 5. 7-21 см, б. 14-21 см.

Повторность микроопыта четырехкратная с систематическим размещением делянок. Размер учетных делянок - 1 м1 (1 х I). Ячмень использовали как тест культуру. Сорт ячменя - Одесский 100. Норма высева 4,5 млн. шт. всхожих семян на I га.

Закладка опытов проводилась в соответствии с требованиями методики полевого опыта (Доспехов Б.А., 1985). Отбор образцов осуществлялся согласно методическим указаниям по географической сети опытов, анализы

почвенных и растительных образцов выполнялись общепринятыми методами агрохимических исследований в лабораториях ГНУ НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева РАСХН. Оценку опытных данных проводили метолом дисперсионного анализа. Расчеты экономической и биоэнергетической эффективности проводили по методикам, утвержденным РАСХН.

Метеорологические условия в годы проведения исследований (19692002) характеризовались значительными колебаниями. Однако в целом были типичными для ЦЧЗ, Самыми благоприятными для возделывания культур являлись годы с суммой осадков близкой к среднемноголетнему значению при равномерном их распределении по месяцам и хорошей теплообеспеченности с гидротермическим коэффициентом близким к 1,1 -1970, 1974, 1986, 1987, 1938, 1998, 1999, 2001 годы. Как жаркие и засушливые с ГТК 0,52-0,76 характеризовались 1975, 1984, 1995, 1996, 2002 годы,

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Динамика агрохимических показателей. Динамика органического вещества показала наличие процессов дегумификаинн. За 17 лет содержание гумуса на естественном агрохимическом фоне в слое почвы 0-40 см снизилось на 0,31 абсолютных (4,1 относительных) процента (табл. 1).

Длительное сельскохозяйственное использование чернозема обыкновенного приводит к снижению содержания гумуса в почве, как под длительным воздействием удобрений, так и при различных приемах основной обработки, однако, темпы минерализации гумуса с использованием органо-минеральных удобрений несколько снижаются. Внесение минеральных удобрений в дозе Т^оРбоК«, под каждую культуру на фоне 30 т/га навоза за ротацию десятипольного севооборота способствовало повышению количества гумуса по сравнению с неудобренными вариантами на 0,07%.

Таблица 1. - Изменение содержания гумуса в черноземе обыкновенном в слое почвы 0-40 см, %

Способы основной обработки л оч вы Удобрения 1968 г. Среднее за 17 лет Снижение за 17 лет

Ежегодная вспашка на 20-22 см а 7,33 -0,23

б 7,25 -0,31

Ежегодная вспашка на 25-27 см а 7,27 -0,29

б «г г- 7,21 -0,35

Ежегодная вспашка на 30-32 см а О я 7,18 -0,38

б 7,12 -0,44

Ежегодная вспашка на 35-37 см а к I 7,03 -0,53

б 6,97 -0,59

Ежегодная разноглубинная а а 7,12 •0,44

плоско резная обработка б 0 1 7,03 -0,53

Ежегодное рыхление плугом Т.С. а 7,14 -0,42

Мальцева на 25-27 см б 5 7,09 -0,47

Среднее а 7,18 -0,38

б 7,11 -0,45

а - удобрено; б - без удобрений

Способы основной обработки также оказали влияние на запасы гумуса в почве. Максимальное его количество (7,25-7,33%) отмечено по отвальной обработке на глубину 20-22 см, увеличение глубины отвальной, а также применение безотвальных обработок, способствовало снижению содержания гумуса в слое 0-40 см на 0,04-0,28%. Наибольшее падение гумуса установлено по вспашке на глубину 35-37 см и ежегодной плоскорезной обработке.

Динамика общего азота показала снижение его запасов за двадцатилетний период на 0,085 абсолютных процента, при ежегодной скорости снижения 0,0042% (табл.2).

Таблица 2. - Содержание общего азота в почве (0-40 см), %

Вариант опыта После 10 лет После 20 лет

удовр»«о 0(1 удобрений удобрено Сед удобренні)

Ежегодная вспашка на 20-22 см 0,336 0346 0,285 0,265

Ежегодная вспашка на 25-27 см 0,342 0,319 0,287 0,268

Ежегодная вспашка на 30-32 см 0.341 0334 0.274 0,261

Ежегодная вспашка на 35-37 см 0,331 0,326 0,283 0,259

Ежегодная обработка плоскорезом 0,335 0349 0,284 0,263

Ежегодное безотвальное рыхление на 25-27 см 0,350 0,325 0,294 0,272

Среднее 0,339 0,333 0,284 0,265

Применение органом«неральной системы удобрений способствует азотонакоплению. Так, после первой ротации севооборота количество общего азота на вариантах с применением туков на фоне внесения ЗОт/га навоза повышается на 1,8%, после второй— на 7,2%. Существенной разницы в содержании общего азота при систематическом внесении удобрений под вспашку на глубину от 20-22 см до 35-37 см не выявлено, хотя следует отметить, что при ежегодном внесении удобрений под глубокие отвальные обработки наблюдалось меньшее его содержание, чем при использовании удобрений под отвальную обработку на глубину 20-22 и 25-27 см.

За двадцать лет использования агроэкосистемы зернопропашного севооборота на естественном агрохимфоне установлено снижение валовых запасов фосфора в слое почвы 0-40 см на 0,057 абсолютных процента (табл.3), т.е. при использовании черноземов усиливаются процессы разложения органического вещества и использование органических фосфатов увеличивается.

Таблица 3. • Валовые запасы фосфора в слое почвы 0-40 см, %

Вариант опыта После 10 лет После 20 лет

удобрено 6(3 удобрений удобрено без удобрений

Ежегодная вспашка на 20-22 см 0,210 0,215 0,180 0,163

Ежегодная вспашка на 25-27 см 0,214 0,204 0,182 0,165

Ежегодная вспашка на 30-32 см 0,211 0,202 0,180 0,162

Ежегодная вспашка на 35-37 см 0,203 0,193 0,186 0,170

Ежегодная обработка плоскорезом 0,205 0,203 0,177 0,166

Ежегодное безотвальное рыхление на 25-27 см 0,213 0,201 0,176 0,166

Среднее 0,209 0,203 0,180 0Т165

Постоянное применение минеральных удобрений позволяет несколько стабилизировать снижение фосфатного потенциала. Так,. на вариантах с применением средств химизации при различных приемах обработки содержание валового фосфора после завершения второй ротации выше на 9,1%, чем без их внесения.

Таблица 4. - Валовые запасы калия в слое почвы 0-40 см, %

Вариант опыта После Юлет После 20 лет

удобрено без удобрений удобрено без удобрений

Ежегодная вспашка на 20-22 см 1,91 1,91 1,78 1,74

Ежегодная вспашка на 25-27 см 1,92 1,94 1,80 1,73

Ежегодная вспашка на 30-32 см 1,91 1,88 1,78 1,74

Ежегодная вспашка на 35-37 см 1,91 1,92 1,78 1,72

Ежегодная обработка плоскорезом 1,89 1,89 1,78 1,72

Ежегодное безотвальное рыхление на 25-27 см 1,83 1,92 1,79 1,74

Среднее 1,90 1,91 1,78 1,73

Характеристика калийного режима чернозема обыкновенного свидетельствует о деградации потенциального калийного фонда. Количество валового калия нз контрольном варианте за время двух ротаций уменьшилось на 0,25 абсолютных процента, при средней скорости снижения 0,0125%(табл.4).

При внесении органоминеральных удобрений по всем видам обработок отмечается тенденция к повышению запасов валового калия на 2,9 относительных процента. Количество валового калия по вариантам обработок лочаы существенно не отличалось, его различия не превышали 1,6% (в относительных единицах).

Определение гидролитической кислотности в слое почвы 0-40 см к концу второй ротации севооборота показало, что в среднем по всем вариантам опыта без внесения удобрений отмечается тенденция к ее снижению на 0,02-0,023 мг-экв7100 г почвы (табл.5).

При длительном внесении удобрений наблюдается аналогичная картина, но постоянно вносимые удобрения несколько тормозят темпы снижения гидролитической кислотности.

Устойчивой закономерности в динамике гидролитической кислотности в зависимости от приемов обработки почвы не установлено. В результате 20-летнего сельскохозяйственного использования чернозема обыкновенного рН солевой вытяжки в слое почвы 0-40 см существенно не изменилась и была близка к нейтральной — 6,69-6,07, Общая емкость поглощения в слое почвы 0-40 см составила 60,60-65,28 мг-экв/100 г почвы.

В общей емкости поглощения чернозема обыкновенного основную часть занимают основания. Степень насыщенности основаниями слоя почвы 0-40 см - 98,1-98,7%.

После второй ротации севооборота сумма поглощенных оснований повышается на вариантах без внесения удобрений на 9,69 мг-экв7100 г, с применением — на 7,12 мг-экв./100 г почвы.

Таблица 5. - Влияние длительного сельскохозяйственного использования чернозема обыкновенного на общую емкость поглощения в слое почвы 0-40 см

Гидролетгнческ Сумма

£ ая кислотность, поглощенных

Способы основной обработки Л> мг-эквЛОО г оснований мг-

почвы почвы экв./100 г почвы

>! после после после после

10 лет 20 лет 10 лет 20 лет

Ежегодная вспашка на 20-22 см а 1,25 1,18 49,52 61,68

б 1,25 1,02 50,11 63,54

Ежегодная вспашка на 25-27 см а 1,41 1,17 50,33 60,90

б 1,12 1,02 50,23 62,24

Ежегодная вспашка на 30-32 см а 1,17 1,13 52,54 61,12

б 1,07 0,95 54,88 63,70

Ежегодная вспашка на 35-37 см а 1,25 1,15 55,88 59,83

б 1,03 0,85 57,56 62,97

Ежегодная разноглубинная а 1,05 1,06 60,14 59,54

плоско резная обработка б 1,12 1,00 57,12 62,62

Ежегодное рыхление плугом Т.С. а 1,09 1,18 52,93 60,96

Мальцева на 25-27 см б 1,02 1,04 51,16 64,24

Среднее а 1,20 1,14 53,55 60,67

б 1,10 0,98 53,52 63,21

а • удобрено; б - без удобрений

Некоторое снижение темпов нарастания суммы поглощенных оснований на вариантах с применением удобрений, по всей видимости, происходит за счет большего выноса кальция урожаем сельскохозяйственных культур.

Различные приемы основной обработки почвы не оказали существенного влияния на сумму поглощенных оснований.

Питательный режим почвы под культурами севооборота

На формирование питательного режима доминирующее влияние оказывают почвенные процессы, протекающие под влиянием сложного взаимодействия влагообеспеченности, температурного режима, физико-химических параметров, а также применение агрохимических средств,

способствующих накоплению в почве подвижных форм азота, фосфора, калия.

За 20-летний срок в среднем за вегетацию возделываемых культур при постоянном внесении удобрений в почве содержалось 10,19 мг/кг нитратного азота независимо от способов основной обработки, без внесения удобрений — 9,39 мг/кг почвы, т.е. применение агрохимических средств, повышает азотный фонд на 8,5% (табл.6).

Максимальное количество N-N0} в слое почвы 0-40 см отмечено при вспашке на глубину 20-22 см. Достоверное снижение содержания нитратного азота установлено на вариантах плоскорезной и безотвальной обработки плугом Т.С, Мальцева.

Таблица 6. - Содержание элементов питания под культурами севооборота в слое почвы 0-40 см в среднем за 20 лет, мг/кг почвы

Вариант опыта N-NOj р=о5 КіО

0 = и 1 S4 без удобрений | удобрено І і без удобрений | удобрено без удобрений

Ежегодная вспашка на 20-22 см 11,31 9,33 119,2 75,9 184,5 152,6

Ежегодная вспашка на 25-27 см 10,75 9,4! 114,2 75,8 179,3 153,2

Ежегодная вспашка на 30-32 см 9,78 9,52 101,3 73,2 1753 155,7

Ежегодная вспашка на 35-37 см 10,66 9,50 110,9 68,3 179,0 155,9

Ежегодная разноглубинная плоско резная обработка 8,96 9,23 109,0 80,5 163,5 143,2

Ежегодное рыхление плугом Т.О. Мальцева на 25-27 см 9,68 9,32 107,1 76,6 172,2 145,6

HCPow 1,55 1,34 5,5 6,3 17,0 12,9

Органом инеральная система удобрения достоверно повышает количество фосфорной кислоты относительно вариантов без внесения удобрений по всем видам обработок, увеличивая ее на 46,9%, что способствует переходу чернозема обыкновенного из среднего класса обеспеченности подвижным фосфором в класс повышенной обеспеченности.

Этим достигается оптимальный уровень фосфатного режима. Наиболее оптимальным приемом, способствующим накоплению РгО$ является внесение удобрений под вспашку не глубже 20-22 см. Несмотря на высокую обеспеченность почвы калием, систематическое применение удобрений в агроэкосистеме зерно пропашного севооборота оказывает положительное влияние на калийный режим почвы, повышая количество КгО на 16,3% от вариантов без их внесения. Амплитуда колебания содержания калия на вариантах без удобрений при различных обработках была 143,2-155,9мг/кг, а с применением минеральных удобрений 163,5-184,5 мг/кг почвы. Сочетание удобрений с безотвальными обработками снижает их эффективность.

Содержание н выкос основных элементов питания, коэффициенты использования их из удобрений

Внесенные азотные удобрения увеличивали содержание азота в зерне озимой пшеницы, ячменя, которое варьировало по всем вариантам обработки почвы соответственно от 2,20 до 2,47 и от 1,84 до 2,11%, т.е. азотные туки способствовали повышению концентрации азота в зерне культур на 10,912,8%. Колебание содержания азота в семенах гороха от внесенных удобрений незначительное, хотя абсолютное содержание азота в семенах этой культуры высокое. Фосфорные туки повышали содержание фосфора в семенах гороха на 14,2%. Калийные удобрения практически не оказывают влияния на содержание этого элемента в основной продукции. При внесении удобрении под вспашку на 20-22 см создаются лучшие условия для накопления азота, фосфора и калия в продукции зерновых и подсолнечника, при вспашке на 25-27 см - в корнеплодах сахарной свеклы.

Наибольший вынос макроэлементов зерном исследуемых культур был при внесении удобрений под вспашку на 20-22 см. Для формирования зерна озимой пшеницы из минеральных удобрений использовано 41,7% азота и по 8,3% фосфора и калия: ячменя — 35,8% азота, 6,9 фосфора и 9,4% калия, гороха— 14,3; 8,8; 3,5% соответственно.

Урожайность и продуктивность культур, качество продукции Основным интегральным показателем эффективности применения удобрений является продуктивность. Продуктивность в среднем по всем культурам севооборота из вариантах с внесением удобрений при различных способах основной обработки во второй ротации по сравнению с первой снизилась на 0,29 т/га, без внесения удобрений — на 0,39 т/га кормовых единиц (табл.7).

Таблица 7. - Продуктивность культур 10-польного севооборота в зависимости от удобрений и способов основной обработки почвы в среднем за 1968-1990 гг., т/га корм, единиц

Вариант опыта Культуры севооборота Прибавка от

Способ основной обработки ПОЧВЫ к X X 4* О. I я и ї г с« в а Я я X х 3 и |ч я О І " г £2 я « и о « ы и * X ? 3 С а з а X 1- з к я а ■* » і г 8 З Я о !? 3 5 е А 2 я 9 = X V 3 і а X X т к § § с •а X X Г л 4І В £ и а а о, Ї а удобрен, контроля

Ежегодная вспашка на 10-12 см а 7,39 4,51 в,88 3,50 4,« 4,59 2,73 4,87 3,71 3,7* 4,86 0,91 0,0

в 6,13 3,49 7,09 2,64 3,56 4,42 МО 3,99 3,26 232 3,95

Ежегодная вспашка на 25-27 ем ■ 7,17 4,53 »,67 3,51 4,54 4,67 2,63 4,8« 334 3,72 4,80 0,86 -0,06

б <¡46 3,44 7,10 2,51 3,62 4Л1 2,40 3,82 3,18 2,52 3,94

Ежегодная вспашка на 30-32 ем ■ 7,11 4,57 «.78 3,44 4,42 4,43 2,54 4,76 3,57 3,55 4,72 0,86 -«.14

б 5,7« 3,36 6,89 2,59 3,56 4,51 2,33 3,76 зл 2,57 3,8«

Ежегодная вспашка на 35-37 см а 7,00 4,46 8,40 3,54 4,43 4,37 2,58 4,6» 3,44 3,5» 4,65 0,81 АН

б 5.89 ¿¿6 «,82 2,62 3,50 4,59 2.34 3,6» 3,07 2,58 3,84

Плоскорезная обработка а 6,71 -ііЗ: М» 3,40 4,61 4,51 1,41 4,83 3,42 3,47 4,62 0,92 ■0,24

« 5,1» 3,45 бдг 2,61 3,48 4,52 2,30 3,80 3,05 2,12 3,70

Рыхлен не плугом на 25-27 см а 6.96 4,32 М1 337 4,61 4,53 2,50 4,79 3,« 3,62 4,65 0,85 -0,21

б $,68 3,40 6,54 2,49 3,63 4,48 2,32 3.90 3,14 2,43 3,80

НСР«« 0,34 0.13

а - удобрено; б - без удобрений

Наибольший выход кормовых единиц с 1 га (8,59 т) при внесении удобрений дает сахарная свекла. Остальные культуры расположились в следующем порядке: кукуруза на силос — 6,98 т/га, озимая пшеница - 4,61,

16

кукуруза на зерно - 4,50, ячмень — 3,62, подсолнечник — 3,52, однолетние травы на зеленый корм - 3,46, горох — 2,56 т/га к.е. Максимальный выход кормовых единиц с гектара севооборотной площади был при внесении удобрений под вспашку на 20-22 см — 4,86 т, наименьший — по плоскорезной обработке — 4,62 т к.е. При внесении удобрений под более глубокие вспашки их эффективность постепенно снижалась, и минимальная прибавка продуктивности по вспашке на 35-37 см составила 0,81 т/га кормовых единиц. Внесенные удобрения по всем вариантам основной обработки почвы дали достоверную прибавку продуктивности.

При внесении удобрений под безотвальные обработки отмечалось достоверное снижение урожайности на 0,25-0,22 т/га кормовых единиц, что подтверждает нецелесообразность внесения удобрений по этим приемам основной обработки лочвы.

С целью установления эффективности размещения минеральных удобрений по горизонтам пахотного слоя почвы нами был проведен мнкрополевой опыт результаты которого представлены в таблице 8.

Максимальная урожайность ячменя (2,96 т/га) получена при внесении МдеРдеКбо в слое почвы 0-7 см, несколько ниже при внесении удобрений в слое почвы 7-14 см.

Таблица 8,- Урожайность ячменя в зависимости от размещения минеральных удобрений по слоям почвы за 1994-2002гг., т/га

Слон размещения улобрен., см Годы Среднее Отклонение

[994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2001

0-7 2,24 3,43 4Д8 2,45 2,14 4,18 3.75 1,15 3,00 2,96 0,0

0-14 2.05 3,20 3,78 2,25 2,69 зля 3,15 1,13 2,80 2,71 -0,25

0-21 2,29 3,38 4,16 2,63 2.30 2,83 3,08 0,90 2,45 -0,29

7-Н 2,15 339 4,19 3,02 236 3,8« 3,80 1,04 2,43 2,94 •0,02

7-21 1,61 3,7» 3,04 1,91 МЗ 3,10 0,91 2,75 2,76 •0,20

14-21 1,62 3,25 3,91 2,64 2,40 2,84 3,48 0,96 2,70 2,64 -032

ПСР,м 0,28

Распределение удобрений в других слоях лочвы приводило к снижению урожайности ячменя, особенно при размещении их в слое

17

14-21 см, где в среднем за годы исследований получено существенное уменьшение урожайности зерна на 0,32 т/га при НСР0-М, равной 0,28 т/га.

Агротехнические приемы оказывают влияние не только на урожайность возделываемых культур, но и на качество получаемой продукции. Максимальный сбор масла получен при возделывании подсолнечника по вспашке на 20-22 см — 1,06 т/га, минимальный - 0,97 т/га -по вспашке на 35-37 см. По плоскорезной обработке и рыхлению плугом без отвалов сбор масла практически одинаковый - 0,99 н 0,98 т/га соответственно. Самый высокий сбор сахара (5,02 т/га) получен при возделывании свеклы по вспашке на 25-27 см, низкий (4,42 т/га) - по плоскорезной обработке.

Биоэнергетическая эффективность применяемых агроприемов Мероприятия, применяемые в сельском хозяйстве, должны быть экономически выгодны и энергетически целесообразны. Диапазон варьирования коэффициента энергетической эффективности зернопропашного севооборота 2,23-2,69, что выше 1. Оценка затрет антропогенной энергии показывает, что на контрольном варианте она ниже (21,8 ГДж/га), чем на делянках с применением агрохимических средств и различных обработках. Использование удобрений приводит к повышению техногенных затрат на 33,9-37,4%, вспашка на глубину свыше 20-22 см увеличивает затраты на 2,7-6,9%. Выход же совокупной энергии на вариантах с применением удобрений повышается и максимальный его показатель отмечен при внесении их под вспашку на 20-22 см (72,7 ГДж/га).

Минеральные удобрения в дозе НоРбоК60 эффективны при возделывании сахарной свеклы, озимой пшеницы, ячменя, однолетних трав. При внесении такой дозы удобрений под подсолнечник и горох прирост урожая на I кг ЫРК ниже нормативного показателя.

выводы

1. Гидролитическая кислотность к концу 2-й ротации севооборота ло всем вариантам ольгга в слое почвы 0-40 см снизилась на 0,07-0,24 мг-экв-ЛОО г почвы, а сумма поглощенных оснований в среднем по опыту возросла с 53,55 до 60,67 мг-эквЛОО г почвы при длительном применении удобрений и с 53,52 до 63,21 мг-эквЛОО г почвы без их внесения.

2. Общая емкость поглощения в слое почвы 0-40 см составила 60,6065,28 мг-экв/!00г почвы. При этом степень насыщенности основаниями равнялась 98,1-98,7%, что подтверждает о высокой буферной способности чернозема обыкновенного.

3. Увеличение глубины вспашки до 37 см в течение 20 лет привело к снижению гумуса с 7,56% до 6,97% на неудобренных вариантах и с 7,56% до 7,03% на удобренных вариантах.

Плоскорезная обработка снижала содержание гумуса с 7,56% до 7,12% на удобренных вариантах и с 7,56 до 7,03% - неудобренных.

Рыхление плугом Т.О. Мальцева с 7,56% до 7,14% на удобренных и с 7,56% до 7,09% на неудобренных

4. За последнее десятилетие возделывание сельскохозяйственных культур на черноземе обыкновенном произошло снижение запаса общего азота с 0,339% до 0,284% на удобренных вариантах и с 0,333% до 0,265% на неудобренных. Минеральные удобрения замедляли процессы снижения общего азота на 3,8%. Приемы основной обработки почвы заметного влияния на процессы снижения общего азота почвы не оказали.

5. Валовые запасы фосфора и калия чернозема обыкновенного снижались только под воздействием временного фактора и фактора севооборота как на удобренных, так и неудобренных вариантах. Разные приемы основной обработки почвы существенного влияния на этот процесс

не оказывали. Систематическое внесение удобрений снизило темпы уменьшения содержания общих запасов фосфора на 5,0%, калия - на 3,1%.

6. Ежегодное внесение М60Р40К«0 в течение 20 лет привело к повышению содержания в 0-40 см слое почвы чернозема обыкновенного нитратного азота на 0,95 мг/кг подвижных форм Р304 — 35,3 мг/кг обменного калия - на 24,6 мг/кг почвы.

7. Максимальное повышение нитратного азота, подвижного фосфора н обменного калия в 40-сантиметровом слое почвы наблюдалось при внесении удобрений под отвальную обработку на 20-22 см. Внесение удобрений под более глубокую вспашку и безотвальную обработку повышение содержания подвижных макроэлементов было менее значительным.

Ежегодное внесение удобрений по всем способам основной обработки почвы дало достоверную прибавку урожайности изученных культур, за исключением кукурузы на зерно. Максимальный прирост урожайности от удобрений (49,1%) получен по ячменю. Далее в убывающем порядке следуют однолетние травы — 33,5%, озимая пшеница (в среднем по всем предшественникам) - 28,3%, сахарная свекла - 26,4%, кукуруза на силос-20,8%, подсолнечник - 11,7%, горох - 10,9%

Внесенные удобрения значительно повысили среднюю урожайность культур 1&-тюлъного севооборота (независимо от способов основной обработки почвы) с 3,84 т/га до 4,71 т/га кормовых единиц (НСРа,« = 0,34 т/га).

9. Наиболее эффективное сочетание удобрений и приемов основной обработки чернозема проявилось при внесении удобрений под отвальную обработку на 20-22 см, где в среднем по севообороту получена максимальная продуктивность - 4,86 т/га кормовых единиц. При внесении удобрений под более глубокую вспашку продуктивность культур постепенно снижалась и при заделке удобрений на 35-37 см составила 4,65 т/га кормовых единиц. Наименьшая эффективность удобрений отмечена при сочетании их с

разноглубинной плоскорезной обработкой: продуктивность культур севооборота составила 4,62 т/га кормовых единиц.

10. Средняя продуктивность культур 10-польиого севооборота за 20 лет исследований составила 3,94 т/га кормовых единиц. С увеличением глубины вспашки до 27, 32 н 35 см отмечена тенденция к снижению продуктивности соответственно на 0,01; 0,09 и 0,11 т/га. По плоскорезной обработке и безотвальному рыхлению средняя продуктивность составила 3,70 и 3,80 т/га кормовых единиц, что достоверно ниже, чем по вспашке на 20-22 см (НСР0.^ = 0,13 т/га).

11. Способы и глубина основной обработки чернозема обыкновенного влияют не только на величину урожая сельскохозяйственных культур, но и его качество. Наибольшее содержание масла (52,6%) в семенах подсолнечника отмечалось при возделывании его по вспашке на 20-22 см и наименьшее (50,9%) — по вспашке на 35-37 см. Наибольшее содержание сахара в корнеплодах свеклы отмечалось по вспашке на 25-27 см - 17,2%, наименьшее по вспашке на 35-37 см - 16,4%.

12. Для получения максимальной эффективности от применения минеральных удобрений под яровые зерновые и бобовые культуры, их следует размешать в верхних слоях почвы 0-7 см или 7-14 см.

13. Внесенные МыРмКде в большинстве случаев повышают содержание макроэлементов в основной продукции сельскохозяйственных культур и при более высокой урожайности формируют больший уровень выноса питательных веществ. В связи с различной величиной прибавки урожайности культур от удобрений по способам основной обработки почвы изменялись и коэффициенты использования №К из минеральных удобрений. В среднем по культурам коэффициенты использования азота, фосфора и калия основной продукцией из минеральных удобрений составили соответственно: озимая пшеница-41,7, 8,3,8,3; ячмень-35,8, 6,9,9,4; горох- 14,3,8,8, 3,5.

14. В условиях юго-востока Центрально-Черноземной зоны наиболее эффективными являются минеральные удобрения в дозе Ы^Р^Км при

внесении их под сахарную свеклу, ячмень, озимую пшеницу, однолетние травы, особенно при сочетании со вспашкой на 20-22 см, где формируется прирост урожая на 1 кг №К выше нормативного показателя на 10,8-46,5%.

15. Наибольший коэффициент энергетической эффективности — 2,46 и наименьшая энергоемкость продукции — 6,09 ГДж/т к.е. отмечены при внесении удобрений под отвальную обработку на 20-22 см, что свидетельствует о максимальном эффекте взаимодействия удобрений с таким приемом основной обработки почвы.

Применение удобрений под более глубокие отвальные и безотвальные обработки увеличивают затраты на 1 га севооборотной площади.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. С цепью снижения процессов минерализации гумуса и стабилизации агрохимических и агрофизических свойств чернозема обыкновенного следует ежегодно вносить рекомендуемые дозы минеральных удобрений и 3 т/га навоза, что обеспечит выход более 4,6 т/га кормовых единиц.

2. Основное удобрение следует вносить под обычную вспашку на глубину 20-22 см. Заделка удобрений до 25-27 см рекомендуется под сахарную свеклу. Под озимые кулыуры в годы с неблагоприятными климатическими условиями их целесообразно вносить под плоскорезную обработку на 10-12 см.

3. Для получения максимального эффекта от внесенных минеральных удобрений под яровые зерновые и бобовые культуры, а также их смеси, удобрения следует заделывать в пахотный слой не глубже 14 см.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ:

1. Покудин Г.П. Урожайность сельскохозяйственных культур в зависимости от удобрений при основной обработке чернозема обыкновенного/ Покудин Г.П., Рымарь С.В.//Зерновое хозяйство. -2007,-№1 .-С.9-10.

2. Гармашов В.М. Эффективность эколого-ландшафтных систем земледелня/Гармашов В.М., Сальников М.И., Рымарь C.B., Гаврилова С. А V/Зем леделие.-2006.-№5 .-С. 11.

Публикация в других изданиях:

3. Рымарь В.Т. Агробиологические особенности размещения полевых культур в севооборотах юго-востока ЦЧЗ / Рымарь В.Т., Турусов В.И., Рымарь C.B., Свиридов А.К., Зубков А.Ф. //Каменная Степь-Санкт-Петербург,-2006.-72с.

4. Рымарь В.Т. Система ведения земледелия/Рымарь В.Т., Рымарь C.B. (Пушкова С.В.у/Система ведения агропромышленного производства в Воронежской области до 2010 года: Под общей ред.акад, РАСХН И.Ф.Хицкова,- Воронеж,-2005. - С.199-287.

5. Рымарь В.Т. Приемы рационального использования агрохимических средств в системе управления продукционным процессом сельскохозяйственных культур / Рымарь В.Т., Рымарь C.B., Супрун C.B. H Сорта полевых культур в системе агролацдщафтного земледелия (селекция, семеноводство, технологии их возделывания): Мат.Территор.координац.совета,-Каменнад Степь. -2G06.-C.1I2-I14.

6. Качании АЛ. Опыт выращивания высоких урожаев проса в колхозе «Победа» Каширского района Воронежской области/ Качании АЛ., Мокшнн Н Е., Рымарь C.B. (Пушкова С.В.у/ Брошюра, Воронеж. — 1990.-8 с.

7. Витер А.Ф. Обработка почвы как средство регулирования агрофизических показателей и засоренности посева на черноземе обыкновенном (Витер А.Ф., Рымарь C.B. (Пушкова С.В), Ми хина Т.И // Справка о депонировании рукописи № 16484. Объем 23 с. подХг 17114 ВС-96.

Повпмсдео к печати ДО03.2007 г, Фор*от Юк&4"и Гарищура «Times New Flottun* Печет* офсегим. By»«*! офестпм. Объем 1,0ялЛ|ф** 100 ws. Зиде^ЗД Огтк % по« hon <а?сп*тст*мн с качссгкш щщостаалсщцгооригнш^мыеет» ■ тмоогрЦти ВТ A Y 394<ДОкВо|>С1М««.ул, Мичурина, X