Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ИЗМЕНЕНИЕ УРОЖАЙНОСТИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ И ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ИЗМЕНЕНИЕ УРОЖАЙНОСТИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ И ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ"

УДК 631:559:633.11:631.816 о^ На правах рукописи

Богатых Ольга Алексеевна

Изменение урожайности озимой пшеницы и плодородия чернозема обыкновенного в зависимости от антропогенных факторов

Специальность 06.01.04 - агрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Каменная Степь - 2007

Работа выполнена в отделе агрохимии Государственного научного учреждения Ордена Труд обо гй Красного Знамени Научно-исследовательского института сельского хозяйства ЦентральноЧерноземной полосы им. В.В.Докучаева РАСХН в 2002- 2005 гг.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных

наук» профессор Покудии Григорий Петрович

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных

наук, профессор Воронин Василий Михайлович кандидат сельскохозяйственных наук Новичнхин Александр Митрофанович

Ведущая организация:

Федеральное государственное учреждение Станция агрохимической службы «Таловская». Защита состоится «8» ноября 2007 года в 13 часов на заседании диссертационного совета К.006.046.01 при ГНУ НИИСХ ЦЧП им.В.В-Докучаева РАСХН по адресу: 397463, Воронежская область, Таловский район, п/о Институт им.В.В.Докучаева, уч.2. Телефон/факс: (47352) 4-55-37

http://www.ni idokuchaeva.ru; E-mail: kstep@kion.vrn.ru: С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГНУ НИИСХ ЦЧП им.В.В.Докучаева РАСХН

Автореферат разослан « 8 » октября 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных наукч^г— В.В.Бакалова

ЬОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Центральное Черноземье — один из крупнейших регионов России по производству товарного зерна. Основу его составляют зерновые культуры, среди них наибольший удельный вес имеет озимая пшеница, которая ежегодно занимает 20-25% пашни.

Проблема сохранения потенциального и повышения эффективного плодородия была и остается важнейшей задачей для сельскохозяйственной науки и передовой практики. Одним из основных факторов интенсификации технологии возделывания озимой пшеницы является применение удобрений и других средств химизации.

За последние десятилетия в почвах ЦЧЗ произошли значительные изменения: верхние горизонты черноземов подверглись дегумификации, д екал ьц ин ировани ю, повысилась гидролитическая кислотность, уменьшилась степень насыщенности почв основаниями (Н.Г.Мя-зин, 1994).

Главной причиной подкисления черноземов является снижение обменного кальция в поч вен но-поглощающем комплексе. За последние десятилетия содержание обменного кальция в черноземах снизилось с 46-34 до 32-22 мг-экв./ЮО глочвы (А.М.Жабин, Г.П.Покудин, 2002).

В этой связи поиск путей улучшен

имени К,А. Тимирязева ЦНБ имени Н-И. Железнма

ких, биологических свойств чернозема обыкновенного и повышения урожайности озимой пшеницы послужили основанием для выполнения рассматриваемой работы.

Проведенные исследования являются составной частью НИР отдела агрохимии ГНУ НИИСХ ЦЧП им. В.В.Докучаева по выполнению государственной темы 05.02.01. «Теоретически обосновать оптимальный ассортимент удобрений и других средств химизации в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур для плодородия почв и продуктивности растений».

Цель и задачи исследований. Целью наших исследований является разработка приемов улучшения физико-химических свойств чернозема обыкновенного и повышения урожайности озимой пшеницы путем оптимального сочетания минеральных, органических удобрений и мелиорантов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- установить влияние минеральных, органических удобрений и кальцийсодержащих соединений на плодородие почвы;

- выявить влияние удобрений и кальцийсодержащих мелиорантов на динамику основных элементов питания, микробиологическую активность почвы и содержание подвижных металлов в почве и зерне озимой пшеницы;

- изучить особенности формирования урожайности и качества зерна озимой пшеницы под действием антропогенных факторов;

- определить вынос элементов питания урожаем зерна и соломы озимой пшеницы и рассчитать коэффициенты использования их из удобрений;

- дать биоэнергетическую и экономическую оценку применения удобрений и кальцийсодержащих мелиорантов под озимую пшеницу.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые на обыкновенном черноземе ЦЧЗ изучена эффективность кальцийсодержащих мелиорантов при совместном применении с минеральными и органическими удобрениями под озимую пшеницу.

Установлено, что при внесении удобрений и мелиорантов под озимую пшеницу прибавка урожайности зерна составляет 0,49-1 >46 т/га.

Применение дефеката привело к увеличению эффективности органических и минеральных удобрений.

Практическая значимость работы состоит в том, что рекомендации автора по комплексному применению минеральных, органических удобрений и кальцийсодержащих мелиорантов позволят улучшить почвенно-по-глощающий комплекс чернозема обыкновенного и повысить урожайность зерна озимой пшеницы на 14 - 44%. Результаты могут найти практическое применение при

5

разработке рекомендаций по применению кальцийсо-держащих мелиорантов при совместном внесении с удобрениями, которые оказывают положительное влияние на почвенно-поглощающий комплекс и при этом не происходит дальнейшего подкис л ения, снижения плодородия почвы.

Положения, выносимые на защиту:

1. Для сохранения плодородия обыкновенного чернозема ЦЧЗ и повышения урожайности озимой пшеницы кальцийсодержащие мелиоранты необходимо использовать совместно с органическими и минеральными удобрениями.

2. Кальцийсодержащие соединения и органо-мине-ральные удобрения оказывают положительное влияние на почвенно-поглощающий комплекс» водный, воздушный и пищевой режимы почвы.

3. Применение мелиорантов и удобрений не приводит к накоплению нитратов, цинка, свинца и кадмия в почве и растениеводческой продукции.

Апробация результатов исследований.

Основные результаты исследований доложены и обсуждены на заседании координационного совета «Проблемы земледелия ЦЧЗ» (19-20 мая 2005 г., Каменная Степь), на межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых «Вклад молодых ученых в

решении проблем аграрной науки» (12-13 мая 2005 г.,

6

Воронеж), на заседаниях проблемного и ученого советов НИИСХ ЦЧП им.В.В. Докучаева в 2004-2007 гп

Объем и структура диссертации.

Диссертационная работа изложена на 183 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, 5-ти глав экспериментальной части, выводов, рекомендаций производству и списка используемой литературы (267 наименований, из них 17- на иностранных языках). Содержит 39 таблиц, 23 рисунка и 40 таблиц помещено в приложении.

II. УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

За годы исследований сложились разнообразные погодные условия как по количеству осадков, так и гидротермическому режиму в целом.

Складывающиеся по-разному климатические условия позволили достаточно полно выявить характер воздействия антропогенных факторов на рост, развитие и урожайность озимой пшеницы. Наиболее благоприятные погодные условия для озимой пшеницы сложились в 2004-2005 годах.

Исследования проведены в 2002-2005 гг. в стационарном многолетнем опыте отдела агрохимии ГНУ НИИСХ ЦЧП им.В.В.Докучаева по изучению комплексного вли-

7

яння органических, минеральных удобрений и кальций-содержащих мелиорантов на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур. Чередование культур в севообороте: черный пар, озимая пшеница, сахарная свекла, ячмень, кукуруза.

Таблица 1. Схема опыта

№ В ар я ант опыта

п/п (доза удобрений)

черный пар озимая пше1ш;а

1. Без удобрений (контроль)

2.

3. Навоз, 40 т/га

4. Навоз, 40 т/га Карбонат кальция, 5 т/га ИбоРбоКбо

5. Карбонат кальция, 5 т/га Мб<>Р«>Кео

6. Навоз, 40 т/га Дефекат, 5 т/га ^«РбоК*,

Органические удобрения и мелиоранты вносили под основную обработку черного пара, а минеральные удобрения - под озимую пшеницу в виде аммиачной селитры (34%), двойного суперфосфата (40%) и калийной соли (38%).

Состав известковых материалов:, дефекат - СаС03 (76%), N (0,5%), Р205 (1,1 %), К20 (1,0%); карбонат кальция - СаС03(86%Х N (до 1,5%), Р20, (1,25%), К20 (0,85%).

Опыт заложен в четырехкратной повторности. Расположение делянок систематическое, в один ярус. По-

8

севная площадь делянки - Зм*15м (составляет 45 м2), учетная - 2м*15м (30 м2).

Опыт заложен на черноземе обыкновенном средне-мощном среднегумусном тяжелого гранулометрического состава. Мощность гумусного горизонта (А+В) составляет 60-66 см. Агрохимическая и физико-химическая характеристика 0-30 см слоя почвы опытного участка: гумус-6,41%, подвижный фосфор-65 мг/кг почвы, обменный калий - 95 мг/кг почвы, рН солевой вытяжки 6,0, сумма поглощенных оснований и гидролитическая кислотность соответственно 40,18 и 1,67 мг-экв./100 г почвы.

Изучаемая культура — озимая пшеница. Сорт — Тара-совская-29. Норма высева 4,5 млн.шт.на 1 га всхожих семян. Агротехника возделывания озимой пшеницы общепринятая для ЦЧЗ, кроме изучаемых факторов. Наблюдения, учеты и анализы почвенных и растительных образцов проводили по общепринятым методикам.

Урожайность озимой пшеницы определялась методом сплошной уборки учетной делянки комбайном «Сам-по-500» с приведением зерна к 100-% чистоте и стандартной влажности.

Экспериментальные данные обрабатывались методом дисперсионного анализа по Б.А.Доспехову (1985).

Биоэнергетическую эффективность технологий возделывания озимой пшеницы проводили по «методике биоэнергетической оценки технологий производства

9

продукции растениеводства» (ВАСХНИЛ, ДСП, М., 1983 -45 с.)

III. СОДЕРЖАНИЕ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ Водные и химические свойства почвы. На обыкновенных черноземах юго-востока ЦЧЗ почвенная влага зачастую является лимитирующим фактором величины урожайности сельскохозяйственных культур. Озимая пшеница - относительно засухоустойчивая культура. Засуху она переносит, как правило, лучше, чем ранние яровые хлеба. Однако для получения дружных всходов, хорошей перезимовки и сбора высокого урожая водный режим имеет для озимой пшеницы первостепенное значение.

Наблюдения за динамикой почвенной влаги в течение весенней вегетации озимой пшеницы не выявили достоверных различий в ее содержании как в пахотном, так и в метровом слоях почвы. Так, в среднем за три года в период посева озимой пшеницы, содержание доступной влаги в слое почвы 0-20 см по вариантам опыта колебалось от 25,6 до 28,7 мм при НСР095 равной 4,1 мм, в слое 0-50 см - от 59,0 до 70,6 мм при HCPQ95 равной 13,6 мм, а в слое 0-100 - от 122,7 до 127,9 мм при НСР093 равной 39,1 мм, то есть различия в содержании влаги находились в пределах ошибки определения. В период вегетации озимой пшеницы количество

10

почвенной влаги уменьшалось вследствие потребления ее как культурными, так и сорными растениями, а также в результате физического испарения. На вариантах с внесением удобрений и мелиорантов расходовалось достоверно большее количество влаги.

Таким образом, удобрения и мелиоранты существенного влияния на водный режим чернозема обыкновенного не оказали, но они повысили эффективность использования почвенной влаги растениями озимой пшеницы. Так, коэффициент расхода влаги на формирование 1 тонны зерна в среднем за три года на варианте без удобрений составил 940 мэ/т, при внесении только минеральных удобрений он равнялся 842 м3/т, а при внесении навоза, дефеката и минеральных удобрений он снизился до 716 м3/т, то есть уменьшился на 23,8%.

Рассматривая динамику содержания и расходования подвижных форм питательных веществ по периодам развития озимой пшеницы, можно отметить, что вариант с внесением 40 т/га навоза с 5 т/га дефеката на фоне М60?60К60во вРемя возобновления весенней вегетации достоверно способствовал более высокому накоплению нитратов в пахотном слое почвы по сравнению с контролем. Это преимущество отмечается и на других удобренных вариантах по сравнению с контролем (табл. 2).

При внесении органических, минеральных удобрений и мелиорантов также складывались наиболее благоприятные условия для питания растений фосфором и

п

калием: их количественное содержание в большинстве случаев определения достоверно превышало контрольный вариант.

Таблица 2. Содержание нитратного азота, подвижного фосфора и обменого калия в слое почвы 0-30 см в период возобновления весенней вегетации озимой пшеницы, мг/кг (2003-2005 гг.)

Вариант опыта N-N01 Р2О5 К1О

черный пар ознма* пшеница

Без удобрений (контроль) 12,8 74 157

МюРбоК«, 22,9 88 162

Ншмя, 40 т/га 19,4 108 218

Навоз, 40 т/га Карбонат кальция, 5*г/га ИбоРюК« 16,4 131 227

Карбонат е&лшкя, 3 т/га «даРвоК«, 20,5 148 200

Навоа, 40 т/га Дефегат, 5 т/г» МеоРбоКво 26,1 135 212

НСР0И 12,5 52 49

В течение вегетации озимой пшеницы содержание нитратного азота резко снизилось, а содержание подвижного фосфора и обменного калия — незначительно.

Внесение органических, минеральных удобрений и мелиорантов способствовали увеличению запасов минерального азота (нитратного и аммонийного) в метровом слое почвы. Так, в весенний период на варианте без внесения удобрений содержалось 287,6 кг/га, при внесении Н^Р^К^ минеральных удобрений запасы минерального азота повысились до 318,9 кг/га, при внесении навоза и минеральных удобрений они составили

12

335.3 кг/га, а при внесении навоза, мелиорантов и минеральных удобрений их количество достигло 406,5 —

440.4 кг/га.

Содержание обменного кальция в слое почвы 0-30 см а наших исследованиях в среднем за 2003 - 2005 годы по вариантам опыта колебалось от 25,1 до 30,5 мг-эквУ 100 г почвы, а обменного магния от 3,1 до 4,2 мг-экв./ 100 г почвы. Внесение кальцийсодержащих мелиорантов способствовало повышению содержания обменного кальция в слое почвы 0-30 см на 1,0-1,7 мг-экв./100 г почвы.

Аккумуляция микроэлементов и тяжелых металлов в почве. Внесенные мелиоранты в своем составе содержали: дефекат - цинка 9,4, меди 7,2, никеля 3,1, свинца 8,4, кадмия 0,3 мг/кг; карбонат кальция - цинка 24,2, меди 17,5, никеля 12,4, свинца 9,1 и кадмия 1,45 м г/кг. Незначительная часть металлов поступает с удобрениями.

Устойчивой закономерности в содержании подвижных микроэлементов и тяжелых металлов в зависимости от внесенных удобрений и мелиорантов нами не выявлено, а концентрация их в почве была в 3 — 7 раз ниже ПДК (табл. 3).

Таблица 3. Содержание подвижных микроэлементов и тяжелых металов в слое почвы 0-30 см в среднем за вегетацию озимой пшеницы 2002-2005 г.г., мг/кг почвы

Вариант опыта Цинк Медь Никель Кадмий Свинец

черный пар озимая пшеница

Без удобрений (контроль) 0,40 0,28 0fB9 0,17 1,26

H^soKso 0,44 0,31 0,95 0,17 1,23

Навоз. 40 т/га N«P«>!Cmi 0,43 034 0,89 0,17 1,28

Навоз, 40 т/га Карбонат кальция, 5 т/га N®PMKW 0,45 0,38 0,93 0,17 1,29

Карбонат кальция, 5 т/га NeoPfioK« 0,40 озз 0,85 0,17 1,29

Навоз, 40 т/п Дефемг, 5 т/го NeoPnoK« 0,46 0,34 0,88 0,17 U3

11ДК 23,0 3,0 4,0 3,0 6,0

Биологическая активность почвы в посевах озимой пшеницы. Выделение С02 из почвы, как одна из стадий круговорота углерода, служит обобщающим показателем темпов разложения органического вещества, интенсивности биологических процессов в почве и отражает уровень воспроизводства ее плодородия.

Нами установлено, что в среднем за три года за период вегетации озимой пшеницы на варианте без удобрений из почвы выделялось 197 мг/м2 в час углекислого газа. При внесении минеральных удобрений интенсивность выделения С02 из почвы увеличилась на 9,6%, при внесении 40 т/га навоза, 5 т/га карбоната кальция и М^Р^-на 15,7%, а при внесении навоза, дефеката и

минеральных удобрений - на 18,8%. Увеличение потока углекислого газа из почвы, вызванное внесением удобрений и мелиорантов, активизировало процессы фотосинтеза и, тем самым, способствовало повышению б иопродуктивности почвы.

Определение интенсивности разложения клетчатки в почве позволяет судить не только об активности цел-люлозоразлагающих микробиологических процессов, но и биогенности почвы в целом. Внесение минеральных удобрений не приводило к заметным изменениям в скорости разложения клетчатки. Применение органических удобрений в сочетании с минеральными повышало трансформацию целлюлозы в 5 раз по сравнению с контролем, при внесении карбоната кальция совместно с навозом и минеральными удобрениями, а также дефеката в совокупности с органическими и минеральными удобрениями интенсивность разложения клетчатки возрастала соответственно на 125 и 120% в сравнении с вариантом внесения только одних минеральных удобрений. Таким образом, наиболее интенсивно протекают микробиологические процессы в почве при внесении оргаио-минеральных удобрений и кальцийсодер-жащих мелиорантов.

Урожайность и качество зерна озимой пшеницы. Важным показателем при обосновании изучаемых факторов являются урожайность и качество полученной сельскохозяйственной продукции. Данные по урожай-

15

ности озимой пшеницы приведены в таблице 4.

Таблица 4. Урожайность озимой пшеницы в зависимости от различных уровней минерального питания за 2003-2005 г.п» т/га

Вари а) гг опыта (доза удобрений) Год Среднее заЗ года Отклонение от контроля

чераьгй пар озимая пшеница 2003 2004 2005 т/га %

Без удобрений (контроль) 2,70 3,52 3,70 3,31 - -

3,20 4,00 4,21 3,80 0,49 14,8

Навое, <10 т/га ^ЛКц 3,43 4,20 4,42 4,01 0,70 21,1

Навоз, 40 т/га Карбонат кальция,5 т/га ИбоРбоКбо 3,53 4,34 4,53 4,12 0,81 24,5

Карбонат кальция, 5т/га ЫбоР^оКбо 3.34 4,12 4,32 3,92 0,61 ]8,4

Навоз ,40 т/га Дефскот,5т/га МвоР^оКм 4,21 4,99 5,10 4,77 1,46 44,1

НСР^м 0,11 0,08 0,15 - -

Минимальная урожайность озимой пшеницы за годы исследований получена в 2003 г. Это объясняется неблагоприятными для этой культуры погодными условиями осеннего периода 2002 года. В сентябре выпало 87 мм осадков, а посев озимой пшеницы был проведен в конце третьей декады сентября. В зиму растения ушли слабо раскустившимися, что в дальнейшем отрицательно сказалось на величине урожайности озимой пшеницы.

В среднем за три года наибольшая урожайность зерна озимой пшеницы получена при внесении навоза, кар-

16

боната кальция и минеральных удобрений - 4,12 т/га и при внесении навоза, дефеката и минеральных удобрений — 4,77 т/га. Наиболее благоприятные условия для роста и развития растений озимой пшеницы сложились на последнем варианте, где прибавка урожайности по сравнению с контролем составила 44,1%. Одной из причин этого явились наиболее оптимальные условия для интенсификации микробиологических процессов, сложившиеся на данном варианте и способствовавшие улучшению пищевого режима почвы.

Таким образом, внесенные минеральные, органические удобрения как в сочетании с мелиорантами, так и без них, дали достоверную прибавку урожайности зерна озимой пшеницы, что обосновывает их рекомендацию для сельскохозяйственного производства.

Согласно статистической обработке экспериментальных данных, проведенной компьютером в программе 8ТАТ15Т1СА, нами установлено, что из 50 проанализированных факторов наиболее тесно выражена связь между урожайностью и 10 из них: суммой положительных температур, запасом продуктивной влаги в метровом слое в периоды колошения и уборки, содержанием азота и калия в почве в периоды возобновления весенней вегетации, колошения и уборки, а также некоторыми микроэлементами: магнием, цинком, медью.

Наряду с ростом урожайности повышение качества

17

полученной продукции является важнейшей задачей сельскохозяйственного производства. В наших исследованиях все варианты с применением удобрений способствовали повышению содержания белка в зерне озимой пшеницы на 0,7 — 1,6% в абсолютных единицах. Максимальный выход белка в среднем за 2003-2005 гт. составил на варианте 40 т/га навоза, 5 т/га дефеката совместно с М^К^ 7,33 ц/га, что больше контрольного варианта на 2,64 ц/га (на 56,3%). Применение удобрений и кальцийсодержащих мелиорантов способствовало повышению содержания азота в зерне озимой пшеницы на 0,33% в абсолютных единицах, и не способствовало накоплению нитратов более ПДК. Четкой закономерности в содержании Р205 и КгО в зерне в зависимости от удобрений и мелиорантов нами не установлено.

Внесенные удобрения и мелиоранты существенного влияния на содержание подвижных металлов в зерне озимой пшеницы не оказали: содержание свинца по вариантам опыта колебалось ог 0,14 до 0,19 мг/кг, меди - от 3,55 до 4,06 мг/кг, цинка - от 16,8 до 18,9 мг/кг, кадмия - от 0,014 до 0,020 мг/кг, что ниже ПДК в 2,6 - 5 раз.

Вынос макроэлементов с урожаем озимой пшеницы и коэффициенты использования их из удобрений.

Вынос элементов минерального питания озимой пшеницей в большей степени определялся величиной уро-

18

жайности и в меньшей степени их концентрацией в полученной продукции. Общий вынос элементов питания с основной и побочной продукцией озимой пшеницы в среднем затри года колебался по вариантам опыта: азота

— от 116,1 до 180,2 кг/га, фосфора - от 43,1 до 59,1 кг/ га, калия - от 93,9 до 126,2 кг/га, кальция - от 21,1 до 26,8 кг/га.

В наших исследованиях минимальные коэффициенты использования питательных веществ из удобрений отмечены на варианте с внесением только минеральных удобрений: азота- 13,2%, фосфора—7,6%, калия-5,0%, Внесение органических удобрений и мелиорантов способствовало повышению коэффициентов использования макроэлементов из удобрений. Максимальная их величина отмечена на варианте с внесением 40 т/га навоза, 5 т/га дефеката и И^Р^К^ минеральных удобрений: азота

- 66,4%, фосфора - 22,8%, калия - 14,4%, кальция -26,3%.

Биоэнергетическая н экономическая эффективность применения удобрений и мелиорантов под озимую пшеницу. Эффективность применения удобрений и мелиорантов при возделывании сельскохозяйственных культур можно определить путем вычисления экономических показателей, величины прибавки урожая, окупаемости одного килограмма действующего вещества удобрений, проведения биоэнергетической оценки освоения агротехнических приемов и др.

19

В последние годы в связи с резкими колебаниями цен на сельскохозяйственную продукцию, ГСМ, удобрения, пестициды и другие материальные средства для выявления эффективности изучаемых агротехнических факторов широкое применение нашла биоэнергетическая оценка освоения факторов интенсификации в сельскохозяйственном производстве. В результате проведенного анализа энергетической оценки технологий возделывания озимой пшеницы установлено, что все изученные варианты ее выращивания с применением удобрений и мелиорантов являются энергосберегающими и биоэнер-гетически эффективными, поскольку энергетический коэффициент превышает единицу (табл. 5).

Таблица 5. Биоэнергетическая оценка технологий

возделывания озимой пшеницы по пару

Вариант опыта (до» удобрений) 1 1 Выход энергии с урожаем Коэффициенты заертгоесхой эффектов ноет 1 I й * В 5 1 Л

чгр.чиЯ пар озямад лшешщ* § & ** М Е 1 И 1| 1 §"£ г,« 4 ** о рС или 41

Без удобрений (контрою) 3,31 13,4 54,4 136.1 2,96 7,19 5.5

НбоРжК^о 3,80 25,6 62,5 156^ 2.44 6,10 6.7

Навоз,4(№га Ий^лКа, 4,01 47,3 66,0 164,9 1.40 3,49 11,8

Наи»,40т/га Кар5оа»т НиР^оКм 4,12 «7,4 67,8 169,4 1,01 2,51 163

5т/ге

Карбонат кальках. №мР»Кео 1,92 45.7 64,5 16 и 1.41 3,53 11,6

Наваз,40т/га Дефект^ 4,77 67,9 78.5 196,2 1,16 2,£9 т

При интенсификации производства озимой пшеницы снижается коэффициент биоэнергетической эффективности, но при этом возрастает урожайность пшеницы, что позволяет рекомендовать эти приемы в сельскохозяйственное производство.

Анализ экономической эффективности применения минеральных, органических удобрений и кальцийсодер-жащих мелиорантов показал, что наиболее удачной системой удобрений под озимую пшеницу являются варианты с внесением только минеральных удобрений и вариант с внесением 40 т/га навоза, 5 т/га дефеката и МбоРбЛо (табл.6).

Таблица 6. Экономическая эффективность возделывания озимой пшеницы по

вариантам опыта

Вариант опыта (доза удобрений) Урожайность, т/г» Стоимость основной продукции, рубЛз Себестоимость, 1 т/руб Прибавка, руб/ге Уровень рснтибсль яоети, %

черный пар озимая пшеница

Без удобрений (контроль) 3,31 11254 655,3 9085 418,8

• ЫиРбсКбо 3,80 12920 1309,7 7953 159,8

Навоз, 40 т/га НаР^даК«, 4,01 13634 1928,9 5899 76,3

Навоз, 40 т/г» Карбонат кань-цнж. 5 т/га 4,12 Г40С8 2812,6 2420 20,9

Карбонат кальши. 5 т/га ЫмРдаКм 3,92 13328 2251,7 4501 51,0

Навоз,40 т/га Дефекат, 5 т/га 4,77 16218 2438,0 4589 , ....... 39,5

Максимальный уровень рентабельности получен в технологии возделывания озимой пшеницы с применением минеральных удобрений — 159,6%. При внесении

21

органических удобрений и мелиорантов уровень рентабельности несколько снижается, но при этом возрастает урожайность озимой пшеницы, что дает основание рекомендовать этот агротехнологический прием для сельскохозяйственного производства.

выводы

1. Минеральные, органические удобрения и кальций-содержащие соединения не оказали существенного влияния на динамику продуктивной влаги в период вегетации озимой пшеницы. Однако они обеспечили более экономное ее расходование и способствовали снижению коэффициента расхода влаги на тонну основной продукции на 70 - 224 м3, или на 7,4 - 23,8%.

2. Наблюдениями за динамикой макроэлементов в почве установлено, что от начала весенней вегетации озимой пшеницы к уборке содержание нитратного азота и обменного калия снижалось, а содержание подвижного фосфора было более стабильным.

3. Органические, минеральные и кальциисодержащие удобрения существенно улучшали пищевой режим почвы: практически во все сроки определения на удобренных вариантах отмечалось большее содержание макроэлементов, чем на варианте без внесения удобрений. В среднем за 3 года в период возобновления весенней вегетации озимой пшеницы при внесении 40 т/га навоза + 5 т/га дефеката + ЫедР60К60 в слое почвы 0 - 30 см содержалось нитратного азота 26,1 мг/кг почвы, что превышало контрольный вариант на 13,3 мг/кг почвы при НСР095, равной 12,5 мг/кг почвы. В этот же период увеличение содержания подвижного фосфора отмечалось достоверно при внесении под озимую пшеницу 40

т/га навоза и Ы60Р60К60 (разница составила 40 мг/кг почвы) и 40 т/га навоза + 5 т/га дефеката + К60Р60К60 (разница составила 52 мг/кг почвы при НСР095, равной 38 мг/кг почвы),

В среднем за вегетацию озимой пшеницы внесенные удобрения повысили содержание нитратного азота в слое почвы 0-30 см на 16,4 - 45,9%, подвижного фосфора - на 24,0 - 50,5%, обменного калия - на 15,6 -29,3%.

4. Внесение навоза, минеральных удобрений и мелиорантов существенно повышало запасы минерального азота в метровом слое почвы. Так, в среднем за 2002 -2004 г.г. на этих вариантах количество минерального азота в слое почвы 0—100 см составило 406,5 - 440,4 кг/га, что выше, чем на контрольном варианте на 41,1 ~

53,1%.

5. Определение содержания обменных кальция и магния в почве показало, что между этими элементами существует обратная зависимость: введенные в ППК катионы Са2* оказали антагонистическое действие на катионы .

В среднем за три года внесение карбоната кальция и дефеката в дозе 5 т/га повысило содержание обменного кальция на 1,4 — 1,7 мг-экв/100 г почвы. В большинстве случаев определения это превышение было достоверным.

6. Применение удобрений повышает общую биоген-

24

ность чернозема обыкновенного, оптимизирует структуру микробоценоза, в которой увеличивается доля микроорганизмов, разрушающих свежие органические остатки. Минеральные удобрения способствовали увеличению выделения углекислоты из почвы на 9,6%, а ор-гано-минеральные удобрения в сочетании с мелиорантами - на И ,7 - 18,8%.Виесенный навоз в дозе 40 т/га в сочетании сК60РдаКб0 способствовал увеличению интенсивности накопления аминокислот на 50,5%, а с добавлением 5 т/га дефеката - на 73,2%.

7. Органо-минеральные удобрения в сочетании с каль-цийсодержащими мелиорантами способствуют активизации минерализационных процессов, а также создают благоприятные условия для гумификации органического вещества. При их внесении в среднем за 3 года содержание гумуса в слое почвы 0 — 30 см увеличилось на 0,12 - 0,20% (в абсолютных единицах). Наиболее интенсивно протекали процессы гумусообразования при внесении 40 т/га навоза + 5 т/га дефеката + КГ>()Р60К№.

8. В черноземе обыкновенном в слое 0 — 30 см в наибольшем количестве из микроэлементов содержатся медь и цинк — 0,3-0,5 мг/кг почвы. Из тяжелых металлов — свинец - 1,23 - 1,26 мг/кг почвы. Внесение органических, минеральных удобрений, карбоната кальция и дефеката на содержание подвижных тяжелых металлов (свинец, кадмий, никель) как в почве, так и в зерне

влияния не оказало: их концентрация была в 3 — 7 раз

74

меньше ПДК. Это объясняется незначительным их поступлением в почву и высокой буферной способностью черноземных почв.

9. Учет урожая озимой пшеницы подтвердил высокую эффективность применения удобрений и мелиорантов. В среднем за три года прибавка урожайности составила 0,49-1,46 т/га, или 14,8-44,1%.

10. Применение мелиорантов и удобрений повышало качество основной продукции и не приводило к накоплению нитратов в зерне и соломе выше ПДК. На содержание белка и клейковины оказывали влияние не только удобрения и мелиоранты, а также погодные условия, сложившиеся в годы проведения исследований. В более засушливых условиях 2003 г. отмечается максимальное содержание белка - 15,6-17,2%, во влажные годы происходило его снижение на 1,3-2,4%. Наибольшее содержание клейковины отмечено на вариантах с внесением 40 т/га навоза на фоне КМР60К60 и кальций-содержащих мелиорантов. Оно составило 30,6-31,0%, что выше контрольного варианта на 10, Ы 1,0%.

В среднем за 2003 - 2005 г.г. максимальный выход белка зерна озимой пшеницы составил при внесении 40 т/га навоза + 5 т/га дефеката +>160РЫ)К — 7,33 ц/га, что больше контрольного варианта на 2,64 ц/га (56,3%),

11. Вынос урожаем озимой пшеницы азота, фосфора, калия и кальция зависел от доз, вида удобрений, величины урожая и содержания питательных веществ в

26

основной и побочной продукции. Вынос азота по вариантам опыта колебался от И 6,1 до 180,2 кг/га, фосфора - от 43,1 до 59,1 кг/га, калия - от 93,9 до 126,2 кг/га, кальция - от 23,1 до 26,8 кг/га. Коэффициенты использования питательных веществ из удобрений составили: по азоту - 13,2-66,4%, по фосфору - 7,6-22,8%, по калию — 5,0-14,4%, кальцию 12,9-26,3%.

12. Анализ биоэнергетической и экономической эффективности применения органических, минеральных удобрений и кальцийсодержащих мелиорантов показал, что наиболее приемлемой системой удобрений под озимую пшеницу является внесение М60Р60К60, которое существенно повлияло на повышение энергетической эффективности данного варианта, имеющего коэффициенты»! ^2,44 иг|2=6,10 и самые высокие показатели приращения энергии. Перспективны также варианты с внесением 5 т/га карбоната кальция с Ы^Р^К^ и 40 т/га навоза с И№Р60К()0 которые характеризуются средними значениями показателей биоэнергетической оценки из всех исследуемых вариантов.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. С целью улучшения физико-химических свойств чернозема обыкновенного следует применять кальцийсодержа-шие мелиоранты в дозе 5 т/га.

2. При возделывании озимой пшеницы по черному пару в условиях юго-востока ЦЧЗ рекомендуется вносить оргаио-минеральные удобрения в сочетании с мелиорантами (40 т/ га навоза + 5 т/га дефеката + N^P^K^,), при этом урожайность зерна увеличивается на 44,1%, а выход белка составляет 7,33 ц/га, что выше варианта без удобрений на 56,3%.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ:

1. Покудин Г.П. Влияние удобрений и мелиорантов на биологическую активность почвы / Г.П.Покудип, О. А .Богатых / / Земледелие. - 2007.-№3,- С.16-17.

Публикации в других изданиях

2. Богатых O.A. Урожайность озимой пшеницы на различных уровнях минерального питания/ О.А.Богатых, Е.А.Б огатых//Вклад молодых ученых в решение проблем аграрной науки: Материалы межрегиои. иауч.-практ. конф,-молодых ученых.-Воронеж, 2005.-4.II. - С.47-48

3. Богатых O.A. Влияние комплексного применения удобрении под озимой пшеницей на выделение углекислоты / О.А.Богатых, Е.А.Б огатых // Сорта полевых культур в системе агролакдшафгшого земледелия (селекция, семеноводство, технологии их возделывать): Магг. Территор, коорди-нац. совета. - Каменная Степь.-2006.-С.91-92.

Подписало к печати 4.10-2007 г. Печать офсетная. Бумага офсетная. Объем 1,0 н. л. Тираж 100 экз. Заказ № 1791. Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленного оригинал-макета в ГУН ВО «Бутурлинойская типография». 397500 г. Бутурлиновка, Воронежская обл.. ул, Ленина, 55а