Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Оптимизация применения удобрений и других агрохимикатов при биологизации земледелия в Центральном Нечерноземье

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация применения удобрений и других агрохимикатов при биологизации земледелия в Центральном Нечерноземье"

<£>

На правах рукописи

•ч

*** Гордеев Сря! Анатольевич

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ И ДРУГИХ АГРОХИМИКАТОВ ПРИ БИОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ В ЦЕНТРАЛЬНОМ НЕЧЕРНОЗЕМЬЕ

Сиеця&льность 06.01.04 - агрохяияя

Автореферат на сояссакне учено! степени гандядата сельскохозяйственных наук

Москва, 199?

Работа выполнена во Всероссийском иаучио-исследовательск институте удобрение и .агропочвоведени* им. Д.В. Прянмпникова 199« - 1997 гг.

Научный руководитель - академик РАСХН, доктор, биологических

наук, профессор В.ф.Ладонин.

Консультант - к-т с.-х. наук, доцент С.М.Выагвн.

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук, ^ А. А. Завалин, кандидат

сельскохозяйственных наук, К. В. Дейков

Ведущее учреждение - Смоленский научно-исследовательский институт сельского хозяйства.

Защита состоите« '¿О " /Я €^Я 1997

/О

заседании диссертационного совета Всероссийского научно-иссле вательского института Удобрений и арропочвоведения им. Д.Н.П нивникова по адресу: 127530, г. Москва, ул. Прянииникова, ВИУА.

Автореферат разослан *73С^Я 1997

г

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Л.П.Волле&д-

ОБЩАЯ ХАРЛКТЕРПСТЖЛ РАБОТЫ

Интересы экономики и экологии, особенно

а нынешний период реформирования России,- требуют расширения исследований по оптимизации применэния удобрений и других агрохиыикатов в рамках адаптявно-ландиафтных систем земледелия биологической направленности о целях получения экологически безопасной продукции, разработки экономически выгодных технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

Нарушение баланса питательных веществ в земледелии ведет не только к уменьшении производства продукции и ухудаению ее качества, но и к снижению устойчивости агроландшафтов. В этой связи, наряду с ландяафтним подходом к использованию удобрений, необходимо учитывать эффект кх взаимодействия с другими элементами и звеньями систем земледелия - обработкой почвы, севооборотом, комплексом средств защиты растений от вредных организмов. Этим достигается оптимизация применения средств химизация в системах земледелия, а следовательно я .их вкологизация.

Вместе с тем,- эти вахнейине для современного земледелия вопросы исследованы далеко не достаточно. К настоящему времени нет четких рекомендаций производству относительно биологизацни земледелия в условиях перехода г рыночным отнеиениям. Сравнительно немногие технологии возделывания полерих культур имеют экспериментальное обоснование и построены с учетом системных связей. В основном же они слохклиеь путем беспорядочного наложения новых приемов на традиционную агротехнику. Это является причиной экономических издержек а неблагоприятных экологических противоречий, особенно при использовании средств химизации земледелия.

явилось выяснение возможностей производства необходимого объема экологически безопасной п экономически выгодной продукции зеале-делня в условиях Центрального Нечерноземья я поиск соответствующих этой цели агротехнических мероприятий, основанных на оптимизации прнменепял средств химизации И различных способов обработки почвы и севообороте. ,

' 1. Изучить эффективность различиях экологически и экономически целесообразных направлений главных звеньев систем земледелия. (систем удобрений, защиты растений и обработки почвы п звене сепооборота);

Основной целью исследований

2. Исследовать в целях оптимизации действие различных уровней химизации (минимального с локальным внесением минеральных удобрений, умеренного и интенсивного) в сравнении с органической системой удобрений на фоне разноглубинной обработки почвы в звене полевого севооборота на урожай и его качество, агрохимические, агрофизические и биологические свойства почвы, засоренность посевов и поражеиность культур болезнями . и вредителями;

3. Выяснить изменение содержанияЛ тяжелых металлов и остатков пестицидов в почве и растениях при применении различных уровней химизации в сочетании с другими элементами системы земледелия;

4. Дать энергетическую оценку различных уровней химизации при совершенствовании системы земледелия в направлении ее биоло-гизации.

Научная новизна. Впервые на дерново-подзолистых почвах Центрального Яечерноэемья в звене полевого севооборота установлена возможность применения экономически и экологически оправданных основных элементов системы земледелия (удобрения, защита растений и обработка почвы) биологической направленности, ' не снижающих плодородия почвы, продуктивности севооборота и обеспечивающих получение качественной продукции.

^Определены оптимальные дозы минеральных удобрений м средств защиты растений на фоне ранее не изученных в подобных исследованиях вспаики с одновременным делепанием и чизелевания с дискованием, направленных на создание мощного .корнеобит&емого слоя, не уступающие по своей экологической целесообразности органическому земледелию. Это подтверждено исследованиями качества продукции, в том числе хлебопекарных свойств зерна озимой пшеницы, содержания в продукций к в почве тяжелых металлов, остатков пестицидов и нитратов, состояния биологического комплекса почвы, ее агрохимических и агрофизических свойств, развития вредных организмов в посевах сельскохозяйственных культур. Дана энергетическая оценка перспективных направлений оптимизации применения агрохимикетов.

Практическая значимость работы. Оптимииация доз и соотнопс-ний средств химизации земледелия в сочетании с почаоуглубляющими обработками в звено полевого севооборота ячмень-многолетние тра-вы-озниая пшеница позволяет получать на дсрново-подзолистих почвах Центрального Нечерноземья экологически безопасную и экономически оправданную продукцию. Низкий и умеренный уровни химизации, включающие невысокие дозы минеральных удобрений ^38^28^28 локально и N53, Р,(э, К43 вразброс в среднем за год) и

минимальные из рекомендованных для интенсивных'технологий норн пестицидов, на фоне обычной, вспашки на 20-22 см с одновременным щелеванием подпахотного слоя почвы' до 35 си обеспечили продуктивность зеена севооборота 50,1-511.1 Ц/га зерновых единиц, что всего лишь на 11-95 нихе интенсивного варианта (^д5Р75К75 и максимальные из рекомендуемых для производства нормы пестицидов). Оплата 1 кг действующего веществу удобрения при этом составила 15,2; 10,7 и 6,6 зерновых единиц соответственно. Оптимальны данные системы и с энергетической точки зрения. Энергетический коэффициент низкого и умеренного уровней химизации составил соответственно 3,24 и 3,26, против 3,10 интенсивной и 2,54 органической систем.

Чнзеленанне и щелевание подпахотного слоя в сочетании с умеренными и низким» дозами сре'дств химизации, а также навозом, способствуют более интенсивному окультуриванию корнеобитоемого слоя дерново-подэолнетой почвы, оптимизации ее агрохимических, агрофизических и биологических свойств.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из оос-■дения, 6 глав, выводов и предложений по использовании - результатов исследований. Работа .чзлоюна на 161 странице машинописного текста, содержит 36 таблиц, 8 рисунхов, 3 приложения. Список литературы включает 151 наименование, в том числе 32 - зарубежных авторов.

Диссертационная работа выполнена в лаборатории комплексного применения средств химизации ВИУА в соответствии с научно-тена-тнчесхим планом института по Государственной комплексной программе повышения плодородия почв России.

УСДОЕМ Н МЕТОДКХА ШХЭВЕДЕЗЯЯ ПССЛВДОВАПНЙ

Полевые исследования проведены на опытном поле Смоленского сельскохозяйственного института в Смоленском районе Смоленской области, лабораторные - в ВИУА. Почва опытного участка дерново-подзолистая средиесуглинистая с мощностью пахотного слоя 1822 с*. Исходная агрохнмич«ская характеристика почвы следующая: гумус - 1,96 1, Р2°5 Кирсанову) - 177 иг/кг, К^О (по

Кирсанову) - 220 иг/кг, гидролитичгская кислотность - 2,8 ш— экв. на ¡00 г почеи, сумма обменных основами* - 15 мг-экв. на 100 г почвы, степень насыщенности осноьамяяиц - 78,4 X.

Стационарный двухфакторный сайт (3x4) заложен методом расцепленных блоков а ■четырехкратном повторении в 1991 году. Площадь делянки 1 порядка 302,4 а2 (7x43,2 м); учетной - 176 н~ (5x35,2 и); 2 порядка - 75,Й я2 (7x10,8 м); учетной - 44 а2

(5x8,8 м). Схем! опыта включает три варианта обработки почвы (вспашка на 20-22 си; вспашка на 20-22 см с одновременным щелеваннеы на 35 см; чизелевание на 35 см с дискованием на Юг12 см) и четыре уровня химизации (таблица 1). Абсолютный контроль (без применения удобрений и химических средств эациты растений) в схему опыта не вводили из-за усложнения и удорожания длительного опыта. Контролем слухит вариант с внесением навоза.

Минеральные удобрения вносили в форме нитрофоски, обработка пестицидами на минимальном к умеренном фонах проводилась наименьшими из рекомендуемых норм, на интенсивном - максимальными рекомендуемыми нормами, на органическом варианте химические сродства защиты растений не применялись. Чередование культур в севообороте: 1991 - ячмень; 1992 - гречиха; 1993 - горохо-овсяная смесь; 1994 - ячмень с подсевом клевера лугового; 1995 -клевер луговой; 1996 - озимая пшеница. Нами проводились наблюдения и исследования в 1994-1996 годах в центральном звене севооборота: ячмень-клевер луговой-озимая пшеница.

Методы исследования агрохимических, агрофизических и биологических свойств почвы общепринятые. Химический состав культурных растений м сорной растительности определяли методом инфракрасной спектрофотометрин на скоростном анализаторе кормов N111-4250. Фоновые значения, валового содержания тяхелых металлов в почве опытного участка приведены по данным ИМГРЭ. Валовое содержание тяжелых металлов в почвенных образцах определяли количественным спектральным методом на прибор« ДФС-36 в 1991 году в спектральной лаборатории ГИГХСа,. в 1994 и 1995 годах - в лаборатория массовых анализов ВИУА. Для определения химических элементов в подвижной форме использовалась ацетатно-буферная вытяжка, которая затем анализировалась на ДФС-36. Статистическую обработку полученных в полевом опыте результатов проводили методом дисперсионного анализа по Доспехову, энергетическую оценку -.по Базарову к Глинке (1983).

резу-вьтатн исследован*» Прояухтжвиость * качество культур эвена волевого севооборота

Результаты исследований показывают возможность и целесообразность использования средств химизации в системах земледелия Нечерноземной зоны экологической направленности. Так, органический вариант был примерно равен продуктивности минимального варианта в среднем за 3 года по фону со вспапками и лишь на 8Х превосходил его при чиэелеваниа с дискованием (табл.2). Умеренный уровень химизация (эквивалент навозу по сумме ИРК) был примерно

Таблица 1.

Схема применения средств химизации в опыте

Уровни хи-шпации Ячмень, 1994 г. Клевер, 1995 г. Оз. пшешща, 1996 г. Сумма ЫРК

Минимальный*** К'зсРмКю лок.* фуидазол 50% . с.п., 2 кг/г, 0,2 кг/га 2М-4ХМ, 80% с.п. 2,0 кг/га децис 2,5% х.э. 0,5 л/га** КГ15Р,5К15 Ы+оР^алок.+Кзо в пода, фуидазол 50% с.п. 2 кг/г, 0,2 кг/га; 2,4-ДА 40% в.к. 1,5 кг/га децис 2,5% к.э. 0,5 а/га МшРкК«

Умеренный фуидазол 50% с.п., 2 кг/г, 0,4 кг/га 2М-4ХМ, 80% с.п. 2,5 кг/га децис 2,5% к.э. 0,5 л/га** ИлРгзКгз ХдаРбвКго+Кзз в подк. фуидазол 50% с.п. 2 кг/г, 0.4 кг/га; 2,4-ДА 40% в .к. 2,0 кг/га; децис 2,5%к.э. 0,5 л/га Кг5зР128К|

Интенсивный МооРроКоб фундачол 50% с.п.,3 кг/г, 0,6 кг/га 2М-4ХМ, • 80% с.п. 3,3 кг/га децис 2,5% к.э. 0,5 л/га** К9оР>оК9-5+К'6о в ПОДК. фундачол 50% с.п. 3 кг/г, 0,6 кг/га; 2,4-ДА 40% в.к. 2,5 кг/га; децис 2,5% к.э. 0,5 л/га

Органический 30 т/г а полуперепревшего навоза

*) Минеральные удобрения вносились п форме нитрофоски и аммиачной се.штры (в по;скоршгу)-

**) Дозы вссх пестицидов приведены по препарату.

***) Нитрофоска 1.нл'.;на доха-чьио, иа остальных вариантах вразброс.

Таблица 2.

Урожайность культур в звене севооборота, ц/ га черновых единиц

Варианты опыта Ячмень (зерно), 1994 г. KneBqi (сено), 1995 г. Оз .пшеница (черно), 1996 г. Среднее Оплата 1 кг

Обработка Уровни хими- и/га % к орга- ц/га % к орга- ц/га % к органи- ц/га % к органи- NPK

почвы зации ническому ническому ческому ческому з.ед.

1 i - 2 3 4 ^ 6 7 8 9 . 10 11

ОСычцзя Минимальный 41,3 107 59.2 90 Mi.5 103 46,3 98 ' 15,2,

вспашка Умеренный 41,1 106 61,8 93 -10.4 108 47,8 101 10,7

Интенсивный 46.9 122 65,9 ' 100 43.2 116 52,0 ПО 6,6

Органический 38,6 100 об: i 100 .37,4 100 47,4 100 10,6

Вспашка с Минимальный 43,7 110 65,1 90 41,6 108 50,1 100 16,5

щелеванпем Уморенный 44,1 111 66,6 . 92 43,1 112 51,3 102 11,4

Интенсивный 49,0 123 72,4 100 47.5 124 56,3 112 7,1

Органический 39,7 100 72,4 38,4 100 50,2 100 11,2

Дискование Минимальный 40,3 98 61,6 84 40,8 103 47,9 92 15,8

+ чпчеле- Умеренный 4 ' 4 106 67,5 90 4?. 5 107 ' 51,1 98 ' 11,4

ваниг Интенсивный 46,6 113 71.2 95 46.2 116 54,7 105 6,9

Органический 41,1 100 74,9 100 39.8 100 51,9 100 11,6

НСРо.51 Обработка, ц 4,6 5,6 1.6 3,9

НСРо.5» Уровни химп- 2,9 4.5 1,7 3,0'

чацин. ц

равен органическому варианту по всем способам обработки почвы в среднем по звену севооборота и существенно превышал его по зерновым культурам.

Изучаемые способы почвоуглубления способствовали повышению эффективности органических удобрений, особенно чизелевание. Урожайность ячменя на органическом ь.-рнанте при вспашке с щслспани-ем была выше, чем при обычной вспнмке, на 2,8%, -а при чизелева-нии с дискованием - на 6,5%, клевера - соответственно на 9,5 и 11,3%, озимой пшеницы - на 2,7™ и 10,6%. Наиболее сильно отзывается на почиоуглубление клевер. ч

Вместе с тем изучаемые способы обработки почвы в среднем по уровням химизации по влиянию на продуктивность культур отличаются незначительно. Урожаи несколько т,ппс по вспашке с одновременным щелеваниеы и по чизелеваниго по сравнению с обычной вспашкой.

Суммарный эффект изучаемых вариантов опыта хорошо просматривается при анализе окупаемости элементов питания. Оплата удобрений урожаем подсчитана в среднем по звену севооборота. Ме-то-■дика и доля участия удобрений в прибавке урожая взяты у Ефановой ( 1996), проводив-лей исследования в бывшем Смоленском филиале ВИУА в условиях, близких п нашнм. Наибольшая окупаемость (15,216,5 з.ед. на 1 кг д.в. МРК) получена при минимальном уровне химизации, существенно ниже (10,7-11,4 з.ед.) - при умеренном, и наиболее низкая (6,6-7,1 з.ед.) - при интенсивном. Оплата органического фона, рассчитанная на кг МРК, содержащихся во внесенном навозе, практически равна (10,6-11,6 з.ед.) эквивалентному по МРК уровню химизации. Важно отметить, что по вспаязке с щелепанием в среднем по вариантам химизации окупаемость элементов питания несколько выше, чем по двум другим способам обработки почвы.

Прибавка урожая зерна ячменя существенна по в-ссм уровням химизации при НСГд <;'' = 2,9 ц. Виды обработки почвы мало влияют на урожай ячменя при НСРП = 4,6 ц, прибавки урожая ни на одном варианте не оказались суще ственнымн. На клевере прибавка урожая существенна как по уровням химизации ИСРр = 4,5 ц,

так и по гидам обработки почвы ЧСРд 5' = 5,6 ц. Прибавка урожая зерна озимой пкеницы также существенна как по уровням химизации - НСРд = 1,7 ц, так и по обработкам почвы - НСР0 5' = 1,6 ц.

В связи с изучение« различных путей биологнзации земледелия большую значимость приобретает исследование качественных показателей урожая. Их повышение является основной целью и интенсивного, и альтернативных направлений земледелия. По результатам наших исследований различные уровни химизации и их сочетания с

почвоуглубляющими обработками почвы по-разному сказываются на показателях качества растениеводческой продукции (табл.3). Содержание сирого протеина в зерне ячменя и озимой пшеницы на фоне обычной вспашки и вспашки с щелсваннем выше там, где больше вносилось минеральных удобрений. И& фоне чизелевания с дискованием содержание протеина при локальном внесении малых доз минеральных удобрений и по навозу приближается к интенсивному фону. Это, вероятно, связано с большей миграцией минерального азота в нижние горизонты сильно взрыхленной до глубины 35-40 см почвы на вариантах с большими его дозами.

Интересны результаты анализа содержания в зерне отдельных биогенных химических элементов. Серы больше содержится на пари-антах умеренной химизации по всем видам' обработки почвы. По содержанию кальция и магния . существенных различий не наблюдается, фосфора несколько меньше накапливается в зерне ячменя и озимой пшеницы на органическом и минимальном фонах при вспашках и несколько больше на органическом фоне при глубоком рыхлении без оборота пласта. Калия явно меньше содержится при выращивании зерновых культур на-органическоы фоне по сравнению с интенсивным и умеренным уровнями химизации. Меди, наоборот, больше обнаружено в зерне при внесении навоза. По содержанию цинка выделяется интенсивный вариант по чизелеванию (38,4 мг/кг), в то время как на остальных вариантах этого элемента содержится 30,534,5 мг/кг. Марганца по вспашкам больше накапливалось в зерне на органическом фоне, по чизелеванию - меньше, чем на испытываемых уровнях химизации.

При определении хлебопекарных качеств зерна озимой пшеницы установлены существенные различия в зависимости от уровней химизации. В среднем по вариантам обработки наиболее высокой натурой зерна отличались варианты с внесением навоза без применения пестицидов - 769 г/л '(3 класс) и локальным внесением минимальных доз NPK - 755 г/л (4 класс). При более высоких уровнях химизации этот показатель снижался.

Высокой стекловидностью (свыше 50%) выделяются органический и интенсивный фоны, а-также вариант с локальным внесением NTK. По массе клейковины лучшим оказался вариант с минимальной химизацией - 29%. По остальным вариантам этот показатель окапался ниже - 25-26%.

• Не менее важными являются данные кормовых достоинств зеленой массы клевера. Сырого протеина в ней содержалось больше на интенсивном уровне химизации по веем способам обработки. Однако минимальный и умеренный фоны по содержанию сырого протеина приближаются к интенсивному. Сырой клетчатки в первом

Таблица 3.

Химический состав зерна ячменя и ошмои пшеницы (массовая доля в % на сухое вещество к мь'кг сухого пещесгпа)

('брабо!- | Уровни ка почвы | химшацни Сырой! Крах- I !';05, ироте- ! мал, % % пн, % | К;0, % Сырая зола, Сырая клеша тка. % Си, мг/кг Мп, мг/кг Са. % 8,% 2п, мг/кг Мё. '/О Со, мг/кг

1 | 2 3 4 5 6 7 8 | 9 10 11 12 13 14 15

Обычная ■ вспашка Минимальный 10,2 46,3 0,36 0,37 0,30 2,79 12,88 7.52 9.6 0,14 0,06 3,6 0,11 -

0,53 2,45 7,4 8,68 59,67 - - 40,15 - 0,14

Умеренный 8,7 - 0.37 0,37 0,39 0,52 2,43 12,94 7,26 8,65 13.6 0,13 0,09 32,3 0,12 -

10.2 44,8 2,4 ' 8,1 59,62 - - 40,26 - 0,14

Интенсивный 9,4 - 0,38 0,45 0,54 2,29 12,45 7,94 14,9 0,13 0,07 33,6 42,25 0,11 -

10,4 44,2 0^36 2.5 8,7 8,62 59,63 - - - ■ 0,14

Органический 7,5 0.37 0,35 0.33 2,67 13,19 9,38 24,0 0,14 0,08 32,6 0,11 -

10,2 51,9 0,36 1,9 8,2 9.71 59,34 - - 41,87 - 0,16

Вспашка с шс.и'ва-мием Минимальный 9,2 10.2 __ -44,1 0,38 0,38 2.56 12,59 8,41 8,67 22,9 59,68 0,12 0,14 32.'. 40,17 0,13 -

0,36 0,56 2,5 8.2 - - - 0,14

Ум.-роннмй 9,7 10,3 - 0,38 0,47_ 0,54 2.47 11.73 4,55 27.5 59,64 _0,15_ 0,20 31,6 38,83 0,13 -

45,0 0.35 2,5 8,3 8,35 - - 0,13

Таблица 3 (продолжение).

1 2 3 ' 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Интенсивный 9.4 | 0,38 0,46 2.50 12,21 5,92 27,9 0,13 0,11 32,7 0,12

10,3 46,1 0,35 0,54 2,4 8,1 8,55 59,88 • - 42,10 ■ - .0,13

Органический 7,8 - 0,36 0,27 2,57 13,63 8,18 30,3 0,16 0,14 34,5 0,11

10.3 51.6 0,34 0,41 2,1 7,9 9,32 59.59 - - 40,33 - 0,15

Дискова- Минимальный 8,5 - 0,36 0,26 2.22 11.52 7.41 34,7 0,12 0,16 31,9 0,13 -

ние + 10,3 45,4 0,37 0,55 2,5 • 7,3 8.60 59,66 - - 41,46 - 0,14

чизеле- Умеренный 7.5 - 0,35 0,51 2,77 12.21 5,67 22,7 0,14 0,15 33,3 0,11

ванне 10,2 43.0 0,37 0,53 2,6 8,2 8,74 59,56 - - 38,73 - 0,14

Интенсивный 8,4 - 0,36 0,47 2.61 12,64 5,80 26,3 0,14 0,09 38,4 0,11

10,2 46,3 0,37 0,51 ,, 7,8 8,87 59,46 - - 42,02 - 0,14

Органический 8.3 - 0,38 г0,44 2.52 i:\22 7,93 19,7 0,13 0,10 30,5 0,11 -

10,3 50,5 0,39 0,39 ы 7,2 9,88 59,45 • - 40,89 - 0,15

Примечание: в знаменателе показатели зерна озимой пшеницы.

укосе, наоборот, при интенсивной химизации содержится меньше. По этому фону больше обнаружено нитратного азота на вариантах со вспашками, а в варианте с чизелеванием' самое высокое содержание N03 отмечено на органическом фоне. Это объясняется, по-видимому, повышенным содержанием азотных соединений а корнеобитаемой зоне при сплошной глубокой безотвальной обработке, обусловленным активной минерализацией органического вещества. •

В то же время на фоне обычной вспашки на 20-22 см в среднем по уровням химизации нитратов в зеленой массе клевера накапливаете:.' больше, чем при почвоуглубляющлх обработках. Так, на вспашке в среднем за летнюю вегетацию было 156 мг/кг N0^, на вспапке с целеваппем - 123 мг/кг, на дисковании с чизелеванием -133 мг/кг. Скорее всего это связано с тем, что при почвоуглублении улучшаются условия питания растений, и нитраты интенсивнее используются растениями в процессах синтеза.

Из уровней химизации выделяется высокой концентрацией нитратов в зеленой массе клевера интенсивный фон. В этом случае, в среднем за летний период вегетации содержание КО^ составило -¡61 •мг/кг, по минимальному уровню - 135, умеренному - 126, по биологическому фону - 128 мг N03 на кг зеленой массы клевера. Ни в одном из вариантов не обнаружено превышение ПДК.

Таким образом, на улучшении качественных показателей урожая испытываемых культур сказалось применение умеренного и минимального уровней химизации, а также органических удобрений (без средств химизации). На этих вариантах на фоне глубокой безотвальной обработки содержание сырого протеина п зерне ячменя и озимой пшеницы, в зеленой массе клевера примерно такое же, как и при интенсивном уроене химизации. Не хуже, а по отдельным культурам и обработкам даже лучше показатели содержания крахмала, кальция, магния и марганца.

Блияние различных уровней химизации н разноглубинной обработки на агрохимические, агрофизические и биологические свойства почни

Важиейней составной частью лочпи является органическое вещество. Использование приемов почвоуглубления способствует окульту! ипашш корнеобитаемого слоя почвы. Если по обычной вспашке содержание гумуса в среднем по уровняй химизации в слое 0-20 см'составило 1,67", ц слое 20-40 см - 1,35%, то по вспашке с щелеваннем - 1,71 и 1,43%, а по дискованию с чизелеванием -1,80 и 1,56» соответственно. То есть содержание гумуса в подп а.\м гном слое при почпоуг л.»б7епии существенно прсы-гачет его исходное содержание (тайл.-1).

Изменение агрохимических елеЛств почпы (» средигм за 1994-199'/ года»)

Таблица 4.

Обрабогка | Уровни Гумус, % рН(к<1) Г^О?, мг/кт КгО. мг/кг

почвы ) линяашш 0-20 20-40 0-20 20-40 0-20 20-40 0-20 20-40

ООычняя 1 Минимальный 1,65- 1,36 5,98 5,96 . !6(> 140 211 148

вспашка ¡Умеренный 1,64 1,36 5.77 5.74 1X1 146 215 154

] ИНТС.ЧСИГ.ПЬШ 1,68 1,35 5,85 . 5,73 170 248 188

| Орган',пагий 1,73 1,32 6.09 5,98 163 138 182 ' 147 ,

Вспашка с ! Мшшмалънмп 1,70 1,45 • 5,94 и 5Л. 166 141 209 157

щолевлнием |УмереиныГ| 1,66 1.47 5,78 5,70 167 151 215 161

¡Птгеиеняный 1,70 1,49 5,77 5,7 2 208 177 249 192

! Органический 1,76 1.52 - 6,22 6.13 164 149 183 165

ДнсК1>г.:чше+ ^Минимальный 1.79 1.52 * 6,05 5,XI 1ХЧ 160 226 166

чнчелеванпс [Ум».~у>ишый 1.78 1.57 _5 _ 5,78 188 166 223 175

1 Интенснг-ный 1,7л .,54 5,8, 219 196 269 196

| Органический 1,86 6 28 615 169 158 186 168

Поодлог содержание, 1991 г. 1.06 1.37 6.2») 6,00 177 143 220 142

На органическом фоне в среднем по обработкам и пахотном слое гумуса было 1,785, на интенсивном - 1,72", ча умеренном -1,69%, минимальном - 1,71%. В подпахотном слое содер.т.анас гумуса по этим вариантам отличается незначительно.

На реакцию почпенного раствора наибольпее положительно« влияние оказали органические удобрения, особенно в сочетании с почвоуглублягсекки обработками. На фоне обычно» вспаакн рК пахотного слоя органического варианта л ре г ют а л-г р!! интенсивного уровня на 0,24, на фоне вспаски с щелеаанием - на 0,4 5 н на фоне чизелевания с дискованием - на 0,35, в подпахотном слое - соответственно на 0,21, 0,41 и 0,26. Следовательно, б отношении этого важного показателя наиболее благоприятный оказалось сочетание органической системы удобрения и рыхления подпахотного слоя почвы вспаакой с одновременный щелезаяием. Локальное внесение пониженных доз минеральных удобрений такле способствовало снижению кислотности, хотя и незначительному. Б среднем за 3 года рН составила в слое 0-20 см 5,99, а в слое 2040 см - 5,59, что. выше, чей по интенсивному уровню химизации соответственно на 0,14 и 0,11.

Содержание фосфора заметно снизилось на органическом ^о,;?, причем сильнее при обычной вспашке, и по .минимальному уровню химизации, кроме варианта с чизелеванием. Умеренный и интенсивный уровни химизации способствовали накоплению запасов Р2°5 п П0ЧЗе-При внесении повышенных доз минеральных удобрений содержалось максимальное количество Р2°5 в почве " мг/кг в слое 0-20 см

и 181 мг/кг в слос 20-40 см в среднем по зариянтан почвообработкиГ Вместе с тем следует отметить, что внесение малых доз минеральных удобрений, локально почти не 'уступает по содержанию фосфора разбросному способу внесения большей дозы умеренного варианта.

Подвижного калия На интенсивном уровне в слое 0-20 см содержалось 255 мг/кг, в слое 20-40 см - 152 мг/г.г, на умеренном -218 и 163 мг/кг; на минимальном - 215 и 157 мг/кг; на органическом - !84 и 160 мг/кг з среднем по обработкам.

Интересно рассмотреть разницу в содержании Р2°5 и в

слоях 0-20 и 20-40 см в зависимости от способа обработки почин и уровней химизации. Так, при обычной вспашке на 20-22 см в подпахотной слое почвы содержалось Р->0д на 21%, а К2О на 35К меньше, чем в пахотном, тогда как при вспашке с целсваниен - на 13 и 2 7", а при дисковании с чизелеванием - на 12 и 23" соответственно. Наименьшая разница между содержание!! педви.ших форм анализируемых элементов питания п Пихотном и иодпах Э';иом

слоях почвы наблюдалось при внесении навоза - 1 и 15%, соответственно.

Установлено положительное влияние целеоания и чизелсвания на фоне внесения пониженных доз минеральных удобрений и навоза на изучаемый комплекс агрофизических свойств пахотного и подпахотного горизонтов дерново-подзолистой почвы - влажность, плотность и твердость. Отмечена тенденция увеличения числа водопрочных агрегатов при почвоуглубляющих обработках. На обычной вспашке в среднем по уровням химизации за три года водопрочных агрегатов в слое 0-20 см било 67,5, а в слое 20-40 -58,0Ï, тогда как при вспашке с щелеванием - 72,2 и 60,5%, а при дисковании с чизелеваннем - 71,0 и 59,2S, соответственно.

При переходе на экологически обоснованные методы ведения земледелия особое внимание должно уделяться биологическому состоянию почвы, которое позволяет с достаточной достоверностью оценить характер влияния на почву химикатов, приемов окультуривания и т.п. Использование повышенных доз минеральных удобрений и пестицидов угнетало протекание ряда биологических процессов. Различия в способах обработки почвы на биологическом и интенсивном фонах нивелировались. В целом при внесении локально минимальных доз минеральных удобрений и пестицидов комплексный показатель биологической активности почвы был на 26Х вьше, чем даже на биологическом фоне.) и на 37% выше, чем на интенсивном фоне.

При изучении содержания нитратного азота в почве в среднем по обработкам .также заметен эффект от локального внесения минеральных удобрений. Если на умеренном фоне NO3 в слое 0-20 см составило 57,6 мг/кг, а в слое 20-40 сы - 44,8 иг/кг, то при локальном внесении (минимальный фон) -'55,3 и 40,7 мг/кг, соответственно, в среднем за вегетацию. Содержание нитратного азота в почве представлено на рисунке 1.

Агрохимические" свойства почвы в • значительной мере определяют рост й развитие изучаемых культур. Зависимость урожая от комплекса агрохимических факторов описывается следующим уравнением:

y'é "26,58X1 - 3,33X2 ' 30,79х3 * 18,07х4 - 0,11х5 -- 2,S2xg - б,42хт * 0,29хg где у - теоретический урожай;

Х[, Xj, х? - содержание гумуса (К), рН, содержание

P2Oj и К2О (В) D слое 0-20 см; х-,, Х4, хе, х3 - содержание гумуск (Я), рН, ссдержание PjOj 11 (*) п слое 20-40 см соответстыч.чю.

Р:п\ 1. Содержите нитратного азота в пахотном слое почвы под культурами севооборота при разных уровнях химизация и способах обработки потаи, мг/кг в среднем за еегстаЗД'зс

Уровни химизации: А • минимальный; В - умеренный; С - интсксиэнмй; D - органтссхий.

Влияние изучаемых элементов систем земледелия ва загрязненность почпи а продукции тяхелымв металлам» и остатками пестицидов

В результате длительного применения различных агротехнических мероприятий происходят заметные изменения и содержании ТМ в почве. Количество хрена в пахотной слое почвы находится на уровне фоноаого значения или несколько превышает его, а в подпахотном слое такая закономерность присуща только варианту с обычной вспацкой. При иочвоуглуОления по всем уровням химизации этого элемента окзэалось меньше, чем было пять лет назад. В кор-необитаемои зоне (0-40 см) концентрация хроыа несколько юише на вариантах с внесением умеренных доз минеральных удобрений вразброс и навоза.

Установлено значительное превышение фонового значения концентрации-титана как я пахотном, так и в подпахотном слоях. Причем этот гязиент не привнесен со средствами химизации, поскольку и в органическом варианте его обнаружено не меньше, чем в химических. Следовательно можно предположить, что титан за последние 5 лет появился на опытном участке за счет выпадения из атмосферы.

Концентрации ы&рганца существенно снизилась на всех испытываемых урознях химизации иа фоне почвоуглубляющих способов обработки почвы, но значительно возросла на. фоне обычной вспашки на глубину 20-22 си. Следовательно концентрацию этого элемента в корнеобитиеыой зоне мохно регулировать глубиной и спосоСом обработки почвы. Кстати, повышение концентрации марганца в почве на фоне мелкой отвальной обработки не сказалось на увеличении его концентрации в зерне ячменя. Это объясняется тем, что содержание марганца в почве указанного фона в 1,6 - 1,9 раза ниже ПДК.

По содержанию, в почве цинка значимых изменений не произошло. Вместе-"С тем следует отметить тенденцию к некоторому увеличению киицентрацич этого элемента в подпахотном слое (на 14 мг/кг) и снижению" ее а пахотном слое (на 4-6 мг/кг) но вариантах с почвоуглублением.

По множил вариантам обнарулено опасное превышение фонового значения концентрации свинца в почве а возрастание ее за минувшие 5 лет. Больае концентрация этого глемента на всех вариантах, где применялись средства химизации - превышение исходной концентрации на 5-7 мг/кг. На органическом фоне удержание свинца осталось практически на той же уровне, что и 5 лет назад - в среднем по всем обработкам 10 и 15 мг/кг. Г то ге

время на вспашке этот показатель оказался ннхе - 16 и 13 мг/кг почвц, а по чиэелеванню выше - 24 и 21 мг/kí-, соответственно.

Стронция также стало больше, но ни d одном варианте его содержание не превышало ПДК. От 192 до 214 мг/кг почвы обнаружено этого элемента в пахотном слое на умеренном и интенсивном уровнях химизации. Заметно сказалась также на увеличении содержания стронция как в пахотном, так и в подпахотном слоях безотвальная обработка почвы. Выяснение причины этого явления требует специальных исследований.

Трехлетние данные об остатках пестицидов в почве и растениях свидетельствуют о важности этой проблемы при оптимизации применения средств химизации а системах земледелия биологической направленности. Если в перпий год использования 2,4-ДЛ 4ОТ, в. к. в дозе 2,5 л/га остатки аминной соли в пахотном слое почвы были незначительными (0,002-0,004 мг/кг), то на второй год они составили 0,01-0,06 мг/кг, а на третий год уже бил превышен ПДК в 1,5-3,3 раза. Обнаружены остатки гербицида на 3-й год использования в зерне и соломе фуражного ячменя - от 0,10 до 0,40 мг/кг в зависимости от норм внесения (ПДК 2,4ДА для -тактирующих животных и яйценосной птицы 0,1 мг/кг, для животных и птицы на откорме 0,6 мг/кг). Почзоуглубление снижает остатки препарата в растительной продукции.

Пзнепснне засоренности посевов, поражения ях вредителями и болезняня

На массу сорняков, также как и на их количество,•оказывают влияние приемы обработки почвы, дозы и способы внесения химикатов. На минимальном уровне химизации в среднем за 3 года по всем обработкам сухая масса сорняков составила 43,1 кг/га, на умеренном фоне - 46,8 кг/га, на интенсивном - 33,9 кг/ra, хотя нормы 'внесения-гербицидов на этом фоне были в 1,5 раза выяе. Без применения гербицидов на органическом фоне масса сорняков значительно выше, чем на вариантах с применением гербицидов -136,2 кг/га. Почвоуглубление без оборота пласта (чизелевание) способствует значительному увеличению засоренности посевов.

Уход от интенсивных технологий в сторону их биологизации сопровождается существенным всплеском заболеваемости ячменя корневыми гнилями. На органическом фоне по сравнению с интенсивным распространение и -развитие этой болезни были почти вдвое выше. При этом количество больных ¡¡астений на навозном фоне достигло 4 2,1%.

Аналогичных закономерностей по распространению и количеству вредителей выявить не удалось.

Энергетическая оценка применения комплекса средств Сиологизации земледелия

Экономическая целесообразность тог.о или иного агротехнического приема в настоящее Бремя довольно'точно оценивается энерге-" тическими расчетами. Критерием оценки эффективности различных норм и видов удобрений, химических средств защиты растений, а также различных способов обработки почвы служит энергетический коэффициент л.

В наших опытах наибольшие величины коэффициент п в среднем за три года имел на ^вариантах с умеренными дозами минеральных удобрений и пестицидов"(3,26) и их минимальными дозами (3,^4). На интенсивном фоне энергетический коэффициент был на 0,16 единицы ниже, чем на умеренном, а на органическом - на 0,72 единицы, или на 22" ниже.

ВЫВОДЫ

1. Наиболее высокую продуктивность звена полевого севооборота ячмень-многолетние трави-озимая пшеница обеспечивает сочетание высоких доз минеральных удобрений %5Р75К75 (в среднем за год), пестицидов и вспашки с одновременным щелеванием - 56,3 ц/га зерновых единиц. Умеренный уровень химизации N53^43^43 (в среднем за год) на том же фоне обработки почвы обеспечивает продуктивность 51,3 ц/га, что на 1,1 ц/га больше продуктивности органического варианта, эквивалентного по ИРК. Несколько ниже умеренного (на 1,2 ц/га) эффективность минимальною уровня химизации с внесением локально Из5Р28к28 среднем за год) и минимальных норм пестицидов.

Высокая окупаемость удобрений получена при сочета-

нии минимального уровня химизации и вспашки с одновременным цс-леванисм - 16,5 огед. на 1 кг д.в. КРК. По остальным вариантам на этом фоне обработки почвы оплата удобрений урожаем была существенно нихе: 14,4~э.~ед. (умеренный), 11,2 (органический) и 7,1 з.ед. на 1 кг д.в. ИРК (интенсивный).

2. Изучаемые способы обработки почвы по эффективности отличаются незначительно. В сумме по звену севооборота в среднем по уровням химизации по обычной Бспашке получено 48,4 ц/га зерновых единиц, г.о вспашке с "щелеванием,- 52,0 ц/га и по • чнзелеванию с дискованием - 51,4 ц/га зерновых единиц. Оплата удобрений на эгкх фонах соответственно составила 10,8, 11,6 и 11,4 з.ед. на 1 кг д.в. удобрений.

3. Выявлено положительное влияние экологически целесообразных способов оптимизации применения средств химизации земледелия на качественные показатели урожая. На умеренном и минимальном уровнях, как н при внесении только органических удобрений, содержание сырого протеина в зерне ячменя и озимой пшеницы, в зеленой массе клевера примерно такое же, как и на интенсивной уровне, а содержание крахмала, кальция, магния и марганца даже несколько висе.

Минимальный (с локальным внесением минеральных удобрений) и органический (с внесением только навоза) варианты выделяются по хлебопекарным качествам зерна озимой пшеницы. На них з среднем п^ изучаемым способам обработки почвы существенно выше натура зерна, его стеклов'идность и масса клейковины. Совершенно незначительно уступают эти варианты интенсивному уровню химизации по такому важному показателю, как упругость клейковины.

Особо следует отметить более высокое содержание нитратов в зеленой массе клевера на органическом и интенсивном фонах, особенно по чизельной обработке. По обычной вспашке содержание нит-рзтоз в клевере по интенсивному фону было выше, чем по умеренному, например, в мае в 1,9 раза, в нюне - в 1,6, а в среднем эа вегетацию - в 1,5 раза. Положительное влияние на оптимизацию содержания нитратов в клевере в течение всей Еегетации оказала вспашка с одновременным щелеваниси.

4. Применение приемов почвоуглубления способствует лучшему окультуриванию дерново-подзолистой почвы. В слое 0-40 см по вспашке с целеваниеы и чизелеванию с. дискованием в среднем по уровням химизации возрастает содержание гумуса, улучшается реакция почвенного раствора, повышается содержание подвижных фогм фосфора и калия. На органическом фоне по вспашке с щелеванием в звене севооборота абсолютные запасы гумуса возросли на 0,5%, по чизелеванию с дискованием - на 2,4!!.

5. Положительное влияние чизелеваиие и щелевание подпахотного слоя, а также пониженные дозы минеральных удобрений и навоз оказали на оптимизацию агрофизических и биологических свойств почвы. Улучшилось распределение влаги по почвенному профилю, плотность почвы уменьшилась на 6,8-12,155, возросла водопрочность почвенных агрегатов.

6. Существенное влияние изучаемые способы биологизации земледелия оказали на загрязненность почв тяжелыми металлами. На интенсивном и умеренном уровнях химизации обнарукено титана, ¡улика, свинца, стронция несколько больше,'чем на минимальном и органическом вариантах. В свою очередь при снесении органических удобрений больше, чем минеральных, содержалось в почве хрома и

марганца. На вариантах с чизелеванием выше содержание свинца и стронция. Причины этого явления и способы его устранения требуют более глубоких исследований.

7. Остатки гербицида 2,4-ДА, особенно при использовании повышенных норн, в растениях фуражного ячменя достаточно высокие. После трех лет применения их содержание превысило ПДК для лакти-руюцих животных и яйценосной птицы, но находится в пределах допустимых концентраций, для жииотних и птицы на откорме. Почвоуглубление существенно снижает с^раточное количество препарата в продукции.

8. Внесение органических удобрений и полный отказ от гербицидов способствуют резкому асзр:;стгнию количества сорной растительности э посевах. Чкзелеваиии с дискованием Iакже.увеличивают количество сорняков. Локальное внесение минеральных удобрений с сочетании с минимальными дозами гербицидов несколько сних.ает их численность.

Без применения средств химической защиты растуний от болезней и вредителей на органическом фоне возрастает количество вредителей и больных растений. Применение химических средств в умеренных дозах их численность снижает.

9. Энергетическая оценка результатов полевого опыта подтвердила преимущества минимального и умеренного уровней применения агрохимикатов. Энергетической коэффициент в варианте с минимальным уровнем химизации составил 3,24, умеренным - 3,26, интенсивным - 3,10, по органическому фону - 2,54.

ПРВДЯ02ЕИЕЯ ВО ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Для центральны! районов'Нечерноземной зоны оптимальной следует считать систему земледелия, предусматривающую низкие (Я<зР4зК4э) среднегодовые долы минеральных- удобрений, нижний предел дез пестицидов, рекомендованных для интенсивных технологий, в сочетании с углублением пахотного слоя (щелсванке до ?5 см одновременно со вспашкой на 20-22 см) Е звене севооборота ячмень-многолетние тровы-озимая пшеница. •

Продуктивность такого звена севооборота при умеренных дозах химикатов составляет 51,3 ц/га зерновых единиц или всего лишь на 9% меньше, чем при интенсивны-» дозах, и на 2%' больсе, чем при внесении экаиаалентиых по сумме ЫРК доз навоза. Отдача от одного кг КРК при этом составляет 11,4 кг зерновых единиц, что в 1,6 раза больше, чем при применении интенсивного уровня химизации, и примерно такакая же» как при внесении навоза. При ртом качество

продукции практически не снижается, а по отдельный показателям дахе улучзается.

Оптимизация применения удобрений и других агрохимикатов при биологизации земледелия способствует не только поддержанию, но и улучшению агрохимических, агрофизических и биологических свойств дерново-подзолистой почвы, существенно снижает по сравнению с интенсивной химизацией содержание в почве и продукции некоторых тяаелых металлов и остатков пестицидов.

При применении низких доз минеральных удобрений их необходимо вносить локальным способом. В этом случае обеспечивается окупаемость одного кг д.в. в 1,4 раза больие, чем при внесении в полтора раза большей дозы минеральных удобрений вразброс.

2. Органическая система удобрения, обеспечивая получение урожая хорошего качества м повышение плодородия почвы, приводит к резкому возрастанию количества сорной растительности, особенно по чнзелеванию с дискованием, вредителей и болезней сельскохозяйственных культур, Следовательно, она применима липь при высокой культуре земледелия.

3. Принимая решение об оптимизации применения удобрений и других агрохимикатов при биологизации земледелия, следует учитывать энергетическую эффективность различных приемов. Энергетический коэффициент при использования органической системы удобрения составил 2.54, интенсивного уровня химизация - 3,10, минимального - 3,24, а умеренного - 3,26. Следовательно, энергетически Солее ^ выгодно внесение умеренных доз средств химизация.

•

■ спвсох сгпгаппсовлпплх работ

1. Вьюгин C.W., Гордеев A.M., Бадекина Н.Б^, Гордееа Ю.А. Пути экологизация земледелия Центрального района Нечерноземной зоны. // "Земледелие", 1Г 5, 199*. С. 19-21.

2. Гордеев В.А. Изучение путей биологизации земледелия п Нечерноземной зоне России. // Проблемы земледелия в переходный, период (Доклады международной конференция, посвященной 150-летию со дня рождения 8.В.Докучаева). Смоленск, 1995. С. 3439.

3. Гордеев К).А. Динамика накопления нитратного азота в почве при разных способах обработка и уропняж химизации. // Проблемы земледелия в переходный Период (Доклады международной конференции, посвященной IJO-летига со дня рождения В.В.Докучаева). Смоленск, 1995. С. 187-193.

4. Гордеев Ю.Л. Эффективность различных уровней химизации на фоне разноглубинных обработок дерново-подзолистых почв. // Тезисы докладов XXX конференции ВИУА (Эффективность применения средств химизации и продуктивности с/х культур). Москва, 1995. С. 7.

5. Гордеев Ю.Л. Влияние некоторых приемов биологиэации земледелия на содержание тяжелых металлоа в почве и растениях. // Тезисы докладов XXX конференции ВИУА (Эффективность применения средств химизации и продуктивности с/х культур). Москва, 1995. С. 20.

6. Ладонин Б.Ф., Выогин С.М., Гордеев Ю.А. Оптимизация применения средств химизации в земледелии биологической направлен-1;сстя. // Агрохимия, N 2, 1996. С. 3»-Э">.

7. Тордеев A.M., Выогин С.М., Гордеев Ю.А., Гомонов A.A. Результаты исследования основных направлений биологиэации земледелия Нечерноземной зоны. // .Научные труды PACXH, СмолЩШСХ, СХИ. Т.1, часть 2. Смоленск, 1996. С. 105-110.

8. Выогин С.К. , Гордеев A.M., Гордеев К>.А.. Повышение устойчивости земледелия агроэкологическими ариек-акк. //проблемы разработки региональной модели устойчивого развития. Смоленск, 1997. С.350-353.