Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Плодородие почвы и продуктивность культур в свекловичном севообороте при внесении органо-минеральных удобрений в условиях Предуральской степи Башкортостана

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Плодородие почвы и продуктивность культур в свекловичном севообороте при внесении органо-минеральных удобрений в условиях Предуральской степи Башкортостана"

На правах рукописи

Хадыев Илдар Римович

ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ И ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУР В СВЕКЛОВИЧНОМ СЕВООБОРОТЕ ПРИ ВНЕСЕНИИОРГАНО-МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ПРЕДУРАЛЬСКОЙ СТЕПИ БАШКОРТОСТАНА

06.01.01 - общее земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 9 Я Н В 2012

Оренбург - 2012

005008199

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Башкирский государственный аграрный университет».

Научный руководитель доктор сельскохозяйственных наук, профессор Юхин Иван Петрович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Максютов Николай Алексеевич;

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Васильев Игорь Владимирович

Ведущая организация ГНУ «Самарский научно-исследовательский

институт сельского хозяйства им. Н.М. Тулайкова» Российской академии сельскохозяйственных наук

Защита диссертации состоится 17 февраля 2012 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.051.04 при ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный аграрный университет» по адресу: 460014, ГСП, г. Оренбург, ул. Челюскинцев, 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Оренбургского государственного аграрного университета. Объявление о защите и автореферат размещены на сайте ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный аграрный университет» www.orensau.ru и на сайте Федеральной службы по надзору в сфере образования и науки Минобразования и науки РФ www.vak.ed.gov.ru

Автореферат разослан «_»_2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Кононов В.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Возделывание сахарной свеклы связано с необходимостью выполнения большого количества механических обработок почвы. Это приводит к разрушению структуры почвы, ее распылению, значительной минерализации органического вещества и, как следствие, ухудшению агрофизических и агрохимических свойств почвы. Деградация почвенного плодородия в свекловичных севооборотах в последние годы усиливается при крайне низком уровне применения удобрений. По данным В.И. Куракова (1971), И.П. Юхина (2002, 2010), при урожайности сахарной свеклы 35,0-40,0 т/га ежегодные потери гумуса достигают более 2 т/га, из почвы выносится более 160 кг/га азота, 58 фосфора и 205 кг/га калия.

Для воспроизводства плодородия почв, обеспечения бездефицитного баланса гумуса и биогенных элементов наряду с соблюдением научно обоснованных севооборотов, снижением эрозионных потерь значительную роль играет внесение органических и минеральных удобрений. Важным резервом в пополнении почв органическим веществом является бурый уголь. При обработке его аммиачной водой с добавлением небольшого количества минеральных удобрений получают органо-минеральные удобрения, содержащие, кроме элементов питания, физиологически активные гуминовые кислоты. Проведенными ранее исследованиями (Христева, 1968, 1973; Городний, Осадчий, 2001; Садовнико-ва, 2004; Азанова-Вафина, 2006 и др.) установлено высокое разностороннее действие органо-минеральных удобрений: повышение устойчивости растений к неблагоприятным условиям внешней среды, положительное влияние на формирование урожая сельскохозяйственных культур и воспроизводство плодородия почвы.

Значительные запасы бурого угля Кумертауского месторождения Республики Башкортостан до недавнего времени использовались как топливо и в небольшом количестве для производства регулятора роста «Гуми» (Шаяхметов, Кузнецов, 2000). Эффективность органо-минеральных удобрений, особенно на посевах сахарной свеклы, в Башкортостане не изучалась. Поэтому разработка способов получения оптимальных форм органо-минеральных удобрений, установление их эффективности на посевах сахарной свеклы и последействия на яровой пшенице в зернопарогтропашном специализированном свекловичном севообороте является актуальной проблемой.

Цель работы заключается в установлении эффективности созданных органо-минеральных удобрений, полученных на основе бурого угля Кумертауского месторождения на продуктивность сахарной свеклы и яровой пшеницы в севообороте в условиях предуральской степи Республики Башкортостан.

Задачи исследований:

— разработать способ получения органо-минеральных удобрений;

- установить эффективность органо-минеральных удобрений с различным соотношением в них элементов питания и оптимальную дозу внесения под сахарную свеклу;

— провести изучение эффективности органо-минеральных, органических и минеральных удобрений, а также при совместном их внесении на посевах сахарной свеклы и яровой пшеницы в севообороте;

— установить влияние органо-минеральных удобрений в действии на урожайность сахарной свеклы и в последействии на урожайность яровой пшеницы;

— выявить влияние органо-минеральных удобрений на плодородие чернозема типичного;

— дать экономическую и энергетическую оценку эффективности внесения органо-минеральных удобрений.

Научная новизна работы. Впервые был разработан способ получения органо-минеральных удобрений на основе бурого угля Кумертауского месторождения Башкортостана (патент RU 2235707 S2). Проведены полевые испытания эффективности органо-минеральных удобрений с различным содержанием в них элементов питания. Установлены оптимальные дозы внесения созданных удобрений на посевах сахарной свеклы и их последействие на яровой пшенице.

Выявлено улучшение водно-физических свойств чернозема типичного при внесении органо-минеральных удобрений, повышение уровня минерального питания и содержания гумуса, урожайности сахарной свеклы и яровой пшеницы.

Установлено положительное влияние органо-минеральных удобрений на плодородие чернозема типичного, формирование урожая сахарной свеклы и яровой пшеницы в севообороте.

Определено, что внесение органо-минеральных удобрений экономически и энергетически эффективно.

Практическая значимость работы. Применение в земледелии Республики Башкортостан органо-минеральных удобрений, полученных на основе местного бурого угля, будет способствовать сохранению и повышению плодородия почвы, урожайности сельскохозяйственных культур, обеспечению благоприятного баланса основных элементов питания и гумуса.

Практическая значимость работы подтверждается внедрением рекомендованных органо-минеральных удобрений при возделывании сахарной свеклы на площади 250 га в ООО СХП «Нерал Буздяк» Буздякского района Башкортостана в 2008 — 2010 гг., что позволило повысить урожайность корнеплодов на 5,8 т/га при рентабельности свекловодства 78%.

Результаты исследований применяются в ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» при изучении дисциплин «Агрохимия» и «Земледелие» «Технология растениеводства, «Основы земледелия и растениеводства».

Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту.

1. Обработка бурого угля Кумертауского месторождения РБ аммиачной водой с последующим добавлением минеральных удобрений обеспечивает получение эффективных органо-минеральных удобрений. В специализированном

зернопаропропашном свекловичном севообороте наиболее эффективным является ОМУ с содержанием Ы7Р]0К12, при внесении его в количестве 300 кг/га.

2. Внесение органо-минеральных удобрений улучшает агрохимическое состояние, водно-физические и микробиологические свойства почвы и повышает урожайность сахарной свеклы на 4,6—7,7 т/га.

3. Органо-минеральные удобрения обладают пролонгированным эффектом, повышая в последействии урожайность зерна яровой пшеницы на 0,19-0,44 т/га.

4. Применение органо-минеральных удобрений обеспечивает повышение экономической и энергетической эффективности возделывания сахарной свеклы.

Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены и обсуждены на научно-практической конференции «Машинные технологии дифференцированного применения удобрений и мелиорантов» (г. Рязань, 2001); на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в агропромышленном производстве» (г. Уфа, 2007); на международной научно-практической конференции «Агроэкологическая роль плодородия почв и современные агротехно-логии» (г. Уфа, 2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе 3 в рецензируемых журналах, включенных в перечень ВАК.

Личный вклад диссертанта. Диссертационная работа выполнена автором самостоятельно. Планирование эксперимента, полевые и лабораторные исследования проводились лично. Доля участия соискателя в проведении исследований составляет 80%.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 136 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству, библиографический список включает 219 источников, в том числе 6 зарубежных авторов. Работа содержит 22 таблицы, 3 рисунка и 11 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Динамика плодородия почв и пути его воспроизводства (обзор литературы)

В главе анализируются литературные данные, касающиеся проблемы плодородия почв, путей его повышения при внесении органических, минеральных, органо-минеральных удобрений. Имеющиеся данные исследований показывают, что за счет применения органо-минеральных удобрений, созданных на основе бурых углей, повышается плодородие почвы, улучшаются ее водно-физические, химические и биологические свойства, возрастает урожайность сельскохозяйственных культур.

2 Условия и методика проведения исследований

Объекты исследований. Объектами исследований явились созданные органо-минеральные удобрения, растения сахарной свеклы сорта Рамонская 047 и яровой пшеницы сорта Казахстанская 10, свекловичный севооборот.

Исследования проводились в 1998-2000 гг. в предуральской степной зоне Башкортостана (ОПХ Казангуловское БашНИИСХ), в 2005-2007 гг. - в СПК им. 1 Мая Туймазинского района на черноземе типичном. Агрохимическая характеристика почв опытных участков следующая: содержание гумуса 7,6; 7,8, рНк16,6; 7,0; гидролитическая кислотность 2,8; 2,5 мг-экв/100г почвы; сумма поглощенных оснований 45; 50 мг-экв/100 г почвы; степень насыщенности основаниями 90-94 и 96—97%; содержание подвижного фосфора (по Мачигину) 46-48 и 42-44 мг/кг, обменного калия - 240-260 и 220-230 мг/кг почвы.

Методы исследования. По общепринятым методам и ГОСТам проводились следующие исследования: фенологические наблюдения — динамика нарастания массы корнеплодов, площади листовой поверхности; влажность, плотность, структурно-агрегатный состав, биологическая активность, содержание элементов питания в почве; пораженность всходов свеклы корнеедом, урожайность сахарной свеклы и яровой пшеницы; химический состав корнеплодов сахарной свеклы, зерна и соломы яровой пшеницы; экономическая и энергетическая эффективность. Для статистической оценки полученных данных использовали метод дисперсионного анализа (Доспехов, 1975; Дмитриев, 1995) на персональном компьютере с пакетом npoipaMM Microsoft Excel 2005 и Stftsoft Statistica u 6.0

Технология получения органо-минеральных удобрений. Органо-минеральные удобрения получали путем обработки бурого угля Кумертауского месторождения РБ при температуре окружающей среды 20—25%-ной аммиачной водой в течение 10 — 20 мин при массовом соотношении твердой и жидких фаз 1: (0,019—0,025). Полученную массу смешивали последовательно с фосфоритной мукой (Рфм), карбамидом (Nm) и хлористым калием (Кх) при массовом соотношении Рфм : уголь = (0,8-1,5) : 1, Nm : уголь (0,3-1,0) : 1, Кх : уголь = (0,3-1,0) : 1 ( патент RU 2235707 S2).

Схемы опытов. Опыты по изучению эффективности органо-минеральных удобрений с различным содержанием и соотношением элементов питания были проведены в ОПХ «Казангуловское» БНИИСХ в 1998 - 2000 гг. Изучалось три вида экспериментальных органо-минеральных удобрений с различным соотношением в них элементов питания в сравнении с гуматом, бурым углем и минеральными удобрениями. Схема опыта включала 8 вариантов: 1) контроль (без удобрений); 2) ОМУ-1 (NoP12KI0); 3) ОМУ-2 (NI0P12K0); 4) ОМУ-3 (N7P10K12); 5) NPK3KB. ОМУ-3 (N^K^); 6) бурый уголь 300 кг/га; 7) Гуми экв. ОМУ-3 (0,6 кг/га); 8) N120P120K120. Доза внесения ОМУ - 300 кг/га.

Вторая серия опытов была проведена с наиболее эффективным видом органо-минеральных удобрений (ОМУ-3). Целью проведения опытов было определение оптимальной дозы данного удобрения, а также сравнение эффективности ОМУ с минеральными и органическими удобрениями. Опыты про-

водили в 2005-2007 гг. в СПК им. 1 Мая Туймазинского района Республики Башкортостан. Схема опытов включала 9 вариантов: 1) контроль (без удобрений); 2) ОМУ - 200 кг/га; 3) ОМУ - 300 кг/га; 4) ОМУ - 400 кг/га; 5) ОМУ -500 кг/га; 6) - экв. ОМУ 300 кг/га; 7) ><120Р120К120 кг/га; 8) ОМУ 400 +

Ы1МРЦ0К12П; 9) навоз - 50 т/га. Проведены две закладки севооборота: в 2005 и 2006 гг. в СПК им. 1 Мая Туймазинского района

Производственную проверку эффективности ОМУ осуществляли в ООО СХП «Нерал Буздяк» Буздякского района Башкортостана.

Опыты проводились в четырехпольном зернопаропропашном специализированном свекловичном севообороте с чередованием культур: пар черный, озимая рожь, сахарная свекла, яровая пшеница. Навоз вносили в паровое поле под вспашку, органо-минеральные и минеральные удобрения — под сахарную свеклу весной под предпосевную культивацию.

На посевах сахарной свеклы изучалось последействие навоза и прямое действие органо-минеральных и минеральных удобрений. Последействие ОМУ изучалось на яровой пшенице, идущей в севообороте после сахарной свеклы.

Посевная площадь делянок составляла 100 м2, учетная — 60 м2. Повгорность в опытах трехкратная, размещение делянок последовательное. Технология возделывания сельскохозяйственных культур в севообороте осуществлялась в соответствии с существующими рекомендациями для данной зоны.

Метеорологические условия в годы проведения исследований. Агрометеорологические условия за годы проведения исследований были неодинаковыми. В большинстве лет отмечался недостаток выпадающих осадков, особенно в июле и августе. Относительно благоприятными по метеоусловиям для роста и развития сахарной свеклы были 2005 и 2006 гг. Количество осадков за вегетационный период составило: в 2005 г. - 303 мм, 2006-281 мм, 2007-252 мм.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЕДОВАНИЙ

3 Влияние органо-минеральных удобрений на плодородие почвы

Динамика гумусного состояния почвы. Внесение органо-минеральных удобрений как отдельно, так и совместно с минеральными туками повышало содержание гумуса в почве. При этом достоверные изменения гумусированности отмечены при внесении ОМУ 500 кг/га на 0,21% (табл. 1). Наибольшие положительные изменения в гумусном состоянии произошли при запашке в паровом поле 50 т/га навоза (+ 0,38%).

В трансформации органического вещества и формировании гумусного фонда эффективного плодородия почв важнейшую роль играет лабильный гумус. Как показали наши исследования на черноземе типичном, наибольшее содержание лабильного гумуса было в варианте с внесением навоза в дозе 50 т/га

(0,099%) и ОМУ в дозах 400 и 500 кг/га (соответственно 0,097 и 0,999) при совместном внесении органо-минеральных и минеральных удобрений (0,097%). При внесении минеральных удобрений пополнение органического вещества в почве происходит только за счет пожнивных и корневых остатков, что и оказало влияние на абсолютное содержание лабильного гумуса в почве (0,082%) и некоторое снижение его уровня к концу ротации севооборота. В вариантах с внесением ОМУ в дозах 400 и 500 кг/га количество лабильного гумуса было на 0,004-0,016% больше, чем в контроле.

Таблица 1 - Влияние удобрений на динамику общего и лабильного гумуса в черноземе типичном (СПК им. 1 мая Туймазинского района РБ)

Вариант Содержание общего и лабильного гумуса в почве, %

пар чистый озимая рожь сахарная свекла яровая пшеница

г с,.« с общ с ^лаб Слаб С,.6

Контроль (без уд.) 6,32 0,081 6,34 0,083 6,36 0,083 6,30 0,080

ОМУ 200 кг/га 6,36 0,085 6,36 0,087 6,32 0,083

ОМУ 300 кг/га 6,38 0,089 6,41 0,091 6,38 0,087

ОМУ 400 кг/га 6,48 0,096 6,46 0,097 6,41 0,093

ОМУ 500 кг/га 6,55 0,100 6,52 0,099 6,43 0,096

Х„Рз»К36 6,36 0,078 6,36 0,082 6,32 0,076

XI Р V 120 130 120 6,38 0,084 6,39 0,083 6,34 0,080

ОМУ 400 + N Р К 120 120 1:0 6,52 0,095 6,55 0,097 6,48 0,094

Навоз 50 т/га 6,75 0,098 6,70 0,099 6,55 0,096

Для Собт НСР05 вариант - 0,20%; год - 0,11%; частных различий - 0,31%.

Для Сшв НСР 05вариант - 0,012%; год - 0,009%; частных различий - 0,023%

Структурно-агрегатный состав чернозема типичного. Структура почвы — один из основных факторов, определяющих величину урожая. В наших опытах количество агрономически ценных фракций (0,25—10 мм) в почве без внесения удобрений составляло 65,3%, глыбистой фракции (>10 мм) - 24,2%, а коэффициент структурности —1,88 (рис. 1).

Аналогичная закономерность наблюдалась при определении водопрочное™ почвенных агрегатов (табл. 2). При внесении навоза (50 т/га) и органо-минеральных удобрений в дозах 400 и 500 кг/га количество водопрочных агрегатов во фракции почвы >0,25 мм в почве повысилось на 3 — 5%. Наибольшее количество водопрочных агрегатов размером от 1 до 0,25 мм (28,6%) отмечено при внесении в почву навоза (28,8%).

сг ^

I §

3 Я

о

в

о &

71 70 69 6В 67 66 65

2,22

2,32

2,37

и

2,5

1,5

Ев 5

и о

£ и

Н а &

•& £

3 &

« о

0,5

Г ^

# ^ а4' V"

ль* Я-Р С?

^ л«" ^ ч

¡.•;.:.::;-агрономически ценные агрегаты, % ф коэффициент структурности

Рис. 1 — Влияние различных систем удобрений на содержание агрономически ценных агрегатов и коэффициент структурности чернозема типичного (среднее за 2006-2007 гг.)

Таблица 2 - Влияние органо-минеральных удобрений на водопрочность почвенных агрегатов (среднее за 2006-2007 гг., СПК им. 1 Мая Туймазинского района)

Вариант Содержание водопрочных агрегатов, %

5-3 3-1 1-0,25 <0,25 >0,25

Контроль (без уд.) 0,4 2,2 27,4 70 30

ОМУ 200 кг/га 0,2 2,3 25,6 71,9 28,1

ОМУ 300 кг/га 0,5 2,9 26,6 70 30

ОМУ 400 юг/га 1.3 3,8 28,2 66,7 33,3

ОМУ 500 кг/га 1,5 4,1 28,6 65,8 34,2

Н21Р50К36 экв. ОМУ 300 0,2 2,3 27,5 70 30

N Р К 120 [кгчго 0,4 2,3 27,3 70 30

ОМУ 400 кг/га+ КшРшК120 1,6 3,9 28 66,5 33,5

Навоз 50 т/га 2 4,2 28,8 65 35

Такое же количество агрегатов (28,2%) было и в варианте ОМУ 400 кг/га и совместного применения ОМУ 400 кг/га + N120P120K120 (28%). Следовательно, применение ОМУ (400 кг/га) и навоза способствует существенному повышению водопрочности почвенных агрегатов пахотного слоя почвы.

Плотность почвы. Оптимальная плотность в пахотном слое почвы на посевах сахарной свеклы складывалась при внесении навоза в пару (50 т/га) — 1,16 г/см3. Наиболее плотное сложение почвы отмечалось в вариантах без внесения удобрений и при внесении минеральных удобрений — 1,22—1,23 г/см3.

Применение ОМУ в дозах 200 и 300 кг/га не оказало влияния на плотность почвы. Существенное снижение этого показателя было только при внесении ОМУ в дозах 400и500кг/га— 1,18—1,19 г/см3. Внесение навоза в пару способствовало оптимизации плотности в слое почвы 20 - 40 см.

Запасы доступной влаги в почве. Перед посевом сахарной свеклы содержание доступной влаги составляло в пахотном слое 67 — 82 мм, а в метровом слое от 165 до 175 мм. Отмечалось последействие внесенного в паровое поле навоза в увеличении влагозапасов пахотного слоя на 10 мм.

В фазе смыкания листьев сахарной свеклы в междурядьях на вариантах с заделкой в почву возрастающих (200; 300; 400 и 500 кг/га) доз органо-минеральных удобрений, содержание доступной влаги в метровом слое уменьшилось соответственно на 5, 10, 12 и 6 мм по сравнению с контролем, что объясняется большим расходом влаги на транспирацию растениями сахарной свеклы с более развитой листовой поверхностью.

Во второй половине вегетации происходило дальнейшее уменьшение содержания доступной влаги в почве. К уборке урожая в метровом слое почвы ее запасы составляли от 51 до 65 мм. При этом наименьшее количество доступной влаги (51 мм) было при внесении в почву 300 кг/га органо-минерального удобрения.

Положительное влияние органо-минеральных удобрений на накопление и сохранение влаги в метровом почве проявилось в последействии на посевах яровой пшеницы, где содержание доступной влаги увеличилось на 15 — 25 мм по сравнению с контролем. При внесении ОМУ 200; 300; 400 и 500 кг/ra содержание влаги соответственно увеличилось на 1,9; 3,2; 6,0 и 13,9 мм. Внесение навоза в пару (50 т/га) способствовало увеличению содержания влаги в почве на 25 мм больше по сравнению с контролем.

Динамика элементов питания. Органо-минеральные удобрения оказали существенное влияние на режим минерального питания растений. Возрастающие от 200 до 500 кг/га дозы органо-минеральных удобрений повысили сумму минеральных форм азота в почве до 13,8 мг/кг (в варианте без внесения удобрений — 7,2 мг/кг). Внесение перед посевом 120 кг/га азота в составе полного минерального удобрения увеличило содержание доступного для растений этого элемента до 21,4 мг/кг. Наибольшее количество азота в почве (24,8 мг/кг) отмечено при совместном внесении органо-минерального и полной дозы минеральных удобрений. Последействие навоза выразилось в повышении как нитратной, так и аммонийной формы азота, содержание минерального азота в почве данного варианта составило 15,1 мг/кг (табл. 3).

Таблица 3 — Влияние удобрений на содержание подвижных форм элементов минерального питания в пахотном слое чернозема типичного (СПК им. 1 Мая Туймазинского района)

Вариант Содержание элементов питания, мг/кг

N-N0, N МИН Р,О5 К20

Сахарная свекла, после посева (2006 г)

Контроль (без уд.) 4,8 2,4 7,2 46 225

ОМУ 200 кг/га 5,9 2,6 8,5 50 219

ОМУ 300 кг/га 7,8 2,4 10,2 51 227

ОМУ 400 кг/га 8,1 2,7 10,8 56 233

ОМУ 500 кг/га 8,9 4,9 13,8 61 246

5,1 3,6 8,7 54 231

N Р К 120 120 120 15,3 6,1 21,4 82 252

ОМУ 400 кг/га + М120Р|гаК120 18,2 6,6 24,8 89 259

Навоз 50 т/га 8,6 6,5 15,1 71 249

Яровая пшеница, после посева (2007 г.)

Контроль (без уд.) 3,2 2,2 5,4 40 224

ОМУ 200 кг/га 2,5 1,7 4,2 42 225

ОМУ 300 кг/га 4,2 2,3 6,5 43 228

ОМУ 400 кг/га 3,7 1,3 5,0 46 232

ОМУ 500 кг/га 6,8 3,1 9,9 53 239

2,5 1,7 4,2 46 229

N Р К 120 120 120 6,2 4,7 10,9 65 246

ОМУ 400 кг/га + К1МР1МК1М 6,6 4,6 11,2 71 252

Навоз 50 т/га 5,3 4,2 9,5 56 241

В последействии на посевах яровой пшеницы улучшение азотного фонда почвы отмечено при внесении ОМУ 500 кг/га (+ 4,5 мг/кг), полной дозы минеральных удобрений (+ 5,5 мг/кг), комплексного использования органо-минеральных и минеральных удобрений (+ 5,8 мг/кг) и навоза (+ 4,1 мг/кг) в сравнении с контролем.

Органо-минеральные удобрения в дозах 400 и 500 кг/га повысили фосфатный уровень в почве под сахарной свеклой соответственно на 10 и 15 мг/кг. На 36 мг/кг увеличилось количество доступного для растений фосфора в почве при внесении повышенных доз минеральных удобрений >1ШРШКШ. Эффективным было и последействие внесенного в паровое поле навоза. Наибольшее повышение подвижного фосфора (на 25 мг/кг) произошло при совместном внесении в почву ОМУ 400 кг/га и М120Р120К|20 кг/га.

' Достоверное повышение содержания обменного калия произошло в почве вариантов с внесением ОМУ — 400 кг/га (+8 мг/кг), ОМУ — 500 (+21 мг/кг), Ы120Р|20К110 (+27 мг/кг), ОМУ - 400 + МшРгаК120 (+34 мг/кг) и в последействии навоза (+24 мг/кг). Последействие удобрений сохранялось и на посевах яровой пшеницы.

Таким образом, внесение органо-минеральных удобрений в различных дозах, а также совместное их применение с минеральными удобрениями способствовало улучшению режима минерального питания, что позитивно сказалось на урожае возделываемых культур.

Биологическая активность почвы. Целлюлозоразлагающая способность микроорганизмов является косвенным показателем биологической активности почвы. В опытах льняную ткань закапывали в почву пахотного слоя сразу после посева в защитной зоне рядка сахарной свеклы. За 30 дней разложилось 31-42% льняного полотна. Внесение в почву удобрений активизировало процесс распада клетчатки. Высокой микробиологической активностью отличались варианты опыта с внесением органических и органо-минеральных удобрений. Наибольший процент разложения ткани за 30 дней отмечен при совместном внесении в почву ОМУ 400 кг/га + 1^120Р120К120 кг/га и составил 42%. Высокая микробиологическая активность отмечена в почве и при внесении навоза 50 т/га (41%). При заделке в почву возрастающих от 200 до 500 кг/га доз органо-минеральных удобрений разложилось льняной ткани соответственно 31-39%.

Через два месяца наибольшее разложение льняной ткани отмечалось в варианте с внесением в почву 50 т/га навоза (60%), а при внесении органо-минеральных удобрений в пределах 52-58%.

4 Влияние удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур и качество продукции

Эффективность различных видов органо-минеральных углегумииовых удобрений на посевах сахарной свеклы. Опыты, проведенные в 1998 — 2000 гг. в ОПХ «Казангуловское», показали, что урожайность корнеплодов сахарной свеклы без внесения удобрений в среднем за три года составила 23,4 т/га. Вносимые органо-минеральные и различные дозы минеральных удобрений были эффективными.

Фосфорно-калийное углегуминовое удобрение (ОМУ-1) повысило урожайность корнеплодов сахарной свеклы в среднем за три года на 15%. Прибавка урожайности при внесении азотно-фосфорного органо-минерального удобрения (ОМУ-2) была существенно выше и составила 5,9 т/га, или 25,2%. Дополнительное введение в состав органо-минерального удобрения калия (ОМУ-3) повысило урожайность корнеплодов сахарной свеклы по сравнению с контролем на 26,9% (прибавка 6,3 т/га).

Действие минеральных удобрений, внесенных в количестве, эквивалентном органо-минеральному удобрению ОМУ-3 - (К21Р30К36), на урожайность

корнеплодов сахарной свеклы было достоверно ниже, чем при внесении самого ОМУ-3. Заделка в почву регулятора роста гумата аммония (Гуми) незначительно повысила урожайность сахарной свеклы, в среднем затри года на 5,1%. Внесенный в почву бурый уголь влияния на урожайность корнеплодов сахарной свеклы не оказал.

Внесение органо-минеральных удобрений не оказало существенного влияния на сахаристость корнеплодов, которая изменялась по годам от 16,6 до 17,1%. Наибольшее содержание сахара в корнеплодах отмечалось в варианте внесения ОМУ-3 и составило 17,0%. При использовании регулятора роста Гуми (0,6 кг/га), бурого угля (300 кг/га), ОМУ-1 и ОМУ-2 повышения сахаристости корнеплодов в сравнении с контролем не наблюдалось, в контроле сахаристость составляла 16,8% в среднем за три года.

Сахаристость корнеплодов свеклы в зависимости от видов и доз вносимых удобрений изменялась по годам в меньшей степени, чем урожайность. Наибольший сбор сахара (5,04 т/га) получен при заделке в почву ОМУ-3 (рис. 2). Сбор сахара в контроле составил 3,93 т/га.

32 30 28 26 24 22 20

# .¡V V

* о^ с/ с/

4,41

¡Г

урожайность, т/га

"сбор сахара т/га

Рис. 2 - Влияние различных видов органо-минеральных удобрений на урожайность и сбор сахара, т/га (ОПХ БНИИСХ «Казангуловское», среднее за 1998-2000 гг.)

Таким образом, из изучавшихся видов органо-минеральных удобрений более эффективным было ОМУ-3.

Исследования, проведенные в ОПХ БНИИСХ «Казангуловское» в 1998-2000 гг., позволили выявить и подобрать образцы ОМУ, обеспечиваю-

щие получение наибольшей прибавки урожая сахарной свеклы. На основании проведенных исследований, патентной проработки получен патент РФ 1Ш 2235707 Б2 на способ получения органо-минерального удобрения. В дальнейшем ставилась задача установить оптимальные дозы внесения ОМУ-3, содержащего все элементы минерального питания (1М7Р|0К12).

С этой целью в 2005—2007 гг. нами проводились полевые опыты в СПК им. 1 мая Туймазинского района Республики Башкортостан, в которых установлены оптимальные дозы внесения ОМУ в сравнении с эквивалентным количеством минеральных удобрений, а также сочетания ОМУ с минеральными удобрениями.

Пораженность всходов сахарной свеклы корнеедом. Проростки сахарной свеклы ежегодно в той или иной степени поражаются корнеедом. Проведенные нами исследования показали, что внесение в почву органо-минеральных удобрений положительно влияло на снижение пораженности сахарной свеклы корнеедом (табл. 4). При посеве семян на неудобренном фоне общая пораженность проростков сахарной свеклы составила 16%. При внесении возрастающих от 200 до 500 кг/га доз органо-минеральных удобрений отмечено снижение пораженности проростков до 13,0-14,0%.

Таблица 4 - Влияние органо-минеральных удобрений на пораженность всходов сахарной свеклы корнеедом и массу 100 проростков сахарной свеклы (СПК им. 1 мая Туймазинского района РБ, 2006 г.)

Варианты Общая пораженность, % Масса 100 проростков, г

Контроль (Без удобрений) 16 34

ОМУ 200 кг/га 13 29

ОМУ 300 кг/га 11 36

ОМУ 400 кг/га 13,3 32

ОМУ 500 кг/'га 14 30

13 28

М р V 120 120 120 14 32

ОМУ 400 кг/га + К110Р1ВК1В 14 32

Навоз 50 т/га 17 32

НСР05 2,4 2,9

Применение минеральных удобрений в дозе М,ИРП,КШ кг/га снизило пораженность корнеедом на 2%. Внесение навоза (50 т/га) в паровом поле способствовало повышению пораженности на 1% по сравнению с контролем.

Органо-минеральные удобрения обеспечивали лучшие условия для роста растений. Масса 100 проростков была наибольшей в варианте внесения в почву ОМУ в дозе 300 кг/га (36 г). Увеличение доз ОМУ до 400 и 500 кг/га, а также их

совместное внесение с минеральными удобрениями положительно влияло на массу проростков, но эффект был несколько ниже в сравнении с внесением 300 кг/га ОМУ.

Таким образом, устойчивость молодых растений свеклы к поражению их корнеедом была выше при внесении органо-минеральных удобрений в дозе 300 кг/га. По-видимому, кроме содержания элементов питания, органо-минеральные удобрения обладают стимулирующим влиянием на рост и развитие растений, повышающим устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды

Нарастание массы корнеплода и площади листовой поверхности сахарной свеклы. Применение органо-минеральных удобрений в различных дозах оказывало неодинаковое влияние на динамику нарастания массы корнеплода в течение вегетации. Наибольшая масса одного корнеплода (89 г) в фазе четырех пар настоящих листьев сахарной свеклы получена при внесения ОМУ 400 кг/ га совместно с МШРШК120 (табл. 5). Преимущество в нарастании массы корнеплода при внесении указанной дозы сохранялось в течение всей вегетации: в фазе смыкания листьев свеклы в междурядьях масса корня составила 142 г, при уборке - 358 г в среднем на одно растение. Применение ОМУ в дозе 400 и 500 кг/га также способствовало лучшему формированию массы корнеплода по сравнению с вариантом без внесения удобрений, но темпы нарастания были ниже, чем в варианте с применением ОМУ 300 кг/га.

Внесение эквивалентного количества минеральных удобрений (Г^21Р30К36) уступало по темпам нарастания массы корня вариантам с применением возрастающих от 200 до 500 кг/га доз ОМУ.

Таблица 5 - Влияние доз органо-минеральных удобрений на нарастание массы растений сахарной свеклы, г на одно растение (СПК им. 1 мая Туймазинского района РБ, среднее за 2006 - 2007гг.)

Варианты Сроки определения

четыре пары настоящих листьев смыкание листьев в междурядьях перед уборкой

корень ботва корень ботва корень ботва

Контроль (без удоб.) 71,5 148,5 93,5 188 278 193

ОМУ 200 кг/га 81 153 107,5 203 331 233

ОМУ 300 кг/га 88 160,5 132 270 368,5 291

ОМУ 400 кг/га 83 158 131 261 351 ю 1*»

ОМУ 500 кг/га 81 161 133 260 343 281,5

80,5 154 103 205 291,5 223

^120^120^120 81,5 155 123 241 324 258

ОМУ400кг/га + ^20Р120К1го 89 176 142 271 358 301,5

Навоз 50 т/га 86 151 134 210 326 229

Аналогичная закономерность в этой фазе проявилась и по массе ботвы. Из изучавшихся доз органо-минеральных удобрений наибольшая масса ботвы в фазе четырех пар настоящих листьев была в варианте с внесением ОМУ 400 кг/га + N]20PI20K120— 176 г. В фазе смыкания листьев в междурядьях масса ботвы в этом варианте составила 271 г, а при уборке — 301,5г. При внесении ОМУ по 300 кг/га эти показатели соответственно составили 160,5; 270 и 291 г.

Наибольшая площадь листовой поверхности растений по вариантам с возрастающими дозами внесения ОМУ получена при внесении 300 кг/га. В фазе четырех пар настоящих листьев этот показатель составил 24,6 тыс.м2/га, при смыкании листьев в междурядьях — 32,9, а при уборке — 38,6 тыс. м2/га . Совместное использование органо-минеральных и минеральных удобрений было несколько эффективным в формировании листового аппарата. В этом варианте площадь листовой поверхности составила 25,0; 35,6; и 40,1 тыс.м2/га (рис. 3).

0 4 пары настоящих листьев □ смыкание листьев в междурвдьях и перед уборкой

Рис. 3 - Влияние органо-минеральных удобрений на динамику нарастания площади листовой поверхности растений сахарной свеклы (СПК им. 1 Мая Туймазинского района, среднее за 2006 - 2007 гг.)

Внесение в почву навоза незначительно повлияло на увеличение площади листовой поверхности свеклы. В этом варианте опыта площадь листовой поверхности в фазе четырех пар настоящих листьев составила 23,1 тыс.м2/га, в фазе смыкания листьев в междурядьях - 32,4, при уборке — 35,1 тыс.м2/га.

Таким образом, из изучавшихся доз органо-минеральных удобрений наибольшее влияние на нарастание массы корнеплода, ботвы, листовой поверхности оказала доза ОМУ 300 кг/га и совместное внесение минеральных удобрений и ОМУ

Урожайность, сахаристость и химический состав сахарной свеклы при внесении различных доз ОМУ. В варианте без внесения удобрений урожайность сахарной свеклы составила 23,3 т/га в среднем за 2006-2007 гг. (табл. 6).

Таблица 6 — Влияние доз органо-минеральных удобрений на продуктивность сахарной свеклы (СПКим. 1 Мая Туймазинского района РБ, среднее за 2006-2007 гг.)

Варианты Урожайность, т/га Прибавка урожая Сахаристость, % Сбор сахара, т/га

т/га %

Контроль (без удобрений) 23,3 - - 16,8 3,91

ОМУ 200 кг/га 28,5 5,2 12,2 16,8 4,76

ОМУ 300 кг/га 32,7 9,4 14,0 16,9 5,52

ОМУ 400 кг/га 30,9 7,6 13,2 16,6 5,12

ОМУ 500 кг/га 29,3 6,0 12,5 16,7 4,09

24,5 1,2 1,05 16,5 4,01

N Р К А 120х 120 120 27,3 4,0 11,7 16,8 4,58

ОМУ 400 кг/га+ Н1МР1ЮК1М 31,0 7,7 13,3 16,5 5,11

Навоз 50 т/га 28,5 5,2 12,8 16,6 4,73

Наибольшая урожайность корнеплодов (32,7 т/га) получена при внесении в почву ОМУ 300 кг/га. Прибавка в урожае составила 9,4 т/га, или 14%. Увеличение дозы внесения ОМУ свыше указанной не привело к дальнейшему росту урожайности. Так, при заделке в почву 400 и 500 кг/га ОМУ урожайность составила соответственно 30,9 и 29,3 т/га. По-видимому, при внесении 300 кг/га данного удобрения потребность растений в элементах питания удовлетворялась лучше, и внесение более высоких доз не влияло на формирование урожая. При внесении высоких доз ОМУ в почву поступало и повышенное количество гу-мата аммония, что могло, как указывала Л.А. Христева (1978), оказать депрес-сирующее действие на рост и развитие растений

Внесение в почву К21Р30К36 обеспечило прибавку в урожае 1,2 т/га, что в пределах ошибки опыта. Внесение в почву такого же количества элементов питания в составе органоминерального удобрения (ОМУ 300 кг/га) способствовало повышению урожайности корнеплодов сахарной свеклы на 9,4 т/га. Следовательно, ОМУ обладает комплексным действием: помимо обеспечения растений элементами питания, оказывает стимулирующее влияние на рост и развитие растений, что и обеспечило значительную прибавку в урожае.

Совместное применение органо-минерального удобрения в дозе 400 кг/га с минеральными удобрениями МП0Р120К1М увеличило урожайность корнеплодов в сравнении с контролем на 7,7 т/га, а выход сахара при этом возрос на 1,2 т/га. Заделка в почву органо-минерального удобрения в дозе 400 кг/га не увеличила продуктивность сахарной свеклы в сравнении с применением ОМУ в норме 300 кг/га, прибавка урожая корнеплодов в этом варианте составила 7,6 т/га по отношению к контролю.

Внесение в паровом поле севооборота навоза (50 т/га) оказало незначительное последействие на формирование урожая сахарной свеклы. В этом ва-

рианте урожайность составила 28,5 т/га, прибавка к контролю - 5,8 т/га, а сбор сахара с гектара возрос на 0,82 т/га. При внесении в почву полного минерального удобрения КШР,МК1М получена урожайность корнеплодов 27,3 т/га, что на 4,0 т/га больше в сравнении с контролем, а сбор сахара возрос на 0,67 т/га.

Таким образом, применение органо-минеральных удобрений оказало значительное влияние на рост и развитие растений сахарной свеклы и формирование урожая корнеплодов. Оптимальной дозой внесения ОМУ было применение 300 кг/га. Уменьшение или увеличение нормы удобрения в сравнении с указанной не привело к дальнейшему повышению урожайности корнеплодов сахарной свеклы.

Внесение в почву органо-минеральных удобрений не оказало существенного влияния на химический состав корнеплодов. Заделка в почву ОМУ по 200, 300 и 400 кг/га способствовала некоторому увеличению содержания азота в корнеплодах до 0,38-0,40% на сухое вещество по сравнению с 0,36% в варианте без удобрений. В удобренных вариантах наблюдалось незначительное повышение (на 0,01-0,02%) содержания фосфора и калия в корнеплодах.

Последействие органо-минеральных удобрений на урожайность зерна яровой пшеницы- Внесение органо-минеральных удобрений в различных дозах под сахарную свеклу положительно влияло в последействии на урожайность зерна яровой пшеницы. Наибольшая прибавка в урожае (0,44 т/га) получена при заделке под сахарную свеклу ОМУ по 500 кг/га, что на 20% выше урожайности зерна в варианте без внесения удобрений. При применении под свеклу ОМУ по 300 и 400 кг/га, урожайность зерна пшеницы составила соответственно 2,54 и 2,49 т/га, что на 0,35 и 0,30 т/га больше, чем в контроле (табл. 7). Минеральные удобрения, внесенные в эквивалентном ОМУ 300 кг/га количестве (1Ч21РМК36), не обеспечили существенного роста урожая зерна яровой пшеницы в последействии, которая составила 2,26 т/га.

Таблица 7 - Влияние органо-минеральных удобрений в последействии на урожайность зерна яровой пшеницы сорта Казахстанская 10 (СПК им. 1 мая Туймазинского района, 2007 г.)

Варианты Урожайность, т/га Прибавка урожая

т/га %

Контроль (без удобрений) 2,19 -

ОМУ 200 кг/га 2,38 0,19 8,6

ОМУ 300 кг/га 2,54 0,35 5,9

ОМУ 400 кг/га 2,49 0,30 13,6

ОМУ 500 кг/га 2,63 0,44 20,0

Н.Р,„К,6 2,26 0,07 ЗД

2,36 0,17 7,7

ОМУ 400 кг/га+ Н1,,Р1,Д,,„ 2,57 0,38 17,3

Навоз 50 т/га 2,30 0,11 5,0

НСРМ 0,9

Применение под сахарную свеклу минеральных удобрений (КГПОР]МКПО) в последействии повысило урожайность зерна яровой пшеницы на 0,17 т/га, или на 7,7%. Эффективность минеральных удобрений в норме (№К)120 возрастала при совместном их внесении с ОМУ в дозе 400 кг/га. В этом варианте урожайность составила 2,57 т/га, что на 0,38 т/га больше, чем в варианте без удобрений.

Навоз, внесенный в паровом поле севооборота в норме 50 т/га, не оказал в последействии существенного влияния на урожайность зерна яровой пшеницы, прибавка в урожае составила 0,11 т/га (5%) к контролю.

Внесенные удобрения незначительно влияли на химический состав зерна и соломы яровой пшеницы. Органо-минеральные удобрения в дозах 300 и 400 кг/га повысили соответственно на 0,09-0,08% содержание азота в зерне яровой пшеницы. В варианте без внесения удобрений содержание азота в зерне составило 2,13%. Наибольшее влияние на содержание азота в зерне оказало комплексное внесение органо-минеральных и минеральных удобрений (2,34%).

Применение удобрений способствовало повышению содержания в зерне фосфора и калия. Наибольшее количество Р205 (0,82%) отмечено при внесении ОМУ в дозе 300 кг/га. Существенное увеличение калия в зерне отмечалось при внесении полного минерального удобрения, а также совместного использования минеральных удобрений и ОМУ 400 кг/га. В зерне яровой пшеницы на указанных вариантах содержание калия составило соответственно 0,53; 0,54%, что на 0,12-0,14% больше в сравнении с контролем.

Количество азота в соломе под действием удобрений изменялось незначительно, При этом наибольшее содержание азота (0,48%) было при совместном внесении НШРШК)20 и ОМУ 400 кг/га. Внесение органо-минеральных удобрений незначительно увеличивало содержание азота в соломе (+0,01—0,04%). Количество фосфора и калия в соломе яровой пшеницы под влиянием удобрений практически не изменялось.

Таким образом, применение ОМУ является важным резервом повышения урожайности не только корнеплодов сахарной свеклы, но и зерна яровой пшеницы в последействии.

5 Экономическая и энергетическая эффективность применения органо-минеральных удобрений

Применение органо-минеральных удобрений, полученных на основе относительно недорогого бурого угля с добавлением небольшого количества минеральных туков, позволяет существенно повысить урожайность сахарной свеклы и в последействии урожай зерна яровой пшеницы. В современных рыночных условиях использование таких удобрений обеспечивает снижение* себестоимости продукции и энергозатрат на ее получение.

Расчет экономической и энергетической эффективности применения различных доз ОМУ в сравнении с заделкой в почву полного минерального удобрения Гчт120Р120К120, эквивалентного по количеству элементов питания ОМУ 300 кг/га минерального удобрения 1У21Р30К36> навоза в количестве 50 т/га и совмест-

ного использования ОМУ + N|20P120K120, мы проводили по экспериментальным данным, полученным в СПК им. 1 Мая Туймазинского района.

Наибольшая урожайность корнеплодов сахарной свеклы (32,7 т/га) получена при внесении в почву ОМУ в дозе 300 кг/га. В этом варианте была самая низкая из изучавшихся видов и доз удобрений себестоимость продукции, которая составила 720 рублей за 1 тонну. Прибыль с одного гектара при этом составила 24350 рублей, а рентабельность - 68,0%.

При увеличении доз вносимых органо-минеральных удобрений до 400 и 500 кг/га себестоимость продукции повышалась и соответственно составила 791 и 745 рублей за одну тонну корнеплодов, что объясняется увеличением затрат на производство и внесение удобрений. Наибольшая себестоимость продукции (832 рубля за тонну) получена при совместном внесении ОМУ 400 кг/га + N120P120Kt20, что связано с увеличением затрат на приобретение и внесение минеральных удобрений. Заделка в почву минерального удобрения в дозе N21P30K36 и полного минерального удобрения N120P1MK120 приводила к возрастанию себестоимости одной тонны корнеплодов (739 руб.), что объясняется снижением урожайности корнеплодов.

Наибольшая прибыль с одного гектара (24350 руб.), рентабельность (68%) и коэффициент энергоотдачи (отношение накопленной энергии к затраченной — 2,9) получены также при внесении в почву ОМУ — 300 кг/га. С возрастанием доз применяемых удобрений эффективность их снижалась.

ВЫВОДЫ

1. В результате патентной проработки, полевых исследований по изучению эффективности органо-минеральных удобрений, созданных на основе бурого угля, обработанного аммиачной водой с последующим добавлением фосфоритной муки и хлористого калия, получены три вида органо-минеральных удобрений с различным содержанием и соотношением в них элементов питания растений. По действию на урожайность сахарной свеклы оптимальным является ОМУ-3 с содержанием К7Р,„К1Г

2. Применение органо-минеральных удобрений способствовало существенному повышению плодородия чернозема типичного: содержание общего гумуса в почве под сахарной свеклой возрастало в зависимости от доз вносимых ОМУ и увеличилось на 0,04-002%, лабильного гумуса - на 0,006-0,018%, повысилось количество доступных форм элементов минерального питания, наблюдалась активизации микробиологической деятельности.

3. Использование ОМУ в дозах от 300 до 500 кг/га снижало плотность почвы в слое 0—20 см на 0,03-0,06 г/см3, повышало содержание агрономически ценных агрегатов и их водопрочность, обеспечивало более рациональное расходование почвенной влаги.

4. Внесение органо-минеральных удобрений способствовало уменьшению пораженности всходов сахарной свеклы корнеедом на 1,0—5,0%. Темпы нарас-

тания массы корнеплода, ботвы и площади листовой поверхности сахарной свеклы были наибольшими при внесении в почву ОМУ-3.

5. Наибольшая урожайность корнеплодов сахарной свеклы (32,7 т/га) получена при использовании ОМУ-3 в дозе 300 кг/га. Сахаристость корнеплодов под действием удобрений изменялась незначительно (от 16,6 до 16,8%), повышалось содержание в них азота на 0,2—0,4%, фосфора - на 0,1%, калия — на 0,1-0,2%.

6. Последействие внесенных под сахарную свеклу органо-минеральных удобрений проявлялось в повышении урожайности зерна яровой пшеницы на 0,19—0,44 т/га. Наибольшая прибавка урожайности зерна получена при внесении органо-минеральных удобрений в дозе 500 кг/га.

7. Органо-минеральные удобрения, внесенные в дозе 300 кг/га, повышали рентабельность возделывания сахарной свеклы в сравнении с контролем на 19,6%, энергетический коэффициент по годам составлял 2,6—2,9.

8. Наиболее эффективной дозой органо-минеральных удобрений в звене сахарная свекла — яровая пшеница оказалось 300 кг/га, при которой получена максимальная урожайность сахарной свеклы 32,7 т/га и яровой пшеницы — 2,54 т/га.

9. Наибольшая прибыль в звене севооборота сахарная свекла — яровая пшеница с учетом действия и последействия удобрений получена при внесении ОМУ-3 в дозе 300 кг/га и составила 24350 руб./га при себестоимоста 720 руб./т.

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и эффективности использования местных недорогих удобрений целесообразно организовать производство органо-минеральных удобрений на основе бурого угля Кумертауского месторождения в соответствии с патентом 1Ш 2235707 Б2.

2. При возделывании сахарной свеклы необходимо вносить органо-минеральные удобрения с соотношением элементов питания №Р:К = 7:10:12 в дозе 300 кг/га.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в журналах, рекомендованных ВАК

1. Юхин, И.П. Использование резервов в свекловодстве Башкортостана / И.П. Юхин, Е.В. Пожидаев, В.Н. Осипов, И.Р. Хадыев // Сахарная свекла. -2007.-№ 10.-С. 8-12.

2. Хадыев, И.Р. Влияние органо-минеральных удобрений на урожайность сахарной свеклы / И.Р. Хадыев, И.П. Юхин, НА.Середа // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2011. - № 5. - С. 106—109.

3. Хадыев, И.Р. Органо-минеральные удобрения - важный резерв повышения урожайности сахарной свеклы / И.Р. Хадыев, И.П.Юхин, H.A. Середа // Сахарная свекла. - 2011. - № 10. - С. 25 - 26.

Патенты

4. Хадыев, И.Р., Мирзаянов Д.В., Габдуллина Ф.Г., Молчанов ЮА, Баранов A.M. Способ получения органо-минерального удобрения. Патент RU2235707S2. - Бюл. № 25 от 10.09.2004.

Статьи, опубликованные в журналах и научных сборниках

5. Юхин, И.П. Воспроизводство плодородия почв и эффективность удобрений в зерносвекловичных севооборотах Башкортостана / И.П. Юхин, H.A. Середа, И.Р. Хадыев, Т.В. Шарипов // Бюллетень ВИУА. - 2001. - № 14. -С. 189-191.

6. Юхин, И.П. Свойства и эффективность удобрений на основе местных агроруд / И.П. Юхин, H.A. Середа, Т.В. Шарипов, И.Р. Хадыев // Машинные технологии дифференцированного применения удобрений и мелиорантов: сборник трудов Второй международной научно-практической конференции. -Рязань: Рязанская ГСХА, 2001. - С. 233-235.

7. Юхин И.П. Перспективы использования местных агроруд для повышения урожайности полевых культур / И.П. Юхин, НА. Середа, Т.В. Шарипов, И.Р. Хадыев, С.А. Лукьянов // Создание высокопродуктивных агроэкосистем на основе новой парадигмы природопользования: сборник науч. трудов Всероссийской научно-практической конференции. - Уфа: БГАУ, 2001. - С. 138-143.

8. Юхин, И.П. Органо-минеральные удобрения и их эффективность / И.П. Юхин, H.A. Середа, И.Р. Хадыев // Гуминовые удобрения и их роль в повышении плодородия почв: сборник научных трудов. - Рязань: Рязанская ГСХА, 2001.-С. 72-73.

9. Юхин, И.П. Новые способы повышения урожайности сахарной свеклы / И.П. Юхин, H.A. Середа, И.Р. Хадыев // Сельские узоры. - 2007. - № 2. - С. 14.

10. Юхин, И.П. Применение органо-минеральных удобрений на посевах сахарной свеклы / И.П. Юхин, И.Р. Хадыев // Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в агропромышленном производстве. Агро-комплекс - 2007: материалы Всероссийской науч.-пракг. конференции. - Уфа: БГАУ, 2007,-4.4.-С. 87.

11. Юхин, И.П. Органо-минеральные удобрения и их значение в свекловодстве / И.П. Юхин, H.A. Середа, И.Р. Хадыев // Агроэкологическая роль плодородия почв и современные агротехнологии: материалы международной науч. практич. конференции. — Уфа: БГАУ, 2008. — С. 130.

Хадыев Илдар Римович

ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ И ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУР В СВЕКЛОВИЧНОМ СЕВООБОРОТЕ ПРИ ВНЕСЕНИИ ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ПРЕДУРАЛЬСКОЙ СТЕПИ БАШКОРТОСТАНА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Подписано в печать 11.01.12. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,0. Печать трафаретная. Бумага офсетная. Заказ N9 4278. Тираж 100 экз.

Издательский центр ОГАУ 460014, г. Оренбург, ул. Челюскинцев, 18 Тел.: (3532)77-61-43

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Хадыев, Илдар Римович, Уфа

61 12-6/199

ФГБОУ ВПО «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

ХАДЫЕВ ИЛДАР РИМОВИЧ

ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ И ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУР в СВЕКЛОВИЧНОМ СЕВООБОРОТЕ ПРИ ВНЕСЕНИИ ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ПРЕДУРАЛЬ-СКОЙ СТЕПИ БАШКОРТОСТАНА

06.01.01. - общее земледелие

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Юхин И.П.

Уфа-2011

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ДИНАМИКА ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ И ПУТИ ЕГО ВОСПРОИЗВОДСТВА (обзор литературы) 8

1.1 Роль удобрений в воспроизводстве плодородия почв

и повышении урожайности сельскохозяйственных культур 8

1.2 Свойства и эффективность гуматов и удобрений на их основе 21

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЙ 29

2.1. Почвенно-климатические условия предуральской степи Башкортостана 29

2.2. Объекты и методы исследования 38 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 46

3. ВЛИЯНИЕ ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ 46

3.1. Динамика гумусного состояния почвы 46

3.2 Структурно-агрегатный состав чернозема типичного при различных системах удобрений 50

3.3 Влияние органо-минеральных удобрений на плотность почвы 54

3.4 Запасы доступной влаги в почве 59

3.5 Динамика элементов питания растений 63

3.6 Биологическая активность почвы 67

4. ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ 70

4.1. Эффективность различных видов органо-минеральных углегу- 71 миновых удобрений на посевах сахарной свеклы

4.2. Влияние доз внесения органо-минеральных удобрений на по- 76 раженность всходов сахарной свеклы корнеедом

4.3 Динамика нарастания массы растений сахарной свеклы 79

4.4 Площадь листовой поверхности сахарной свеклы 81

4.5 Урожайность, сахаристость и химический состав сахарной свеклы при внесении различных доз органо-минеральных удобрений 82

4.6. Последействие органо-минеральных удобрений

на урожайность зерна яровой пшеницы 86 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ и ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ПРИМЕНЕНИЯ ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ 90

ВЫВОДЫ 95

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВУ 97

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 98

ПРИЛОЖЕНИЯ 124

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Возделывание сахарной свеклы связано с необходимостью выполнения большого количества механических обработок почвы. Это приводит к разрушению структуры почвы, ее распылению, значительной минерализации органического вещества и, как следствие, ухудшению агрофизических и агрохимических свойств почвы. Деградация почвенного плодородия в свекловичных севооборотах в последние годы усиливается при крайне низком уровне применения удобрений. По данным В.И.Куракова (1971), И.П.Юхина (2002, 2010) при урожайности сахарной свеклы 35,0 - 40,0 т/га ежегодные потери гумуса достигают более 2 т/га, из почвы выносится более 160 кг/га азота, 58 фосфора и 205 кг/га калия.

Для воспроизводства плодородия почв, обеспечения бездефицитного баланса гумуса и биогенных элементов, наряду с соблюдением научно-обоснованных севооборотов, снижением эрозионных потерь, значительную роль играет внесение органических и минеральных удобрений. Важным резервом в пополнении почв органическим веществом является бурый уголь. При обработке его аммиачной водой с добавлением небольшого количества минеральных удобрений получают органо-минеральные удобрения, содержащие, кроме элементов питания, физиологически активные гуминовые кислоты. Проведенными ранее исследованиями (Христева, 1968, 1973; Город-ний, Осадчий, 2001; Садовникова, 2004; Азанова-Вафина, 2006 и др.) установлено высокое разностороннее действие органо-минеральных удобрений: повышение устойчивости растений к неблагоприятным условиям внешней среды, положительное влияние на формирование урожая сельскохозяйственных культур, воспроизводство плодородия почвы.

Значительные запасы бурого угля Кумертауского месторождения Республики Башкортостан до недавнего времени использовались как топливо и в небольшом количестве для производства регулятора роста «Гуми» (Шаяхме-тов, Кузнецов, 2000). Эффективность органо-минеральных удобрений, осо-

бенно на посевах сахарной свеклы, в Башкортостане не изучалась. Поэтому разработка способов получения оптимальных форм органо-минеральных удобрений, установление их эффективности на посевах сахарной свеклы и их последействия на яровой пшенице в зернопаропропашном специализированном свекловичном севообороте является актуальной проблемой.

Цель работы заключается в установлении эффективности созданных органо-минеральных удобрений, полученных на основе бурого угля Кумер-тауского месторождения на продуктивность сахарной свеклы и яровой пшеницы в севообороте в условиях предуральской степи Республики Башкортостан.

Задачи исследований

- разработать способ получения органо-минеральных удобрений;

- установить эффективность органо-минеральных удобрений с различным соотношением в них элементов питания и оптимальную дозу внесения под сахарную свеклу;

- провести изучение эффективности органо-минеральных, органических и минеральных удобрений, а также при совместном их внесении на посевах сахарной свеклы и яровой пшеницы в севообороте;

- установить влияние органо-минеральных удобрений в прямом действии на урожайность сахарной свеклы и в последействии на урожайность яровой пшеницы;

- выявить влияние органо-минеральных удобрений на плодородие чернозема типичного;

- дать экономическую и энергетическую оценку эффективности внесения органо-минеральных удобрений.

Научная новизна работы. Впервые был разработан способ получения органо-минеральных удобрений на основе бурого угля Кумертауского месторождения Башкортостана (Патент 1Ш 2235707 82). Проведены полевые испытания эффективности органо-минеральных удобрений с различным содержанием в них элементов питания. Установлены оптимальные дозы внесе-

ния созданных удобрений на посевах сахарной свеклы и их последействие на яровой пшенице.

Выявлено улучшение водно-физических свойств чернозема типичного при внесении органо-минеральных удобрений, повышение уровня минерального питания и содержания гумуса, урожайности сахарной свеклы и яровой пшеницы.

Установлено положительное влияние органо-минеральных удобрений на плодородие чернозема типичного, формирование урожая сахарной свеклы и яровой пшеницы в севообороте.

Определено, что внесение органо-минеральных удобрений экономически и энергетически эффективно.

Практическая значимость работы. Применение в земледелии Республики Башкортостан органо-минеральных удобрений, полученных на основе местного бурого угля, будет способствовать сохранению и повышению плодородия почвы, урожайности сельскохозяйственных культур обеспечению благоприятного баланса основных элементов питания и гумуса.

Практическая значимость работы подтверждается внедрением рекомендованных органо-минеральных удобрений при возделывании сахарной свеклы на площади 250 га в ООО СХП «Нерал Буздяк» Буздякского района Башкортостана в 2008 - 2010 гг., что позволило повысить урожайность корнеплодов на 5,8 т/га при рентабельности свекловодства 78 %.

Результаты исследований применяются в ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» при изучении дисциплин «Агрохимия» и «Земледелие», «Технология растениеводства», «Основы земледелия и растениеводства».

Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту.

1. Обработка бурого угля Кумертауского месторождения РБ аммиачной водой с последующим добавлением минеральных удобрений обеспечивает получение эффективных органо-минеральных удобрений. В специализиро-

ванном зернопаропропашном свекловичном севообороте наиболее благоприятным является ОМУ с содержанием ^РюК^, при внесении его в количестве 300 кг/га.

2. Внесение органо-минеральных удобрений улучшает агрохимическое состояние, водно-физические и микробиологические свойства почвы и повышает урожайность сахарной свеклы на 4,6-7,7 т/га.

3. Органо-минеральные удобрения обладают пролонгированным эффектом, повышая в последействии урожайность зерна пшеницы на 0,19-0,44 т/га.

4. Применение органо-минеральных удобрений обеспечивает повышение экономической и энергетической эффективности возделывания сахарной свеклы.

Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены и обсуждены на научно-практической конференции «Машинные технологии дифференцированного применения удобрений и мелиорантов (г. Рязань, 2001); на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в агропромышленном производстве» (г. Уфа, 2007); на Международной научно-практической конференции «Агроэкологическая роль плодородия почв и современные аг-ротехнологии» (г. Уфа, 2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе 3 в рецензируемых журналах, включенных в перечень ВАК.

Личный вклад диссертанта Диссертационная работа выполнена автором самостоятельно. Планирование эксперимента, полевые и лабораторные исследования проводились лично. Доля участия соискателя в проведении исследований составляет 80%.

1. ДИНАМИКА ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ И ПУТИ ЕГО ВОСПРОИЗВОДСТВА

(литературный обзор)

Дальнейшее увеличение продуктивности всех отраслей сельского хозяйства связано с резким возрастанием производства растениеводческой продукции. В значительной степени это зависит от эффективного использования почвенных ресурсов (главного средства производства) и создания благоприятных условий питания растений путем рационального применения различных видов удобрений.

1.1 Роль удобрений в воспроизводстве плодородия почв и повышении урожайности сельскохозяйственных культур

Урожаи автотрофных организмов (зеленых растений) формируются как результат их питания - усвоения из внешней среды (атмосферы, воды, почвы) минеральных субстратов и преобразования их с помощью трансформируемой энергии света в органические продукты - компоненты структур и биомассы самих растений. Продукционный процесс достаточно сложен, исключительно важное значение в продуктивности растений играет процесс фотосинтеза как единственный производительный процесс (Ничипорович, 1956; Тооминг, 1984). Почва является средой для роста и развития растений, а ее свойства в значительной мере определяют продуктивность агроценозов. Поэтому в сельскохозяйственных исследованиях широко распространено представление продуктивности агроценозов в виде функции многих факторов: У = /(XI, ..., Хп), где У- урожай, т/га; XI, ..., Хп - факторы его определяющие. Условия, факторы и процессы, определяющие продуктивность растений, многочисленны, разнообразны и изменчивы. В подавляющей части они не находятся в оптимальных сочетаниях и состояниях, в полной мере соответствующих требованиям растений и наивысшей их продуктивности. Все факторы разделяют

на регулируемые (севообороты, агротехника, дозы удобрений и т.д.) и нерегулируемые, к которым, как правило, относят погодные условия.

Значительные отклонения погодных условий от оптимальных для данной культуры вызывают существенные изменения физиологических функций растений, ослабляют возможность использования ими питательных веществ, снижают фотосинтез. При этом резко падает способность растительного организма к формированию репродуктивных органов (Ничипорович, 1956; То-оминг, 1977; Кореньков,1985; Минеев, 1985; Чуб, 1986; Шатилов и др., 1987).

Климатические и погодные условия оказывают большое влияние на территориальную специализацию производства сельскохозяйственных культур, урожай и качество растениеводческой продукции, затраты на ее производство, агротехнику и эффективность удобрений. Временные ряды характеризуются значительным размахом колебаний урожайности, отражающих влияние совокупности климатических, погодных и других факторов, что неоднократно отмечалось многими исследователями (Прохорова, Фрид, 1993; Магафуров, 1996; Войтович, 1997 и др.). На долю погодных условий приходится от 44 до 55 % общей амплитуды колебаний урожая (Стребков, 1985). По данным того же автора (Федосеев, 1984) изменчивостью погодных условий объясняется 25-60 % колебаний эффективности удобрений по Нечерноземной зоне и 35-70 % - по Черноземной. Погодные условия существенно сказываются не только на эффективности удобрений, но и на количестве выносимых с урожаем питательных веществ и их уровне использования из минеральных удобрений и почвы.

Выход сельскохозяйственной продукции в основном формируется под воздействием факторов, характеризующих эффективное плодородие почв. Продуктивность растений является основным критерием плодородия почвы. Плодородие почвы создается для урожая и оценивается им (Соколов, 1947; Прянишников, 1965; Панников, Минеев, 1977; Шишов, Дурманов, 1986 и др.). Уровень плодородия в свою очередь, обусловлен взаимодействием климатических, физических, химических и биологических факторов (Кулаков-

екая,, 1978; Шатилов, 1980; Фрид, 1987; Шишов и др., 1991; Акулов, 1992 и др.). В соответствии с этим в каждой почвенно-климатической зоне урожаи определяются наиболее важными свойствами почв (Гаврилюк, 1967; Зубенко, 1987; Кулаковская, 1986). Вместе с тем в пределах одной почвенной разновидности в конкретной почвенно-климатической зоне отмечаются существенные различия в плодородии почв, обусловленные, главным образом, различиями агрохимических свойств.

Обобщение большого количества данных по урожайности различных сельскохозяйственных культур позволяет сделать однозначный вывод о прямой зависимости продуктивности растений от уровня плодородия почв. Применение удобрений сглаживает различия в урожайности, но вместе с тем прибавка урожая, обусловленная степенью окультуренности почв, остается весьма существенной (Минеев и др., 1984; Иванова и др., 1985; Макаров, Ар-хипова, 1985; Кулаковская, 1986; Найденов и др., 1991; Мязин и др., 1993; Никитишен, 2002; Сычев, 2003; Лапа, Босак, 2006; Шафран, Прошкин, 2007, Минакова, Александрова, Тамбовцева, 2009; Кириллова, 2009).

Многими исследователями установлена тесная связь урожаев сельскохозяйственных культур с отдельными факторами почвенной среды. В качестве основного, интегрального показателя почвенного плодородия называют содержание гумуса в почве (Захаров и др., 1991; Магафуров, 1995; Глухих,

1995), подвижного (лабильного) гумуса (Егоров, 1979; Мукатанов и др., 1993) или мощность гумусового горизонта (Ишимьяров, 1988; Бондарев,

1996). Другие исследователи определяющим урожай фактором почвенного плодородия считают содержание доступного растениям фосфора (Попцов, 1988; Сдобникова и др., 1989; Носко, 1990; Брагин, 1990; Войтович, 1997 и др.). В некоторых исследованиях (Трофимов, Хачатрян, 1991; Кольцова и др., 1994, 2003) было установлено, что решающее значение в формировании урожая имеют отдельные группы фосфатов: на дерново-подзолистых почвах - А1-Р и Са -Р, на карбонатном черноземе - помимо этих двух групп еще и

и

рыхлосвязанный фосфор, на сероземе - рыхлосвязанные фосфаты в сочетании с влагообеспеченностью.

Менее значимые связи урожаев установлены с обеспеченностью почв обменным калием (Прохорова, Савинова, 1970; Носко, Кучир, 1985; Войтович, 1997, Магафуров, 1996), что объясняется высоким его содержанием в почве.

Большое значение показателей почвенного плодородия в формировании урожайности имеют особенности самих растений (Петербургский, 1972; Авдонин, 1965; Глухих, 1995). Для условий Восточной Сибири М.А.Глухих (1995) было установлено, что взаимосвязь продуктивности с показателями почвенного плодородия выше у культур требовательных к условиям минерального питания (пшеница, кукуруза), чем менее требовательных (вико-овсяная смесь).

Успешное развитие интенсивного земледелия в решающей степени зависит от сбалансированности продукционного процесса с культурным почвообразовательным процессом. Эта сбалансированность обеспечивается, прежде всего, воспроизводством органического вещества в почве. Важнейшим его принципом является почвозащитная направленность интенсивного земледелия (Лыков, 1982; 1989; 2004).

Органическое вещество, как компонент плодородия, в связи со своей особой ролью в почвообразовании и системном воздействии буквально на все факторы жизни растений, является важнейшим фактором эффективности земледелия (Шапошникова и др., 2005).

В ненарушенных ландшафтах многолетние изменения содержания гумуса - важнейшего, интегрального показателя уровня плодородия почв, как правило, незначительны. А.А.Лазарев (1936, цитировано по Титляновой, Наумову, 1995), изучая влияние сельскохозяйственного использования почв в лесостепной полосе Западной Сибири, показал, что в условиях залежной системы общее количество гумуса во всем профиле пахотной почвы не уменьшается, а иногда и увеличивается. Аналогичные данные были получены для

экосистем луговой степи (Центрально-Ч