Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Продуктивность озимой пшеницы в зависимости от применения различных доз сухого гранулированного птичьего помета на орошаемых темно-каштановых почвах Заволжья

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Продуктивность озимой пшеницы в зависимости от применения различных доз сухого гранулированного птичьего помета на орошаемых темно-каштановых почвах Заволжья"

На правах рукописи

Попов Александр Валерьевич

ПРОДУКТИВНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ СУХОГО ГРАНУЛИРОВАННОГО ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА НА ОРОШАЕМЫХ ТЕМНО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ ЗАВОЛЖЬЯ

06.01.04 — агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Оренбург —2011

2 5 ЯНВ 20:2

005009532

Работа выполнена в Балашовском институте (филиале) ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского»

Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент

Золотухин Афанасий Иванович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Крючков Анатолий Георгиевич;

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Долматов Алексей Петрович

Ведущая организация: Федеральное государственное научное

учреждение «Волжский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации»

Защита диссертации состоится 17 февраля 2012 г. в 10.00 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 «. <//» 20 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Кононов В.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В успешном решении задач по повышению урожайности сельскохозяйственных культур и созданию гарантированного производства зерна и кормов для животноводства в степных районах Поволжья ведущая роль отводится орошению и удобрениям. Эти два фактора на современном этапе развития сельского хозяйства являются материальной основой культуры земледелия и воспроизводства плодородия почвы.

В связи с неблагоприятными физическими свойствами сырого птичьего помета, затрудняющими механизацию использования его в качестве удобрения, и значительными потерями питательных веществ при его хранении особую актуальность приобретают вопросы, связанные с технологией его приготовления и использования.

К числу перспективных способов переработки птичьего помета относится его термическая сушка, которая способствует наиболее полному сохранению органического вещества, азота и зольных элементов питания растений, резко улучшает физические свойства удобрения, значительно повышает концентрацию питательных веществ в нем.

Исследования по технологии применения сухого гранулированного птичьего помета при возделывании озимой пшеницы на орошаемых темно-каштановых почвах Заволжья в зоне влияния лесных полос и вне ее до настоящего времени не проводились.

В связи с этим необходимо было решить вопросы, касающиеся особенностей влияния этого вида органических удобрений на агрохимическую и агрофизическую составляющие почвенного плодородия.

В качестве приоритетных намечены содержание гумуса, динамика макро- и микроэлементов, потребление и вынос элементов питания, урожайность и качество зерна озимой пшеницы. Открытым также оставался вопрос, связанный с потерей питательных веществ при поверхностном стоке и смыве почвы, тесно коррелирующим с плотностью почвы, водопроницаемостью и водопрочностью почвенных агрегатов.

На решение этих задач и были направлены наши исследования.

Цель и задачи исследований - эколого-агрохимическая оценка применения различных доз сухого гранулированного птичьего помета в системе лесных полос и без их участия при возделывании озимой пшеницы на орошаемых темно-каштановых почвах Заволжья.

Для достижения поставленной цели решались задачи:

- дать эколого-агрохимическую характеристику сухому гранулированному птичьему помету и изучить его влияние отдельно и совместно с лесными полосами на агрохимические показатели почвенного плодородия (содержание гумуса, макро- и микроэлементов);

- выявить влияние сухого гранулированного птичьего помета на агрофизические свойства почвы (плотность, водопрочность, водопроницаемость, сток твердый и жидкий);

- изучить влияние различных доз сухого гранулированного птичьего помета на фотосинтетическую деятельность посевов, формирование биомассы, урожайность и качество зерна озимой пшеницы Мироновская 808;

- выявить в связи с изучаемыми приемами особенности потребления озимой пшеницей воды и питательных веществ;

- дать эколого-экономическую и энергетическую оценку применению различных доз сухого гранулированного птичьего помета.

Научная новизна. Впервые на орошаемых темно-каштановых почвах Заволжья изучена и доказана возможность раздельного и совместного с влиянием лесных полос применения сухого гранулированного птичьего помета при возделывании озимой пшеницы. Выявлена наиболее эффективная доза применения удобрения. Определены размеры выноса и потребления макро- и микроэлементов. Установлено положительное влияние сухого гранулированного птичьего помета на урожайность зерна озимой пшеницы и сбор белка с единицы площади.

Практическая значимость работы. Разработаны рекомендации по применению сухого гранулированного птичьего помета отдельно и совместно с влиянием лесных полос при возделывании озимой пшеницы на орошаемых темно-каштановых почвах Заволжья, которые апробированы и внедрены в ООО «Нива» Энгельсского района на площади 212 га. При применении дозы птичьего помета 5,4 т/га урожайность озимой пшеницы Мироновская 808 составила 5,05 т/га, экономический эффект - 2537,7 руб. с 1 га. Разработанные рекомендации используются в учебном процессе СГАУ им. Н.И. Вавилова и СГУ им. Н.Г. Чернышевского.

Положения, выносимые на защиту:

1. Эколого-агрохимическая характеристика сухого гранулированного птичьего помета и его влияние отдельно и совместно с лесными полосами на агрохимические и агрофизические свойства темно-каштановых почв Заволжья;

2. Особенности влияния различных доз сухого гранулированного птичьего помета на урожайность озимой пшеницы, потребление воды и питательных веществ;

3. Эколого-экономическая и энергетическая оценка применения различных доз удобрений.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на международных научно-практических конференциях: «Вавиловские чтения» (Саратов, 2008-2010); «Экономические аспекты развития современного общества» (Саратов, 2010); «Антропогенная трансформация природных экосистем» (Балашов, 2010), ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава СГАУ (Саратов, 2008-2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ общим объемом 1,8 п.л., в т.ч. авторских 0,9.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 146 страницах и состоит из пяти глав, выводов и предложений производству, содержит 49 таблиц, 12 приложений. Список литературы представлен 319 источниками, из них 27 — иностранными авторами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Плодородие почв и продуктивность растений в связи с применением сухого гранулированного птичьего помета

Показана роль сухого гранулированного птичьего помета, примененного раздельно и в системе лесных полос в повышении плодородия почв и продуктивности растений; рассмотрено влияние орошения дождеванием и системы лесных полос на агрофизические, агрохимические и микробиологические свойства почвы (Буров, 1949; Горчичко, 1979; Григорьев, 1984; Ерхов, 1977; Конке, 1962; Мирцхулава, 1970; Поляков, 1981; Проездов, 1999; Попов, 2006).

2 Условия и методика работы

Опыты проводились в 2008-2010 гг. на темно-каштановой почве ООО «Нива» Энгельсского района Саратовской области.

Содержание гумуса в пахотном слое 2,3-2,5 %, что соответствует очень низкой обеспеченности. Нитрификационная способность почв составляла 6,3-6,8 мг/кг, что также свидетельствует о низкой обеспеченности. Концентрация подвижного фосфора, определенного мето-

дом Мачигина, колебалась от 12,6 до 19,6 мг/кг. И этим элементом пахотный слой обеспечен слабо.

Наиболее благоприятным для возделывания озимой пшеницы оказался 2008 г., а самым неблагоприятным - 2010 г. Техника полива ДМ-454-100 «Фрегат».

В опытах использовались лесные полосы шириной 18 — 27 м (6 рядов) плотной конструкции, возраст 40 лет. Главная порода - вяз приземистый, высотой 12,5-15,8 м.

Применялись полевой, лабораторно-полевой, лабораторный методы и производственные испытания. Метод расположения делянок в полевом опыте систематический. Площадь делянки 200 м2, повтор-ность - четырехкратная.

Схема опытов включала следующие варианты.

Опыт № 1. Влияние различных доз сухого гранулированного птичьего помета на плодородие темно-каштановой почвы и продуктивность озимой пшеницы при орошении (без лесных полос).

1. Контроль; 2. 1,8 т/га сухого гранулированного птичьего помета, т/га; 3. 3,6 т/га сухого гранулированного птичьего помета; 4. 5,4 т/га сухого гранулированного птичьего помета.

Опыт № 2. Влияние различных доз сухого гранулированного птичьего помета на плодородие темно-каштановой почвы и продуктивность озимой пшеницы при орошении (с лесными полосами).

1. Контроль; 2. 1,8 т/га сухого гранулированного птичьего помета, т/га; 3. 3,6 т/га сухого гранулированного птичьего помета; 4. 5,4 т/га сухого гранулированного птичьего помета.

Опыт № з. Влияние эквивалентных доз бесподстилочного птичьего помета на плодородие темно-каштановой почвы и продуктивность озимой пшеницы при орошении

1. Контроль; 2. 6 т/га бесподстилочного птичьего помета, т/га; 3.12 т/га бесподстилочного птичьего помета; 4.18 т/га бесподстилочного птичьего помета.

Опыт № 4. Влияние эквивалентных доз минеральных удобрений на плодородие темно-каштановой почвы и продуктивность озимой пшеницы при орошении

1. Контроль; 2. N^Kj,; 3. ^Р,^; 4. N270P201K114.

Поливная норма — 600 м3/га. Влажность почвы поддерживалась не ниже 75 - 80 % от наименьшей влагоемкости.

Сухой гранулированный птичий помет имел следующий химический состав: влага -12 %; азот - 5,0 %; фосфор - 3,7% и калий - 2,1 %. Он готовился

го бесподстилочного путем высокотемпературной сушки на смонтированной нами установке. Состав бесподстилочного помета плотной консистенции: влага-70%; азот- 1,5 %; фосфор-1,0 %икалий-0,75%.

Из минеральных удобрений использовались аммиачная селитра, двойной суперфосфат и хлористый калий.

Исследования проводились с озимой пшеницей сорта Мироновская 808. Агротехника - общепринятая для данной зоны.

Все исследования сопровождались изучением факторов внешней среды, биометрическими измерениями и эколого-агрохимическими анализами.

В почвенных образцах определяли общее содержание гумуса методом Тюрина, подвижного фосфора и обменного калия - по Мачигину (ГОСТ 26205-84), нитрификационную способность почвы - по методу Кравкова (ГОСТ 26107-84), микроэлементы - по Пейве - Ринькису и Крупскому - Александровой, валовое содержание тяжелых металлов — спектральным методом.

Стоковые площадки устанавливались в трехкратной повторности для каждого варианта опыта. Воднопептизируемый ил определялся по Б.В. Андрееву (1963), плотность почвы - по методу режущих колец Ка-чинского, водопрочность агрегатов — сухим и мокрым фракционированием методом Саввинова, водопроницаемость почвы и наименьшую влагоемкость — методом заливаемых площадок, влажность почвы — термостатно-весовым методом (ГОСТ 28268-89).

Фенологические наблюдения проводились по методике Руденко. Анализ структуры урожая — на закрепленных площадках размером 0,25 м2 в 10-кратной повторности.

Определяли общую и продуктивную кустистость, длину стебля и колоса, число колосков и зерен в колосе и их массу по методике Госсортсети.

Урожай зерна учитывали методом прямого комбайнирования со взвешиванием зерна с каждой делянки и приведением его к стандартной влажности и 100 % чистоте.

Определение качества зерна: масса 1000 семян - по ГОСТу 1084276, натура - по ГОСТу 10840-64, стекловидность - по ГОСТу 10987-76, содержание и качество клейковины - по ГОСТу 13586-64, белок - по ГОСТу 10846-74.

Экономическая оценка результатов исследований проведена по методике, утвержденной РАСХН (1991), энергетическая - по Коринец (1989). Статистическая обработка экспериментальных данных - по Б.А. Доспехову (1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3 Плодородие темно-каштановой почвы в связи с применением сухого гранулированного птичьего помета раздельно и в системе лесных полос

3.1 Агрофизические свойства. При организации рационального режима орошения озимой пшеницы необходимо учитывать наличие тесной связи между плотностью почвы и ее водными свойствами. Оптимальное проявление их наблюдается при плотности 1,20-1,30 г/см3.

Самая высокая водопрочность почвенных агрегатов достигнута при совместном влиянии лесных полос и применении сухого транслированного птичьего помета. С повышением дозы удобрения возрастала и водопрочность, достигнув своего максимума при внесении 5,4 т/га.

Поверхностный сток в среднем за три года на контрольном варианте составил 68,2, при использовании лесных полос 56,9 и совместном применении 5,4 т/га сухого гранулированного птичьего помета и лесных полос 39,2 м3/га. Совместное использование лесополос и самой высокой дозы помета в среднем за три года уменьшило поверхностный сток на 42,5 %, а смыв почвы в 7 раз.

Эколого-энергетическая оценка показателей ирригационной эрозии почв, проведенная на основе графоаналитического метода путем наложения кривых интенсивности дождя и водопроницаемости почв показала его хорошую сопоставимость с результатами полевых экспериментов.

3.2 Агрохимические свойства почвы. Эколого-агрохимические исследования показали, что при нарушенной технологии хранения птичьего помета из него безвозвратно теряется в среднем 59 % азота, 38 % фосфора и 78 % калия.

Столь значительные потери элементов пищи растений обесценивают помет птичий как органическое удобрение, создают серьезную угрозу окружающей среде и требуют изыскания надежных методов его переработки и утилизации, наиболее существенным из которых является высокотемпературная сушка.

Необходимость производства сухого гранулированного помета усиливается в настоящее время в связи с тем, что из общего количества помета, получаемого на птицефабриках, около 80 % составляет бесподстилочный со сверхнормативной влажностью 75-90 % и выше.

Значительная часть элементов питания в сухом гранулированном гггичьем помете находится в водорастворимой форме. В исследованных образцах в водную вытяжку переходило азота 47—70, фосфора — 4-20 и

калия - 60-90 % от общего их содержания в удобрениях. Для полевых опытов нами использовался сухой гранулированный птичий помет с влажностью 12 %, содержанием азота 5,0, фосфора - 3,7 и калия - 2,1 %.

Это удобрение является экологически безопасным. Ртуть в исследованных образцах обнаружена лишь в виде следов. Содержание кадмия и мышьяка незначительно. Концентрация свинца и никеля в 1,5-2,0 раза ниже установленного регламента. В сухом гранулированном птичьем помете полностью погибли семена сорняков, отсутствовали пестициды, патогенные микроорганизмы, яйца и личинки гельминтов.

Следовательно, подготовленное при строгом соблюдении технологии на основе бесподстилочного птичьего помета сухое гранулированное удобрение является высококонцентрированным и экологически безопасным, пригодным для удобрения озимой пшеницы и других сельскохозяйственных культур.

Содержание гумуса в твердом стоке при дождевании озимой пшеницы ДМ-454-100 «Фрегат» в среднем за три года на контрольном варианте было на 0,25, а при использовании сухого гранулированного птичьего помета на 0,32-0,44 % выше, чем в самой почве.

Применение сухого гранулированного птичьего помета раздельно и в системе лесных полос не только повышает содержание гумуса в пахотном слое почвы, но и способствует большей его сохранности при орошении дождеванием.

Общее содержание основных питательных веществ в твердом стоке имело тенденцию к повышению по сравнению с их количеством в пахотном слое темно-каштановой почвы. Смытый материал оказался ценнее самой почвы, превосходя ее по накоплению нитратов в 1,1 - 2,8, фосфатов - 1,5 —2,2 и окиси калия-в 1,1 —1,3 раза.

Содержание нитратов в жидком стоке колебалось от 1,3 до 2,1 мг/л.

Аммиачного азота значительно меньше нитратного - 0,1 - 0,3 мг/л. Концентрация фосфора колеблется от 0,1 до 0,9, а калия - от 4,6 до 9,4 мг/л.

Сухой гранулированный птичий помет в дозах 3,6 и 5,4 т/га способствовал некоторому росту концентрации химических веществ в жидком стоке, однако во всех случаях их количество было значительно ниже биологически допустимого уровня.

Сухой гранулированный птичий помет не оказывал существенного влияния на валовое содержание микроэлементов в низкоагре-гированном иле, но повышал их концентрацию в высокоагрегиро-ванной фракции, что связано, по-видимому, с высоким накоплением в ней гумуса.

Содержание микроэлементов в жидком стоке колебалось в следующих пределах: для бора 0,03-0,07, марганца 0,1-0,4, цинка 1,0-1,2, меди 0,1-0,3, молибдена 0,01-0,04, кобальта 0,05-0,07 мг/л.

Химический анализ продуктов стока и смыва показал большую обогащенность их гумусом, макро- и микроэлементами по сравнению с исходной почвой, что вызывает снижение потенциального и эффективного плодородия при ирригационной эрозии и приводит к пестроте почвенного покрова.

Содержание гумуса в коллоидных частицах значительно выше, чем в макроагрегатах почвы, что подчеркивает роль органического вещества в создании водопрочной структуры.

Совместное применение сухого гранулированного птичьего помета и лесополос повышает не только плодородие, но и противоэрозионную стойкость почв, что в итоге приводит к меньшей потере гумуса, макро- и микроэлементов.

3.3 Продуктивность озимой пшеницы. Средняя прибавка урожая зерна от применения сухого гранулированного птичьего помета в дозе 1,8 т с 1 га составила 0,3 т с 1 га, или 9,4 % по сравнению с орошаемым контролем. Удвоенная доза помета повысила урожайность зерна на 0,93, утроенная - на 1,68 т с 1 га, что составляет соответственно 29,1 и 52,5 % по сравнению с контролем (табл. 1).

Таблица 1 - Урожайность зерна орошаемой озимой пшеницы в зависимости от применения различных доз сухого гранулированного птичьего помета, т/га

Дозы СГПП, т/га 2008 г. 2009 г. 2010 с Средняя Прибавка

тс 1 га %

Без лесных полос

0 3,32 3,23 3,06 3,20 - -

1.8 3,59 3,55 3,38 3,50 0,30 9,37

3,6 4,06 4,30 4,02 4,13 0,93 29,1

5,4 4,64 5,06 4,63 4,88 1,68 52,5

нср„, 0,14 0,16 0,16 0,20

С лесными полосами

0 3,37 3,38 3,32 3,36 - -

1,8 3,70 3,75 3,60 3,69 0,33 9,82

3,6 4,45 4,70 4,38 4,51 1,15 34,2

5,4 5,28 5,45 4,90 5,21 1,85 55,5

НСР« 0,16 0,15 0,16 0,20

Прибавка урожая на участках с влиянием лесных полос была еще более значительная. За счет лесных полос на контроле и минимальной дозе удобрения дополнительно получено в среднем 0,16-0,19 т с 1 га зерна озимой пшеницы. Особенно заметный синергизм совместного воздействия изученных факторов проявился при использовании сухого гранулированного птичьего помета в дозах 3,6 и 5,4 т с 1 га. На этих вариантах прибавки урожая зерна озимой пшеницы под влиянием лесных полос возросли до 0,33—0,38 т с 1 га.

Урожайность зерна озимой пшеницы в среднем за три года на контроле составила 3,2, при внесении в почву гранулированного птичьего помета в дозе 5,4 т/га - 4,88, а при совместном влиянии этой дозы удобрения и лесных полос — 5,21 т с 1 га. На лучшем варианте относительное долевое участие влияния удобрений составило 55 и лесных полос - 9,8 %.

3.4 Качество зерна. Натура зерна в наших опытах сильно зависела от погодных условий. На контрольном варианте в засушливом 2010 году она оказалась минимальной — 738 г/л, а во влажном 2008 году максимальной - 803 г/л. Сухой гранулированный птичий помет в дозах 3,6-5,4 т/га устойчиво повышал этот показатель на 34-52 г/л.

Решающее влияние на накопление сырого белка оказали погодные условия.

Максимум его был отмечен в более засушливые 2009—2010 гг. -14,7-15 %. В среднем за три года на контрольном варианте содержание сырого белка составило 13,7 %.

Сухой гранулированный птичий помет в дозе 3,6 т/га повысил содержание сырого белка на 1,1 %. Более высокие дозы помета не способствовали адекватному приросту белка. Под влиянием лесных полос наблюдалась тенденция к повышенному накоплению белка в зерне на всех вариантах (табл. 2).

Без удобрений в среднем за три года содержание сырой клейковины составило 27,5 %, а на удобренных вариантах 28,4 - 30,3 %. Качество клейковины имело тенденцию к уменьшению. Стекловидность зерна коррелировала с величиной сырой клейковины.

Сила муки наибольшей была на хорошо удобренных вариантах. Максимальный объемный выход хлеба 1000 —1050 мл отмечен также на хорошо удобренных вариантах.

Содержание незаменимых аминокислот на удобренных вариантах в большинстве случаев оставалось неизменным. При внесении сухого гранулированного птичьего помета в дозах 3,6 и 5,4 т/га в зерне озимой

пшеницы содержание нитратов и нитритов не превышает ПДК, что дает возможность использовать такое зерно для любых нужд.

Таблица 2 - Показатели качества зерна орошаемой озимой пшеницы в зависимости от различных доз сухого гранулированного птичьего помета, примененных раздельно и в системе лесных полос (2008 - 2010 гг.)

Дозы СГПП, т/га Натура зерна, г/л Масса 1000 зерен, г Стекловид-ность, % . Содержание белка, % Содержание клейковины, %

Без лесных полос

0 731 37,0 60,8 13,7 27,5

1,8 740 37,1 61,1 14,2 28,4

3,6 765 38,0 63,4 14,5 29,0

5,4 783 39,2 65,5 14,9 30,1

С лесными полосами

0 735 37,0 61,2 13,9 27,9

1,8 747 37,5 62,4 14,4 28,8

3,6 769 38,3 68,7 14,7 29,5

5,4 787 39,7 69,0 15,1 30,3

3.5 Потребление озимой пшеницей воды и питательных веществ.

В осенний период перед посевом озимой пшеницы проводились вла-гозарядковые поливы нормой 1000-1200 м3/га. В годы исследований погодные условия резко отличались по температуре воздуха и количеству выпавших осадков в период вегетации озимой пшеницы. В связи с этим для поддержания заданного уровня предполивной влажности почвы потребовалось различное число поливов. В 2008 году потребовалось 3, в 2009 - 4 и в 2010 году, наиболее засушливом, - 5 поливов. По сравнению с наиболее влажным 2008 годом оросительная норма в 2009 году увеличиласьв 1,2, ав2010-в 1,4раза.

Средний расход воды на формирование тонны зерна и соответствующего количества побочной продукции при внесении 1,8 т/га сухого гранулированного птичьего помета снизился на 125, 3,6 т/га - на 321 и 5,4 т/га - на 491 м3/га. В зоне влияния лесных полос показатели коэффициентов водопотребления снизились еще на 60 - 95 м3/га (табл. 3).

В азотном питании озимая пшеница больше всего нуждается в первую половину вегетации. За это время ею усваивается основное количество азота. В последующие фазы накопление азота незначительно и

в основном продолжается перераспределение его из вегетативных органов в генеративные. Помет оказывает существенное положительное влияние на потребление азота растениями (табл. 4).

Таблица 3 - Коэффициенты водопотребления орошаемой озимой пшеницы в зависимости от различных доз сухого гранулированного птичьего помета, примененных раздельно и в системе лесных полос, м3/т

Дозы СГПП, т/га 2008 г. 2009 г. 2010 г. Среднее за три года

Без лесных полос

0 1353 1392 1551 1432

1,8 1251 1266 1404 1307

3,6 1106 1045 1181 1111

5,4 909 888 1025 941

С лесными полосами

0 1333 1330 1429 1364

1,8 1214 1199 1318 1244

3,6 1009 956 1083 1026

5,4 851 825 968 881

Таблица 4 — Потребление азота озимой пшеницей в зависимости от различных доз сухого гранулированного птичьего помета, примененных раздельно и в системе лесных полос (2008 - 2010 гг.), кг/га

Дозы СГПП,/га Кущение Трубкование Колошение Полная спелость

зерно солома общий вынос

Без лесных полос

0 11,8 46,3 48,8 71,0 12,8 83,8

1,8 14,7 56,1 58,8 82,2 14,8 97,0

3,6 20,6 73,3 76,3 102 18,1 120

5,4 23,2 90,3 95,8 124 22,6 147

С лесными полосами

0 13,0 50,7 51,6 76,6 13,7 90,3

1,8 19,0 63,1 63,4 87,4 15,0 102

3,6 24,7 82,3 89,1 ИЗ 19,8 133

5,4 30,7 96,4 104 134 25,0 159

Большая часть азота концентрируется в зерне. В среднем за три года вынос азота с основной продукцией составил на контрольных вариантах 71—77, а при внесении помета в дозе 5,4 т/га - 147 -159 кг/га.

С побочной продукцией вынос азота в среднем за три года составил на контроле 12,8-13,7, а при использовании помета в дозе 3,6 и 5,4 т/га -18,1-25,0 кг/га.

Большая часть фосфора поглощается зерном. На неудобренных контролях в среднем за три года с зерном было вынесено из почвы 27-30 кг/га фосфора, а с соломой - 4,61-4,84 кг/га. При внесении в почву 5,4 т/га сухого гранулированного помета вынос фосфора зерном составил 40-44, а соломой - 9,7-10,4 кг/га. Общий вынос фосфора при внесении этой дозы помета составил 50 - 55 против 27 - 30 кг/га на контрольных вариантах (табл. 5).

Таблица 5 — Потребление фосфора озимой пшеницей в зависимости от различных доз сухого гранулированного птичьего помета, примененных раздельно и в системе лесных полос (2008 - 2010 гг.), кг/га

Дозы СГПП, т/га Кущение Трубкова-ние Колошение Полная спелость

зерно солома общий вынос

Без лесных полос

0 2,19 17,0 17,3 22,4 4,61 27,0

1,8 2,58 19,3 19,4 27,6 5,60 33,2

3,6 3,30 23,2 23,5 33,0 6,60 39,6

5,4 4,09 27,4 27,8 40,0 9,75 49,7

С лесными полосами

0 2,70 18,9 18,2 25,2 4,84 30,0

1,8 3,35 21,0 21,0 29,1 5,90 35,0

3,6 4,27 25,3 26,9 38,3 7,22 45,5

5,4 4,97 33,1 33,3 44,3 10,4 54,7

Калий сильнее накапливался в начальный период роста растений. Уже в фазу трубкования озимой пшеницей потреблялось в среднем за три года 90—91 % от всего накопленного за вегетацию калия, а к фазе колошения он был усвоен растениями почти полностью. При этом на удобренных фонах растения потребляли его в 1,1 -1,3 раза больше, чем на контроле (табл. 6).

Больше микроэлементов выносится из почвы с побочной продукцией. Солома превысила зерно по выносу цинка и молибдена в 1,7 — 1,8 раза; бора, марганца и меди - в 2,9 - 3,2 и кобальта - в 5 раз.

Таблица 6 — Потребление калия озимой пшеницей в зависимости от применения различных доз сухого гранулированного птичьего помета, примененных раздельно и в системе лесных полос (2008-2010 гг.), кг/га

Дозы СГПП, т/га Кущение Трубкование Колошение Полная спелость

зерно солома общий вынос

Без лесных полос

0 15,5 64,3 70,5 19,2 52,0 71,2

1,8 17,3 71,5 78,7 21,3 58,0 79,3

3,6 19,8 88,4 95,1 26,4 70,9 97,3

5,4 22,4 106 120 31,7 74,6 116

С лесными полосами

0 16,4 69,0 75,0 20,8 55,1 75,9

1,8 18,4 76,2 83,3 24,0 61,6 85,6

3,6 22,3 99,6 102 30,2 78,7 109

5,4 25,4 115 127 39,8 92,1 132

Сухой гранулированный птичий помет, применяемый в дозе 5,4 т/га, повышал вынос цинка, меди и молибдена в 1,4—2,0, а бора, марганца и кобальта в 1,2—1,3 раза по сравнению с неудобренным контролем.

Коэффициенты использования питательных веществ из сухого гранулированного птичьего помета колебались для азота от 13 до 25, фосфора-от 7,5 до 12,3 и калия-от 21,3 до 49,1 %.

Из микроэлементов рациональнее всего расходовался цинк: при внесении 5,4 т/га сухого гранулированного птичьего помета коэффициент использования этого элемента составил в среднем за три года 18,5 %, в то время как медь, кобальт, молибден, бор и марганец усваивались только на 8,0—11,1 %.

4 Эколого-экономическая и энергетическая оценка применения различных доз сухого гранулированного птичьего помета и системы лесных полос

Окупаемость сухого гранулированного птичьего помета прибавками урожая зерна озимой пшеницы повышается по мере увеличения дозы удобрения (табл. 7).

Таблица 7 - Окупаемость сухого гранулированного птичьего помета прибавками урожая зерна озимой пшеницы, кг/т

Дозы СГПП, т/га 2008 г. 2009 г. 2010 г. Средняя

Без лесных полос

1,8 150 178 178 169

3,6 205 297 267 256

5,4 300 339 291 310

С лесными полосами

1,8 183 205 155 181

3,6 300 367 294 320

5,4 354 383 292 343

Условно чистый доход при внесении сухого гранулированного птичьего помета в дозе 3,6 т/га составил без применения лесных полос 1,19, а с ними - 1,65 тыс. руб./га. Уровень рентабельности на этих вариантах в среднем за три года составил соответственно 74,4 и 91,7 %.

Наибольшая экономическая эффективность выявлена при использовании гранулированного птичьего помета в дозе 5,4 т/га.

Условно чистый доход на этом варианте без применения лесных полос составил 2,54, а в зоне их влияния — 2,85 тыс. руб./га. Этот же вариант отличался и максимальным уровнем рентабельности — 102—105 % (табл. 8).

Затраты для компенсации потерь гумуса уменьшились по мере увеличения доз удобрения. Аналогичная закономерность наблюдалась и с жидким стоком.

Коэффициент энергетической эффективности в среднем за три года на контрольном варианте без применения лесных полос составил 2,69, а с ними - 2,82. По мере нарастания дозы удобрения он повысился в первом случае с 2,89 до 3,88, а во втором - с 3,04 до 4,13.

Таблица 8 - Экономическая эффективность применения различных доз сухого гранулированного птичьего помета под орошаемую озимую пшеницу (2008-2010 гг.)

Дозы СГПП, т/га Прибавка урожая зерна, т/га Стоимость продукции, тыс.руб./га Затраты, тыс. руб./га Условно чистый доход, тыс. руб./га Уровень рентабельности, %

Без лесных полос

1,8 0,30 0,90 0,70 0,20 28,6

3,6 0,93 2,79 1,60 1,19 74,4

5,4 1,68 5,04 2,50 2,54 102

С лесными полосами

1,8 0,33 0,99 0,90 0,09 10,0

3,6 1,15 3,45 1,80 1,65 91,7

5,4 1,85 5,55 2,70 2,85 105

Сухой гранулированный птичий помет не загрязняет почву, зерно и солому тяжелыми металлами. Наоборот, на хорошо удобренных участках в ряде случаев наблюдалась тенденция к уменьшению их накопления в почве и биомассе озимой пшеницы.

ВЫВОДЫ

1. При существующей системе хранения птичьего помета из него безвозвратно теряется в среднем 59 % азота, 38 % фосфора и 78 % калия. Столь значительные потери элементов пищи растений обесценивают птичий помет как органическое удобрение, создают серьезную угрозу окружающей среде и требуют изыскания надежных методов его переработки и утилизации, наиболее существенным из которых является высокотемпературная сушка.

2. Сухой гранулированный птичий помет содержит азота 5,0-6,0, фосфора - 3,5-7,7 и калия - 2,0—2,5 % на абсолютно сухое вещество. На долю водорастворимых соединений приходится азота 47 - 70, фосфора - 15 - 20 и калия - 60 - 90 % от их общего количества.

3. Под влиянием сухого гранулированного птичьего помета улучшаются агрофизические и агрохимические свойства орошаемой темно-каштановой почвы: снижается плотность почвы до 1,2-1,3 г/см3, увеличивается в 1,5—1,7 раза водопроницаемость. Содержание водопрочных

агрегатов в пахотном слое темно-каштановой почвы в фазу колошения озимой пшеницы в среднем составляет на контроле 33,8 %, при внесении сухого гранулированного птичьего помета в дозе 5,4 т/га в зоне без лесных полос - 35,3 % и в зоне их влияния - 37,1 %.

4. Формирование поверхностного стока и смыва почвы находится в тесной зависимости от водопроницаемости почвы и ее плотности. Сухой гранулированный птичий помет повышает противоэрозионную стойкость почвы. Максимальный эффект достигается при его применении в дозе 5,4 т/га в зоне влияния лесных полос. Смыв почвы в среднем за три года на контроле составляет 0,23, при использовании лесных полос - 0,15, а при совместном применении их с удобрениями в дозах 3,6-5,4 т/га - 0,05-0,02 т/га за один полив. Поверхностный сток от применения сухого гранулированного птичьего помета в дозе 3,6 т/га уменьшается в среднем на 9,4-9,6, а в дозе 5,4 т/га - на 16,8 -17,7 м3/га за один полив.

5. Темно-каштановая почва имеет очень низкую обеспеченность гумусом, нитратным азотом, подвижным фосфором и микроэлементами, среднюю и высокую - калием. Сухой гранулированный птичий помет в дозе 5,4 т/га оказывает положительное действие на содержание гумуса, повышает содержание подвижных соединений азота и фосфора до средней и повышенной обеспеченности.

Под влиянием удобрения в фазу колошения озимой пшеницы содержание водорастворимого бора в почве увеличивается в 1,5 раза, а подвижных соединений марганца и кобальта — в 1,2 раза.

6. Сухой гранулированный птичий помет, примененный раздельно и в системе лесных полос, оказывает положительное влияние на основные показатели фотосинтетической деятельности озимой пшеницы: увеличивается площадь листьев, продуктивность фотосинтеза и фотосинтетический потенциал посева.

Продуктивность фотосинтеза в фазу колошения озимой пшеницы в среднем на контроле составляет 4,53, а на удобренных вариантах -4,90-5,31 г/м2/сутки.

7. Прибавка урожая зерна от применения сухого гранулированного птичьего помета в дозе 1,8 т/га составляет 0,3 т с 1 га по сравнению с орошаемым контролем. Удвоенная доза удобрения повышает урожайность озимой пшеницы на 0,93, а утроенная -на1,68тс1га; лесные полосы способствуют дополнительному сбору зерна до 0,33 - 0,38 т с 1 га. Относительные прибавки урожая зерна при внесении 1,8 т/га удобрения составляют 9,4- 9,8; 3,6 т/га - 29,1 - 34,2 и 5,4 т/га - 52,5 - 55,0 %.

Эквивалентные дозы сухого гранулированного, бесподстилочного птичьего помета и полного минерального удобрения по своему влиянию на урожайность зерна озимой пшеницы оказались равноценными.

8. Сухой гранулированный птичий помет в дозах 3,6 и 5,4 т/га способствует существенному улучшению качества зерна озимой пшеницы. Под его влиянием в среднем на 32-52 г/л повышалась натура зерна, на 0,8 — 1,2 % — содержание сырого белка, на 1,5 — 2,6 % — содержание клейковины.

Максимальный сбор белка превышает неудобренный контроль в 1,6—1,7 раза. На контроле валовой выход белка составляет 438, при внесении 5,4 т/га сухого гранулированного птичьего помета без лесных полос 727, а с ними — 787 кг/га. Наибольший объемный выход хлеба 1000—1050 мл также достигается на фоне хорошо удобренных вариантов.

9. Средний расход воды на формирование тонны зерна и соответствующего количества побочной продукции при внесении 1,8 т/га сухого гранулированного птичьего помета снижается на 125, 3,6 т/га - на 321 и 5,4 т/га - на 491 м3/га. В зоне влияния лесных полос эти показатели уменьшаются еще на 60 - 95 м3/га.

10. Вынос азота с урожаем основной и побочной продукции на контрольных вариантах составляет 84-90, фосфора - 27 - 30 и калия -71 — 76 кг/га. При внесении 5,4 т/га сухого гранулированного птичьего помета эти показатели возрастают соответственно до 147-159, 50—55 и 116-132 кг/га.

11. Выявлена высокая экономическая и энергетическая эффективность различных доз сухого гранулированного птичьего помета, примененных раздельно и в системе лесных полос. Окупаемость тонны удобрения прибавками урожая зерна составляет в среднем без применения лесных полос 169—310, асними—181—343 кг. Условно чистый доход при внесении 5,4 т/га удобрения равен 2,54-2,85 тыс. руб./га, уровень рентабельности - 102—105 %, коэффициент энергетической эффективности 3,88-4,13.

Бесподстилочный птичий помет и полное минеральное удобрение в эквивалентных дозах по своей экономической эффективности уступают сухому гранулированному птичьему помету.

12. Компенсация затрат на потери с жидким и твердым поверхностным стоком при орошении озимой пшеницы способствует в среднем увеличению условно чистого дохода на 0,20 - 0,25 тыс. руб./га и уровня рентабельности на 19,3-30,4 % по сравнению с традиционным методом расчета экономической эффективности применения удобрений.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

В сухостепной зоне Саратовского Заволжья на орошаемых темно-каштановых почвах для получения 4,5 - 5,0 т с 1 га зерна озимой пшеницы, рационального расхода оросительной воды — снижения коэффициента водопотребления на 438—491 м3/т зерна, окупаемости удобрений 310 - 343 кг зерна на одну тонну удобрения, получения прибыли 2,5-2,8 тыс. руб./га и рентабельности 102-105 %, сохранения благоприятных агрофизических и агрохимических свойств рекомендуется: вносить сухой гранулированный птичий помет в дозе 5,4 т/га на фоне орошения ДМ-454-100 «Фрегат» с поливной нормой не более 600 м3/га.

Применение сухого гранулированного птичьего помета особенно эффективно в зоне влияния системы лесных полос плотной конструкции. Главная порода - вяз приземистый, высотой 12,5 — 15,8 м. Бонитет насаждений I—II. Существенную зону влияния лесополос на поддержание микроклимата, влагораспределение и урожайность следует принимать до 20 Н.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

1. Попов, A.B. Экономическая и экологическая оценка применения различных доз сухого гранулированного птичьего помета и системы лесных полос / A.B. Попов, JI.B. Головачева, Г.Н. Попов, A.B. Панфилов // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавило-ва.-2011.-№9.-С. 10-14.

Статьи в журналах, тематических сборниках

и материалах конференций

2. Попов, A.B. Качество зерна озимой пшеницы / A.B. Попов, А.И. Золотухин // Антропогенная трансформация природных экосистем: материалы всероссийской научно-практической конференции. -Балашов: Николаев, 2010. - С. 147-150.

3. Попов, A.B. Фотосинтетическая деятельность посевов озимой пшеницы / A.B. Попов, А.И. Золотухин // Антропогенная транс-

формация природных экосистем: материалы всероссийской научно-практической конференции. - Балашов: Николаев, 2010. - С. 150-152.

4. Попов, A.B. Эколого-агрохимическая оценка сухого гранулированного птичьего помета/A.B. Попов, А.И. Золотухин//Антропогенная трансформация природных экосистем: материалы всероссийской научно-практической конференции. - Балашов: Николаев, 2010. -С. 153-156.

5. Попов, A.B. Важнейшие приемы повышения качества зерна озимой пшеницы / A.B. Попов, A.B. Панфилов, О.В. Власова // Экономические аспекты антикризисного развития современного общества: материалы II международной научно-практической конференции. Ч. 2. - Саратов, 2010. - С. 56-60.

6. Попов, A.B. Энергетическая оценка внесения сухого гранулированного птичьего помета при возделывании озимой пшеницы / A.B. Попов, A.B. Панфилов // Экономические аспекты антикризисного развития современного общества: материалы II международной научно-практической конференции. Ч. 2. - Саратов, 2010. - С. 64-66.

7. Панфилов, A.B. Экологическая эффективность применения различных доз удобрений и системы лесных полос / A.B. Панфилов, A.B. Попов // Современные тенденции формирования и развития агропромышленного рынка: материалы международной научно-практической конференции, посвященной 10-летию факультета агропромышленного рынка и кафедры «Коммерция в АПК». - Саратов: ИЦ «Наука», 2010. - С. 236-239.

Попов Александр Валерьевич

ПРОДУКТИВНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ СУХОГО ГРАНУЛИРОВАННОГО ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА НА ОРОШАЕМЫХ ТЕМНО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ ЗАВОЛЖЬЯ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Подписано в печать 27.12.11. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,0. Печать трафаретная. Бумага офсетная. Заказ № 4272. 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, Попов, Александр Валерьевич, Балашов

61 12-6/189

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Балашовский институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского»

(БИ СГУ)

На правах рукописи

ПОПОВ АЛЕКСАНДР ВАЛЕРЬЕВИЧ

ПРОДУКТИВНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ СУХОГО ГРАНУЛИРОВАННОГО ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА НА ОРОШАЕМЫХ ТЕМНО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ ЗАВОЛЖЬЯ

06.01.04 - агрохимия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель -кандидат биологических наук, доцент Золотухин А.И.

Балашов 2011

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ И ПРОДУКТИВНОСТЬ РАСТЕНИЙ 7 В СВЯЗИ С ПРИМЕНЕНИЕМ СУХОГО ГРАНУЛИРОВАННОГО ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА И ЛЕСНЫХ ПОЛОС (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 28

2.1. Агрохимическая характеристика почв опытного участка 28

2.2. Характеристика погодных условий 30

2.3. Методика исследований 31

3 АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ В СВЯЗИ С ПРИ- 35 МЕНЕНИЕМ СУХОГО ГРАНУЛИРОВАННОГО ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА РАЗДЕЛЬНО И В СИСТЕМЕ ЛЕСНЫХ ПОЛОС

3.1. Капельная и ливневая поверхностная эрозия почвы 3 5

3.2. Водный режим почвы и эрозионная опасность дождя 41

3.3. Почвоулучшающая роль системы лесных полос 46

3.4. Агрофизические свойства почвы 56

4. АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ 65

4.1. Эколого-агрохимическая оценка сухого гранулированного 65 птичьего помета

4.2. Гумус 69

4.3. Макроэлементы 73

4.4. Микроэлементы 79

5. ПРОДУКТИВНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ 87

5.1. Фотосинтетическая деятельность посевов 87

5.2. Формирование биомассы 89

5.3. Урожайность зерна и ее структура 91

5.4. Качество зерна 95

5.5. Потребление озимой пшеницей воды и питательных веществ 101

5.5.1 Во допотреб ление 101

5.5.2. Потребление питательных элементов растениями 104

6. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ 118 ОЦЕНКА РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ СУХОГО ГРАНУЛИРОВАННОГО ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА, ПРИМЕНЕННОГО РАЗДЕЛЬНО И

В СИСТЕМЕ ЛЕСНЫХ ПОЛОС

6.1. Экономическая эффективность 118

6.2. Энергетическая оценка 121

6.3. Экологическая эффективность 123 ВЫВОДЫ 129 ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 132 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 133 ПРИЛОЖЕНИЯ 162

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В успешном решении задач по повышению урожайности сельскохозяйственных культур и созданию гарантированного производства зерна и кормов для животноводства в степных районах Поволжья ведущая роль отводится орошению и удобрениям. Эти два фактора на современном этапе развития сельского хозяйства являются материальной основой культуры земледелия и воспроизводства плодородия почвы.

В связи с неблагоприятными физическими свойствами сырого птичьего помета, затрудняющим механизацию использования его в качестве удобрения и значительными потерями питательных веществ при его хранении особую актуальность приобретают вопросы, связанные с технологией его приготовления и использования.

К числу наиболее перспективных способов переработки птичьего помета относится его термическая сушка, которая способствует наиболее полному сохранению органического вещества, азота и зольных элементов питания растений, резко улучшает физические свойства удобрения, значительно повышает концентрацию питательных веществ в нем.

Исследования по технологии применения сухого гранулированного птичьего помета при возделывании озимой пшеницы на орошаемых темно-каштановых почвах Заволжья в зоне влияния лесных полос и без их участия до настоящего времени не проводились.

В связи с этим необходимо было решить вопросы, касающиеся особенностей влияния этого вида органических удобрений на агрохимическую и агрофизическую составляющие почвенного плодородия.

В качестве приоритетных намечены содержание гумуса, динамика макро-и микроэлементов, потребление и вынос элементов питания, урожайность и качество зерна озимой пшеницы. Открытым также оставался вопрос, связанный с потерей питательных веществ при поверхностном стоке и смыве поч-

вы, тесно коррелирующим с плотностью почвы, водопроницаемостью и во-допрочностью почвенных агрегатов.

На решение этих задач и были направлены наши исследования.

Цель и задачи исследований - эколого-агрохимическая оценка применения различных доз сухого гранулированного птичьего помета в системе лесных полос и без их участия при возделывании озимой пшеницы на орошаемых темно-каштановых почвах Заволжья.

Для достижения поставленной цели решались задачи:

- Дать эколого-агрохимическую характеристику сухому гранулированному птичьему помету и изучить его влияние отдельно и совместно с лесными полосами на агрохимические показатели почвенного плодородия (содержание гумуса, макро- и микроэлементов).

- Выявить влияние сухого гранулированного птичьего помета на агрофизические свойства почвы (плотность, водопрочность, водопроницаемость, сток твердый и жидкий).

- Изучить влияние различных доз сухого гранулированного птичьего помета на фотосинтетическую деятельность посевов, формирование биомассы, урожайность и качество зерна озимой пшеницы Мироновская 808.

- Выявить, в связи с изучаемыми приемами, особенности потребления озимой пшеницей воды и питательных веществ.

- Дать эколого-экономическую и энергетическую оценку применению различных доз сухого гранулированного птичьего помета.

Научная новизна. Впервые на орошаемых темно-каштановых почвах Заволжья изучена и доказана возможность раздельного и совместного с влиянием лесных полос применения сухого гранулированного птичьего помета при возделывании озимой пшеницы. Выявлена наиболее эффективная доза применения удобрения. Определены размеры выноса и потребления макро- и микроэлементов. Установлено положительное влияние сухого гранулирован-

ного птичьего помета на урожайность зерна озимой пшеницы и сбор белка с единицы площади.

Практическая значимость работы. Разработаны рекомендации по применению сухого гранулированного птичьего помета отдельно и совместно с влиянием лесных полос при возделывании озимой пшеницы на орошаемых темно-каштановых почвах Заволжья, которые апробированы и внедрены в ООО «Нива» Энгельсского района. Используются в учебном процессе СГАУ им. Н.И. Вавилова и СГУ им. Н.Г. Чернышевского.

Положения, выносимые на защиту:

1. Эколого-агрохимическая характеристика сухого гранулированного птичьего помета и его влияние отдельно и совместно с лесными полосами на агрохимические и агрофизические свойства темно-каштановых почв Заволжья.

2. Особенности влияния различных доз сухого гранулированного птичьего помета на урожайность озимой пшеницы и потребление воды и питательных веществ.

3. Эколого-экономическая и энергетическая оценка применения различных доз удобрений.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на международных научно-практических конференциях: «Вавиловские чтения» (Саратов, 2008-2010); «Экономические аспекты развития современного общества» (Саратов, 2010); «Антропогенная трансформация природных экосистем (Балашов, 2010), ежегодных конференциях профессорско-преподавательского совета СГАУ (Саратов, 2008-2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ общим объемом 1,8 пл., в т.ч. авторских 0,9.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 173 страницах и состоит из шести глав, выводов и предложений производству, содержит 54 таблицы, 15 рисунков и 12 приложений. Список литературы представлен 319 источниками, из них 27 - иностранными авторами.

1. ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ И ПРОДУКТИВНОСТЬ РАСТЕНИЙ

В СВЯЗИ С ПРИМЕНЕНИЕМ СУХОГО ГРАНУЛИРОВАННОГО

ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА

Проблема экономии и рационального расходования пресной воды во многих регионах, в том числе в Поволжье, имеет прогрессивно обостряющийся характер и является частью глобальной мировой проблемы.

Вода - один из важнейших факторов почвообразования. Воздействие ее на почву отличается большим многообразием - она изменяет физическое состояние почвы, интенсивность химических и микробиологических процессов, ход накопления и разрушения органических веществ. При этом изменяются воздушный, пищевой и тепловой режимы почвы. Отрицательные изменения свойств почвы присущи в основном избыточному орошению.

Орошение дождеванием создает микроклимат вокруг растения, имитируя естественные осадки, и чем совершенней поливная техника (интенсивность и качество дождя), тем полив становится более экологически безопасным (Ан-типов-Каратаев, 1955; Багров, 1965; Гаврилица, 1993, 1985, 1990; Гостищев, 2001; Григоров, 1999, 1993, 1984; Денисов, 1978, 1998; Дубенок, 2001; Ерхов, 1981, 1982; Иванов, Попов, 1990; Костяков, 1960; Кружилин, 1998; Кузнецов, 1995; Кузник, 1979; Лысов, 1983; Мирцхулава, 1970; Мосиенко, 1984; Моси-енко, Попов, 1991; Ольгаренко, 2001; Павловский, 1995; Попов, 1989, 1992, 2002, 2006; Проездов, 1995, 2002; Решетов, 1999; Рыжко, 1998; Севостьянов, 1982; Трегубов, 1987; Туктаров, 2005; Хамданов, 1973; Черный, 1993; Чижи-кова, 1995; Шабаев, 2003; Шадских, 2001; Швебс, 1989; Шумаков, 1979; Янюк, 1998; Elwell, 1973; Kirkby, 1980; Malone, 1989; Young, 1990; Wishmeier, 1958).

Отрицательное влияние дождевания на почву проявляется не только в виде поверхностного стока и смыва почвы, но и в нарушении связей между почвенными агрегатами под действием дождевых капель (Буров, 1949; Гор-чичко, 1979; Григорьев, 1984; Ерхов, 1977; Конке, 1962; Маштаков, 1999;

Мирцхулава, 1970; Московкин, 1979; Поляков, 1981; Проездов, 1999; Швебс, 1968, 1974; Cormar, 1982).

Разрушение почвенной структуры при поливе дождеванием происходит одновременно на всей площади, охваченной дождевальной машиной. При этом большая или меньшая часть водопрочных агрегатов в слое почвы 0-5 см переходит во фракцию распыленных агрегатов менее 0,25 мм.

Увеличение мелких частиц в верхнем горизонте почвы приводит к уплотнению поверхностного слоя и образованию поверхностной корки, резко ухудшающей водный и воздушный режимы почвы. Уменьшение среднего размера водопрочных агрегатов понижает сопротивляемость почвы к разбрызгивающему действию дождевых капель и размывающему действию поверхностного стока.

Агрофизические свойства почвы являются одним из важных факторов, определяющих формирование ирригационной эрозии почвы при поливах дождеванием. Общепризнанно, что орошение вызывает снижение окислительно-восстановительного потенциала, повышает дисперсность почвенной массы, ухудшает структуру, увеличивает подвижность гумусовых веществ, что вызывает заплывание поверхности почвы, образование корки, формирование твердого и жидкого стоков. Прогнозирование почвенных процессов позволяет своевременно применять меры, предотвращающие деградацию почв, и определять пути управления устойчивостью почвы.

В динамке водно-воздушного режима почвы почвенная структура играет важную роль. В сельскохозяйственном отношении первостепенное значение имеют агрегаты с диаметром от 0,25 до 10 мм (Антипов-Каратаев и др., 1955, 1948; Качинский, 1965; Ревут, 1960, 1973). Большое значение в регулировании водного режима придавали структуре почв В. Р. Вильяме (1949) и П.А. Костычев (1951). От нее зависит устойчивость сложения почв, пороз-ность, аэрация, водопроницаемость, что в значительной мере определяет величины твердого и жидкого стоков.

Наиболее существенное влияние структура почвы оказывает на ее плотность, а также на поровое пространство, то есть на объем пор и распределение их по размерам.

Чем меньше диаметр почвенных частиц, тем выше объемная масса почвы и ниже ее общая порозность, причем в общем объеме пор большую часть занимает капиллярная скважность. В связи с этим газо- и воздухообмен в таких почвах начинается тогда, когда они достаточно иссушены и в них не хватает влаги для активной жизнедеятельности микрофлоры и развития растений. Высокая рыхлость почвы, улучшая доступ воздуха, способствует ухудшению водного режима.

Динамичность в содержании структурных агрегатов почвы связана с процессами образования и их разрушения в пахотном слое.

В общем виде факторы, обусловливающие образование структурных агрегатов, классифицируются следующим образом:

1) факторы биогенного происхождения (корневые системы растений, роющие и копающие животные, дождевые черви);

2) факторы климатического характера (увлажнение, смена температур, замораживание и оттаивание почвы и др.);

3) деятельность человека, связанная с механической обработкой, орошением и другими приемами воздействия на почву.

Существенным качественным признаком почвенной комковатой структуры является ее прочность. Важное производственное значение ее было установлено еще в конце 19-го века П.А. Костычевым (1951), который писал: «Если почва может образовывать комки или принимать комковатую структуру, то с хозяйственной точки зрения весьма важно знать, как долго может сохраняться эта структура при хозяйственных и естественных условиях данной почвы, или, другими словами, важно знать, насколько прочна эта структура». Он назвал прочностью комков «их способность противостоять размывающе-

му действию воды». Данное определение было, затем повторено В.Р. Виль-ямсом и прочно укрепилось в науке.

Высокая прочность структуры имеет особое значение на орошаемых землях. При наличии хорошей водопрочной структуры предупреждается вторичное засоление, полностью используются атмосферные осадки и оросительная вода, уменьшается возможность образования корки, снижается ирригационная эрозия.

Известно, что восстановление и улучшение структуры на орошаемых почвах достигается возделыванием многолетних трав, в частности люцерны, так как она обеспечивает накопление органического вещества в почве - основного фактора формирования водопрочных агрегатов (Вильяме, 1995; Антипов-Каратаев, 1955).

Скорость впитывания воды (инфильтрация) имеет исключительно большое значение при орошении. От нее зависят степень восприятия почвой атмосферных осадков и поливной воды, режим влажности почвенных горизонтов, формирование твердого и жидкого стоков.

Между показателями впитывания - фильтрацией и физическими свойствами почвы существует прямая связь. На почвах с хорошо выраженной водопрочной структурой водопроницаемость была 1,6 мм/мин, а со слабо выраженной и непрочной - 0,86 мм/мин (Абрамов, 1984).

По мнению М.Н. Заславского (1996) и Е.П. Денисова (1978), водопроницаемость определяется сложением почвы. Другие ученые указывают на связь водопроницаемости с порозностью, плотностью и гранулометрическим составом почвы (Захаров, 1978; Ревут, 1960).

По данным Г.И. Швебса (1974), водопроницаемость слабосмытых почв составляет 0,80, среднесмытых - 0,65 и сильносмытых - 0,55 по сравнению с несмытыми.

Уменьшение впитывающей способности смытых почв можно объяснить тем, что их структура менее водопрочна (Буров, 1949; Швебс, 1974). На во-

допроницаемость склоновых почв влияют состояние поверхности и ориентация склона, а также количество получаемой солнечной энергии и атмосферных осадков, что в конечном итоге определяет различие в микроклимате и обусловливает неоднородность природных условий на небольшой площади.

Б.Б. Шумаков (1979) считает, что необходимо ограничить применение дождевальных устройств до уклона 0,02. По мнению большинства исследователей (Ахтырцев, Лепилин, 1982; Багров, 1965; Григорьев, 1974, 1984; Кузник, 1979), применение современных дождевальных установок на территориях с уклоном более 0,01 приводит к значительной ирригационной эрозии почв.

При изучении влияния уклона дневной поверхности на показатели ирригационной эрозии при дождевании кукурузы ДДА-100МА поливной нормой 600 м3/га (Попов, 2006) установлено, что уклон влияет на формирование поверхностного стока лишь после превышения некоторого критического значения. Поверхностный сток в среднем за 3 года при уклонах 0,005 и 0,009 был практически одинаков, и лишь при увеличении уклона до 0,025 он повысился в 1,21 раза.

Наиболее сильное влияние уклона поверхности на формирование жидкого стока установлено во второй половине вегетации, что вызвано уплотнением почвы.

Эти результаты согласуются с исследованиями О.В. Кантора и Н.С. Ерхо-ва (1977). По их данным, эрозионно-допустимые поливные нормы должны существенно изменяться в зависимости от показателя свободного впитывания воды в почву, а он, в свою очередь, зависит от уклона дневной поверхности. При этом уклон влияет на показатель свободного впитывания воды в почву лишь после превышения критического значения, который устанавливается путем эксперимента.

Показателями экологически безопасного полива дождеванием являются допустимая величина интенсивности дождя и норм полива, при которых не разрушается почвенная структура, не образуется сток поливной воды, а, еле-

довательно, не наблюдается эрозия почв (Григоров, 1983, 2001; Ерхов, 1981; Костяков, 1960; Проездов, Попов, Маштаков, 2002; Швебс, 1989; Зимовец, Хитров, 1996).

Для определения этих показателей использовалась модель расчета, позволяющая наиболее полно учитывать влияние на них гидрологических и агрофизических характеристик орошаемых почв.

Параметры агроэкологического состояния темно-каштановых почв имеют