Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ПРОИЗВОДСТВО ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ ПРОДУКЦИИ В ЗЕРНО-СВЕКЛОВИЧНОМ СЕВООБОРОТЕ

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "ПРОИЗВОДСТВО ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ ПРОДУКЦИИ В ЗЕРНО-СВЕКЛОВИЧНОМ СЕВООБОРОТЕ"



На правах рукописи

Сорокина Инна Николаевна

ПРОИЗВОДСТВО ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ ПРОДУКЦИИ В ЗЕРНО-СВЕКЛОВИЧНОМ СЕВООБОРОТЕ

I

Специальность 03.00.16 - экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

п. НИИСХ - 2004

Работа выполнена в Белгородском научно-исследовательском институте сельского хозяйства и Белгородском институте переподготовки и повышения квалификации кадров агробизнеса.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук

Гогмачадзе Гулади Джемалович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Миненко Анатолий Климентьевич, кандидат биологических наук Чечетки на Людмила Васильевна

Ведущая организация: Белгородская государственная

сельскохозяйственная академия

Защита состоится /С- /(ШШ-сс-^ 2004 года в Л заседании диссертационного совета Д. 220, 016. 01. при Всеросснйс исследовательском институте информатизации, агрономии и эко.^. «Агроэкоинформ») по адресу: 143026, Московская область, Одинцове п.НИИСХ, ул. Агрохимиков, дом 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиогс «Агроэкоинформ». . / л

Автореферат разослан, 200^года

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных

наук // / Ю.А. Ушаков

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследовании. Экологический подход к сельскохозяйственному производству предопределяет сохранение и повышение плодородия почв, создание условий для их осуществления и получения растениеводческой продукции, отвечающей санитарно-гигиеническим требованиям при существенном сокращении материальных, энергетических и иных затрат.

Особую актуальность решение этой проблемы приобретает в ЦентральноЧерноземной зоне, являющейся одним из основных регионов страны по производству зерна, пивоваренного ячменя, сахарной свеклы, кормовых культур, с развитым общественным животноводством.

В условиях затяжного экономического кризиса при ограниченных производственных ресурсах повышение урожайности сельскохозяйственных культур, продуктивности севооборотов, получение высококачественной конкурентоспособной '. продукции возможно при разработке адаптивных технологий, которые сводили бы к минимуму непроизводительные затраты минеральных удобрений, органично вписывались в эколого-ландшафтную систему земледелия с учетом почвенно-климатических условий и оптимального режима минерального питания растений. На важность решения данной проблемы указывали в своих работах В.Г. Минеев (2000), В.И. Кнрюшин (2001 ) и др.

Анализ литературных источников свидетельствует, что качество сельскохозяйственной продукции во многом определяется дозами и сроками внесения минеральных удобрений. В большинстве своем экспериментальные данные получены авторами во временных опытах при статистической обработке на уровне определения наименьшей существенной разности. Объективность полученной информации значительно возрастает при проведении исследований в стационарных опытах в специализированных севооборотах, прошедших две-три ротации культур. Богомазовым Н.П. (1994), Лукиным C.B. (1999), Пендюриным Е.А. (2000) в длительных полевых опытах в условиях Белгородской области установлены закономерности влияния возрастающих доз Минеральных удобрений на урожайность и качество продукции сельскохозяйственных культур

без вычленения роли каждого из элементов минерального питания растений, Факториальная схема наших исследований позволяет выявить влияние каждого из элементов системы удобрения в нескольких градациях, установить их оптимальные дозы и соотношения, обеспечивающие высокие урожаи сельскохозяйственных культур с качеством растениеводческой продукции, соответствующим санитарно-гигиеническим нормам.

Установленные математические зависимости между изучаемыми факторами позволяют моделировать процесс получения экологически безопасной сельскохозяйственной продукции, осуществлять заблаговременный прогноз получения необходимого количества продукции заданного качества.

При дефиците удобрений и ввиду их высокой стоимости данный вопрос приобретает особую актуальность.

Цель и задачи исследования. Основная цель исследований состояла в разработке оптимальной системы минеральных удобрений в зерно-свекловичном севообороте для получения высоких урожаев экологически безопасной продукции.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1. Изучить действие различных доз минеральных удобрений на урожайность и качество сахарной свеклы и. кукурузы на силос, и последействие их на ячмене и горохе.

2. Выяснить действие и последействие удобрений на санитарно-гигиенические показатели растениеводческой продукции.

3. Разработать математическую модель прогнозирования эффективности внесения минеральных удобрений, в том числе в зависимости от складывающихся погодных условий предыдущего года и вегетационного периода.

4. Рассчитать экономическую эффективность применения различных доз и сочетаний минеральных удобрений в зерно-свекловичном севообороте в зависимости от погодных условий.

Научная новизна. Установлена математическая зависимость между дозами минеральных удобрений, урожайностью и качеством урожая сахарной

свеклы, ячменя, кукурузы и гороха. Использование расчетных моделей позволяет находить оптимальные дозы минеральных удобрений для получения высоких урожаев биологически полноценной и экологически безопасной продукции растениеводства при минимальных материальных затратах. Определен характер действия и последействия основных видов удобрений и их взаимодействие в звеньях севооборота: сахарная свекла - ячмень, кукуруза на силос - горох. Впервые в условиях Белгородской области установлено, что эффективность азотных удобрений при основном внесении на сахарной свекле зависит от осадков в ноябре месяце предыдущего года ({1-0,97). По количеству выпавших осадков в ноябре можно заблаговременно (за 9 месяцев до уборки) прогнозировать эффективность азотных удобрений и продуктивность сахарной свеклы, что имеет большое экономическое значение.

Практическая значимость и реализация результатов исследований.

Разработанная система внесения минеральных удобрений на основе математических моделей, прогнозирующих их эффективность, обеспечивает высокую продуктивность сельскохозяйственных культур (сахарной свеклы, ячменя, гороха и кукурузы), получение экологически безопасной продукции растениеводства, воспроизводство почвенного плодородия и экологическую безопасность применения минеральных удобрений на выщелоченных черноземах Юго-Запада ЦЧЗ.

Показано, что применение эффективных доз удобрений, рассчитанных с помощью уравнений регрессии, позволяет получать дополнительно 99-189 ц/га сахарной свеклы; 5,2-20,4 ц/га ячменя; 60-131 ц/га кукурузы на силос и 0,4-9,0 ц/га гороха. При этом содержание тяжелых металлов и нитратов в товарной части урожая соответствовало санитарно-гигиеническим требованиям. Рекомендуемые дозы минеральных удобрений, как правило, не оказывали негативного воздействия на содержание тяжелых металлов в почве и нитратов в продукции растениеводства.

Результаты исследований внедрены в 2? интегрированных хозяйствах компании "Эфко" Белгородской области.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийском координационном совещании учреждений Географической сети опытов с удобрениями (Москва, 1998 г.), на II и III международных научно-производственных конференциях Белгородской сельскохозяйственной академии (Белгород, 1998, 1999гг.), на Между народ нон научно-практической конференции Белгородского государственного университета (Белгород, 1998 г.), на Докладах Докучаевских молодежных чтений, посвященных 275-летию СПбГУ (Санкт-Петербург, 1999 г.) и на Международном симпозиуме во ВНИПТИХИМ (Немчиновка, 2003 г.).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 9 печатных работ, в которых изложены основные положения диссертации. С участием автора получено 4 патента на изобретения по способам прогнозирования урожайности ряда сельскохозяйственных культур.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, семи разделов экспериментальной части, выводов и предложений производству. Диссертация изложена на 167 страницах машинописного текста, содержит 51 таблицу, 10 рисунков, 20 приложений. Список литературы включает 216 наименований отечественных и зарубежных авторов.

Весь объем проведенных исследований, выполнен при непосредственном участии автора. Особоую благодарности за помощь, оказанную в проведении исследований, автор выражает доктору сельскохозяйственных наук, профессору Акулову П.Г., доктору сельскохозяйственных наук, профессору Сдобниковой О.В., кандидату сельскохозяйственных наук Понедельченко М.Н, Условия н методика проведения исследований Основные исследования проводили в полевом стационаре Белгородского НИИСХ (бывший Центрально-Черноземный филиал ВИУА) и Белгородском институте переподготовки и повышения квалификации кадров агробизнеса. Полевые исследования выполнены на выщелоченном тяжелосуглинистом черноземе со следующей агрохимической характеристикой пахотного слоя: содержание гумуса - 5,24% (по Тюрнну), валового фосфора - 0,23%, подвижного фосфора - 6,7 мг, подвижного калия — 13 мг/100 г почвы (по Чирикову), pH (kci) ~

5,5, гидролитическая кислотность (по Каппену) - 2,24 мг-экв/100 г, сумма поглощенных оснований - 36,4 мг-экв/100 г почвы.

Опыты закладывали в двух звеньях севооборота: сахарная свекла - ячмень, кукуруза на силос - горох. Аммиачную селитру, двойной суперфосфат и хлористый калий под сахарную свеклу и кукурузу вносили с осени. Ячмень и горох не удобряли, изучали последействие минеральных удобрений, внесенных под предшествующие культуры. Схема представляла собой выборку одной четвертой части из многофакторыого опыта (4x4x4), состояла из !6 вариантов (ООО, 002, 020, 022, 200, 202, 220, 222, 111, 113, 131, 133, 311, 313, 331, 333). Одинарные дозы азота, фосфора и калия под сахарную свеклу соответствовали КэдРздКэд, под кукурузу - Н^РзоКбо. Каждый вариант закладывали в двух ловторностях. Расположение делянок блочное, рендомезированное. Размер делянок - 132 кв. м, учетная площадь 72 кв. м. Агротехника общепринятая для зоны.

Закладку опытов, сопутствующие исследования, отбор почвенных и растительных образцов, их подготовку к анализу и анализы выполняли в соответствии с методическими указаниями по географической сети опытов с удобрениями. Математическая обработка результатов исследований проведена корреляционно-регрессионным методом в редакции В.Н. Пере гудов а. Определение числовых значений коэффициентов уравнений регрессии проводилось методом наименьших квадратов с последовательной оценкой недостоверных членов регрессии на основе критерия Стьюдеита при Р=95% на персональных компьютерах.

Результаты исследований

1. Действие минеральных удобрений на урожайность и качество сахарной свеклы

Наблюдавшиеся в опытах зависимости урожайности сахарной свеклы от минеральных удобрений в разные периоды ведения севооборота описаны уравнениями регрессии (У - в ц/га, ЫРК - в кодированных единицах) (табл. 1).

Таблица I

Зависимость урожайности сахарной свеклы от действия

минеральных удобрений

Год Уравнение регрессии Я

Первая ротация

1981 У= 250+37,1Ри'>+24,6(КК)и':' 0,95

1982 У=289+73,9Ыи'5+14,6Р 0,95

1983 У=325+90,0№' 5+18.3Р+15,8К^-2,64 (ИР)0'5 0,98

Вторая ротация

1986 У= 224+39, бМ1|':Ч-71,0Ро-*+41,2Ки':,-30,4(РК)и'5 0,92

1987 У=191+142,ОЫад-32,бМ+30,7Рд'5 0,99

1988 У=322+92,2Ки'5+78,4Кад-Зб,1 (Ж)ад 0,94

Третья ротация

1991 У=2О2+32,8Ь^+42,4Р°"5+16,ЗКР1>'5+21,10ЫК)и'5 0,95

1991 У=346+82,9Ми,>+36,4Р""1 0,88

1993 У= 150+31,2Ми'Ч4310 <КР)^ 0,87

Результаты опытов показывают, что главную роль в повышении урожайности сахарной свеклы играли азотные удобрения. Применение азотных удобрений в дозах 90-270 кг/га повышало урожайность корнеплодов сахарной свеклы по годам на 31-160 ц/га по сравнению с контролем (табл. 2).

Таблица 2

Урожайность сахарной свеклы в зависимости от доз минеральных

удобрений, ц/га

Год Осад ки в ноябре,м м Урож айное ть на контроле, ц/га Прибавки урожайности от внесения, кг/га

азота фосфора калия

90 180 270 50 100 150 90 180 270

Первая ротация

1981 99 250 0 0 0 37 53 64 0 0 0

1982 44 289 74 105 128 15 29 44 0 0 0

1983 16 325 90 127 155 18 33 55 16 23 28

Вторая ютация

19Я6 68 224 1 40 56 64 71 100 123 41 1 58 72

1987 10 191 109 135 148 31 44 54 0 1 0 0

1988 23 322 ! 92 130 160 0 0 0 78 ( 111 136

Третья потация

1991 64 202 33 46 57 42 59 73 0 0 0

1992 44 346 83 117 143 36 51 62 0 0 0

1993 77 150 31 44 54 0 0 0 0 0 0

За 9 лет 10-99 150346 31109 44135 54160 15-71 29100 44123 16-78 23111 28136

Между отзывчивостью сахарной свеклы на азот и осадками в ноябре предыдущего года существует обратная зависимость (Я-0,97). Фосфорные удобрения в целом действовали слабее, чем азотные. Действие калийных удобрений на сахарной свекле наблюдалось В годы с ГТК второй половины вегетации ниже единицы. Эффективность каждого из трех внесенных элементов питания в различной степени зависела от дозы внесения двух других. Поэтому эффективность полного минерального удобрения определялась как суммой эффектов отдельных элементов питания, так и их взаимодействием.

Наиболее значительное увеличение урожайности сахарной свеклы наблюдалось в диапазоне от 0 до ЬЬвоРшКад. Урожайность сахарной свеклы при этом увеличивалась по годам на 99-189 ц/га.

Действие минеральных удобрений на содержание сахара в корнеплодах характеризуют производственные функции, где У- содержание сахара в %, КР и К- меняющиеся дозы удобрений в условных единицах { табл. 3).

Таблица 3

Уравнения регрессии, отражающие закономерности действия удобрении на

содержание сахара в корнеплодах сахарной свеклы

Год ГТК Уравнение регрессии Я

УШХ

Первая ротация

1981 0,45 0,50 У= 17,29+1,44Р1'М ,28(ОТ')и'5 0.К8

1982 1,32 1,50 У= 17,40-0,38N 0,57

1983 1,28 0,50 У=21,80-0,4К 0,59

В торая ротация

1986 1,81 0,70 У=20 Д1,20№'3-0,52К+1,51К^-1,01К+0,52(МК)<и+0,25(РК)°'5 0,98

1987 0,68 1,70 У= 19,9+0,90Р°'5-0,97К 0,89

1988 _М7 0,98 У=13,3+0,89Ри'5-0,89(ЫР)и'5 0,71

7] >етья ротация

1991 1,55 0,90 У = 19,8-0,8 2Ы+0,3 8К0,3 0,75

1992 0,89 1,40 У=19,2+1,9№,М,55М-0,Зб(НК)и"5 0,75

1993 1,24 1,60 У=17,8+1,36Ри-5-0,69(№)и'* 0,81

Влияние азотных удобрений на содержание сахара в корнеплодах сахарной свеклы было отрицательным. Падение сахаристости от азотных удобрений в

разные годы при тройной дозе (N270) достигало 1-3 %. Фосфорные удобрения в дозах 50-150 кг/га повышали содержание сахара на 0,9-2,5 % в годы засушливые и влажные во второй половине вегетации. Напротив, калийные удобрения увеличивали содержание сахара в корнеплодах сахарной свеклы на 0,4-2,6 % в годы, когда первая половина вегетации была теплая и влажная, а вторая-умеренно засушливая.

Внесение полного минерального удобрения во все годы опытов снижало содержание сахара в корнеплодах в связи с преобладающим отрицательным влиянием азотных удобрений. При внесении NI80P150K90 содержание сахара в свекле снижалось по сравнению с контролем на 0,5-0,9 %. Несмотря на то, что высокие дозы полного минерального удобрения снижают содержание сахара, общий сбор сахара с 1 га увеличивается от 44,4-54,9 до 74,5-82,0 ц/га за счет повышения урожайности.

В условиях опыта проявилось неустойчивое взаимодействие по годам видов удобрений. Наиболее значительным было отрицательное влияние азотных и

Таблица 4

Сахаристость сахарной свеклы в зависимости от доз минеральных

удобрений, %

Год ПК* Саха рист ость на копт роле % Прибавки сахаристости от внесения, кг/га

азота фосфора кадия

90 ISO 270 50 100 150 90 180 270

V-VII V1H -IX

Первая ротация

1981 0.7 0,6 17,3 0 0 0 1,4 2.0 2,5 0 0 0

1982 1,3 1,5 -0,4 -0.8 -1,2 0 0 0 0 0 0

1983 1,3 0,5 21,8 -0,6 -1,3 •1,9 0 0 0 0 0 0

Вторая ротация

1986 1,4 0.7 20,0 -0,7 -2,7 -3,6 0 0 0 1,5 2,1 2,6

1987 0,9 2,1 19,9 -1,0 -1,9 -2,9 0,9 1,3 1,5 0 0 0

1988 V 1,5 18,3 0 0 0 0,9 1,3 1,5 0 0 0

Третья хпация

1991 0,9 19.8 -0,8 -1,6 -W 0 0 0 0,4 0,5 0,7

1992 19,2 0,3 -0.4 -1,6 0 0 0 0 0 0

!993 1,1 2,4 17,8 0 0 0 1,4 1.9 2,4 0 0 0

*■■ '982, >983.1986,1991,1992 ГТК V-VI, VII-1X

фосфорных удобрений. Причем оно имело место, когда содержание сахара в корнеплодах не изменялось от азотных и повышалось от фосфорных удобрений. Так, с увеличением доз азотно-фосфориых удобрений от И90Р50 до N270? 150 содержание сахара в свекле по годам снижалось от 0,7-1,3 до 2,0-3,8 % (табл. 4),

2. Последействие минеральных удобрений на урожайность и качество ячменя

Последействие удобрений на урожайность ячменя характеризуют уравнения регрессии, представленные в табл. 5.

Таблица 5

Уравнения регрессии, описывающие закономерности последействия удобрений на урожайность ячменя

Годы ГТК | Уравнение регрессии Й

У-УП VII

Первая ротация

1982 1,6 1,9 У = 25,3 + 2,47« + 3,59К°'3 + 2,92(КР)"'5 -2,58(МК)0*5 0,97

1983 1,1 0,8 У = 31,6 + 1.93Ы+ 1,79(КР)В'5 0,92

1984 1,3 1,8 У = 12,5 + иОМ + 2,40Р - 4,34К(и + 2>70К 0,97

Вторая ротация

1987 0,9 0,4 У = 22,2 + 4,39№'5+ 2,48(КР)0,5 0,97

1988 10, 0,4 У = 20,2 + 4,17Мй'5 + 2,46Р0'5 0,83 '

1989 1,3 1,0 У = 32,4+ 2,591^ 0,97 |

Третья ротация |

1992 1.1 0,4 У = 33,9 + 2,8714 + 1,75(М>)0'5 0,91

1993 1,0 1,8 У= 17,3 - 9,90Н'А5+ 12,8М + 2,5 Р11'5 + 9,5 -5ДК 0,95

1994 1,2 0,6 У = 20,4 + 8,60Ы 0,94

Во всех ротациях севооборота стабильное последействие на урожайность ячменя оказывали азотные удобрения. Фосфорные и калийные удобрения, а также азотные с фосфорными и калийными оказывали неустойчивое последействие по

годам. Эффективность последействия азотньсх удобрений на ячмене зависела от уровня предшествующей удобренности почвы. С ростом окультуренности почвы, по мере увеличения длительности опыта, прибавки урожайности ячменя в зависимости от доз азота увеличивались в 1,7 -7Д раза (табл. 6),

Урожайность ячменя от последействия полного минерального удобрения в дозе N¡80? 15«Км увеличивалась по годам на 5,2 - 20,4 ц/га.

Последействие минеральных удобрений сильно изменяет качество зерна ячменя. Азотные удобрения во все годы, калийные - в засушливые при наливе зерна повышали, а фосфорные и азотно-калийные во влажные - снижали содержанке сырого белка в зерне. Последействие азотных удобрений увеличивало содержание сырого белка в зерне ячменя на 0,4 - 3,9%, фосфорных снижало на 1,0 -3,0%.

Оптимальной дозой минеральных удобрений под сахарную свеклу с учетом последействия на ячмене является КиоРиоК^, позволившей получить дополнительно 99 - 189 и/га корнеплодов или 30,1 ц/га сахара и 5,2 - 20,4 ц/га зерна.

Таблица 6

Урожайность ячменя в зависимости

от последействия азотных удобрений, ц/га

Год Урожайность на контроле, ц/га Прибавка урожайности от азота в дозе, кг/га

90 180 270

Первая ротация

1983 ( 25,3 2,5 5,0 7,5

1984 ] 31,6 1,9 3,9 5,8

1985 | 12,5 1,2 2,4 3,6

Вторая ротация

1988 22,2 4,4 6,2 7,6

1988 20,2 4,2 5,9 7,2

1990 32,4 2,6 5,2 7,8

Третья ■ротация

1993 33,9 2,9 5,8 8,6

1994 17,3 3,8 11,7 21,3

1995 20,4 8,6 17,2 25,8

3. Действие минеральных удобрений на урожайность и качество кукурузы на силос

Максимальное влияние на урожайность кукурузы, убираемой в мол очно-восковой спелости зерна, оказывали азотные удобрения. Применение азотных удобрений в дозах 60, 120 и ISO кг/га соответственно увеличивало урожайность кукурузы по сравнению с контролем в первой ротации севооборота на 22 -57,44 -80 и 66-98 ц/га, во второй - на 42 - 108, 74 - 131 и 20 - 161 ц/га, в третьей - на 43 - 96, 61 - 108 и 75 - 141 ц/га (табл. 7). Эффектвность фосфорно-калийных удобрений на кукурузе незначительна.

Таблица 7

Урожайность кукурузы на силос в зависимости

огг доз азотных удобрений/, ц/га

Годы Урожайность на контроле, ц/га Прибавка урожайности от азота в дозе, кг/га

60 120 180

Первая рота ни W

1983 327 44 62 j 76

1984 349 57 80 9S

1985 333 22 44 } 66

Вторая ротация

1988 403 108 74 20

1988 354 42 876 126

1990 315 93 131 161

Третья ротащ, (Я

1993 205 43 61 75

1994 151 96 10S 106

1995 272 47 94 141

Минеральны^ удобрения увеличивали содержание "сырого протеина" в зеленой массе кукурузы более чем на 1,0% и уменьшали на 0,9% содержание сырой клетчатки.

Оптимальной дозой азотных удобрений под кукурузу на силос следует признать 120 кг/га, а с учетом поддержания почвенного плодородия следует вносить дополнительно- РзоК^о-

4. Последействие минеральных удобрений па урожайность н качество гороха

Урожайность гороха без удобрений в разные годы изменялась от 10,1 до 35,4 ц/га, что связано с погодными условиями в период активной вегетации растений. Наибольшая урожайность гороха 32,2 — 35,4 ц/га на контроле получена в годы с избыточным увлажнением вегетационного периода {ГТК > 1,0), а наименьшая 10,1 — 20,0 ц/га при недостаточном или неустойчивом увлажнении (табл. 8). В этих условиях последействие полного минерального удобрения на горохе не наблюдалось.

В отдельные годы последействие одних азотных, фосфорных и калийиых удобрений увеличивало урожайность гороха на 2,4 -8,9; 1,4 - 4,1 и 2,7 - 4,6 ц/га соответственно.

Азотно-фосфорные удобрения в последействии, в зависимости от погодных условий, либо снижали урожайность гороха, либо повышали его.

Главную роль в формировании урожайности гороха играли не минеральные удобрения, а условия увлажнения - чем благоприятнее складывались они, тем выше была урожайность.

Таблица 8

Уравнения регрессии, характеризующие последействие удобрений на

урожайность гороха

Годы ГТК Уравнение регрессии Я

Апрель | Май | Июнь

Вторая ротация

1984 0,51 0,21 0,53 У = 20,0 + 2,42№'5 0,76

1985 0,40 0,28 2,07 У= 16,4 + 2,95М+ 1,35Р 0,89

1986 3,40 2,10 0,79 10,1 ~2,78Ри1 + 1,69Р 0,72

Третья ротация

1989 1,40 1,53 1,37 У=32,2-2,3(МР)ил+2,1(РК)ад 0,76

1990 2,90 1,92 2,10 У = 35,4+ 1,3(ЫР)и'5 0,75

1991 0,40 2,60 0,80 У =15,9 + 2,7К"'5 0,78

Последействие двойных доз фосфора (100 кг/га) и калия (120 кг/га) увеличивали содержание «сырого» белка на 1,2 и 2,4 % . Одни азотные удобрения в дозе 120 кг/га в последействии либо не влияли, либо даже несколько снижали содержание белка в зерне гороха, что связано, по-видимому, со снижением азотфиксирующей способности гороха, которая и определяет величину накопления белка в зерне гороха (табл. 9)

Таблица 9

Содержанке «сырого» белка в зерне гороха на контроле и его прибавки от последействия минеральных удобрений, %

Дозы Ы-Р-К, кг/га Годы

1989 1990 В среднем

0-0-0 20,1 21,9 21,0

0-0-120 -0,1 2,5 1>2

0-100-0 1,2 3,7 2,4

120-0-0 -0,9 0 -0,5

120-100-120 0,2 2,5 1,4

Последействие полного минерального удобрения ■ в дозе Ы^РюоКш повышало содержание белка в зерне гороха на 1,4 %,

Следовательно, с учетом количества и качества урожая кукурузы на силос и зерна гороха оптимальной дозой под эти культуры является разовое внесение ^¡юРбоКбд

5. Влияние минеральных удобрений и погодных условий на накопление нитратов в продукции растениеводства

Содержание нитратов в изучаемых в наших опытах сельскохозяйственных культурах заметно изменялось в зависимости от их биологических особенностей, применяемых удобрений и погодных условий года проведения опытов.

Максимальным накоплением нитратов характеризовалась ботва сахарной свеклы, минимальным - зерно ячменя (Табл. 10),

Обнаруженный уровень содержания нитратов у изучаемых культур на вариантах без удобрений сравнительно невысокий во все годы наблюдений в том числе в кукурузе не более 0,10-0,35 , в зерне ячменя 0,14-0,33 , в его соломе 0,200,33 , в ботве сахарной свеклы 0,19-0,92 ПДК. Под влиянием удобрений этот показатель возрастал во всех видах продукции растениеводства, кроме зерна ячменя.

Кратность увеличения концентрации нитратов под влиянием удобрений различалась по культурам и годам эксперимента и составляла 1,6-1,9 по кукурузе, 2,1-2,8 по соломе ячменя. 2,0-3,1 по ботве и 1,9-4,5 по корнеплодам сахарной свеклы.

Однако во все годы наблюдений при внесении удобрений в рекомендуемых дозах превышений ПДК нитратов ни в кукурузе, ни в соломе, ни в зерне ячменя не обнаружено. В ботве сахарной свеклы на вариантах с удобрениями в первые два года опытов содержание нитратов превышало ПДК в 2,0 и 2,8 раза. Следовательно, в свежем виде ботва сахарной свеклы не пригодна для скармливания животным. Ее лучше использовать на силос.

Максимальное накопление нитратов в сахарной свекле обнаружено в годы, когда в течение сентября перед уборкой выпадало небольшое количество осадков (40 мм), а минимальное, соответственно, при обилии осадков (112 мм ).

Таблица 10

Влияние удобрений на содержание нитратов в продукции растениеводства (в числителе — в мг/кг, в знаменателе — в долях ПДК)

Дозы NPK в кодированных единицах

Культура Годы NoPoK» NAK* 1Ч0РвКй NÍPiKI

корнеплоды ботва (ПДК=500)

Сахарная 1988 1989 74 84 144 376 395 /0,79 458 /0,92 977/1,95 140 / 2,8

свекла 1990 63 119 94 /0,19 188/0,38

зерно (ПДК=300) солома (ПДК=1000)

Ячмень 1989 42/0,14 40/0,13 334/0,33 917/0,92

1991 98/0,33 92/0,31 195/0,20 405/0,40

Кукуруза на 1988 1989 106/0,21 173/0,35 203/041 292/0,58

силос 1990 55/0,11 87/0,17

б. Влияние минеральных удобрений на содержание тяжелы» металлов в почве и растениеводческой продукции

По завершении 2- ой ротации севооборота, где вносили по 75 кг азота и калия и 63 кг фосфора на I га севооборотной площади, то есть по Мц^РиоК« под сахарную свеклу + NimPidd^ho под кукурузу, содержание валовых форм тяжелых металлов в пахотном горизонте почвы не изменялось по сравнению с исходными показателями, о чем свидетельствуют данные табл. 11.

Таблица 11

Содержание в пахотном горизонте выщелоченного чернозема валовых

форм тяжелых металлов, мг/кг сухой массы

Тяжелые металлы В начале ротации После 2-ой ротации севооборота

РЬ 91 90

Си 43 48

2п 75 72

N1 62 63

Бг 139 135

В наших опытах концентрация тяжелых металлов в сахарной свекле, ячмене и кукурузе на силос также не зависела от применения удобрений. Следует отметить, что этот показатель в побочной продукции в целом выше, чем в основной. Так содержание Сд, РЬ, Си, Ъс\, N1, Эг в ботве выше, чем в корнеплодах сахарной свеклы в 3,1 -2,8; 2,7 — 3,4; 1,6-1,7; 1,7- 1,7; 2,0-2,0; 21,4-21,2 раза соответственно (табл.12).

Таблица 12

Влияние минеральных удобрений на содержанке тяжелых металлов в

продукции растениеводства, мг/кг сухого вещества

Культура Вид продукции Тяжелые металлы

са РЬ Си Еп N1 8г

Сахарная свекла корнеплоды 0,032 0,039 0.78 0,69 4,43 4,40 13,99 15,12 1.75 1,77 0,80 0,83

ботва 0.10 0,11 2.14 2,31 7,20 7,29 24,30 25,37 3.49 3,45 17,10 17,59

Ячмень зерно 0,024 0,025 0.32 ОД 7 4.35 4.36 27,91 27,85 2.54 2,51 0,63 0,60

солома 0,036 0,034 0.77 0,70 3,83 • 3,81 14,00 14,89 2.33 2,35 3,38 333

Кукуруза на силос 0,037 0,041 0.34 0,36 0,19 0,18 21,02 22,33 2,23 2,11 6.80 6,82

Примечание: в числителе НчРоКгъ в знаменателе М2Р2К1

Содержание С<1 и РЬ в соломе ячменя также выше, чем в зерне. Однако содержание Хп в зерне ячменя больше, чем в соломе в 2,0 раза н составляет 27,9

мг/кг или 0,5 ПДК, а содержание Си и N1 одинаково в основной и побочной продукции.

Таким образом, применение удобрений в научно-обоснованных дозах в наших исследованиях не приводит к загрязнению выщелоченного чернозема и растений тяжелыми металлами.

7. Экономическая эффективность применения минеральных удобрений

в звеньях севооборота

Расчеты показали, что применение минеральных удобрений в оптимальных дозах под наиболее отзывчивые к ним культуры зерно-свекловичного севооборота прием экономически выгодный.

Так, чистый доход от внесения ЫиоРшКм под сахарную свеклу - ячмень и ЫиоРбоК« под кукурузу на силос и горох в среднем составил 16990 и 1600 руб. с гектара соответственно. В первом и втором звене севооборота окупаемость затрат чистым доходом соответственно составила 14,7 и 1,1 руб. на каждый вложенный рубль.

Выводы

1. Оптимальными дозами минеральных удобрений на выщелоченном черноземе являются для звена севооборота: сахарная свекла (прямое действие)-ячмень (последействие) КиоРцоКзд.а для звена кукуруза на силос (прямое действие)-горох (последействие) N120 или Г^шРзоКбо.

2. Установлена тесная отрицательная корреляционная зависимость (Я-0,97) эффективности азотных удобрений, внесенных осенью, от количества осадков, выпавших в ноябре предыдущего года, что позволяет с достаточной степенью надежности прогнозировать продуктивность сахарной свеклы за 9 месяцев до уборки.

3. Последействие азотных удобрений увеличивало содержание сырого белка в зерне ячменя на 0,4—4,0%, а калийных удобрений на 0,4-1,2%. Фосфор снижал этот показатель на 1,0-3,0%. В наших условиях зерно пивоваренного ячменя возможно получать при последействии удобрений, применяемых в дозах

М|8о Р|3иКт Для получения высокобелкового фуражного зерна дозу фосфора в составе удобрений целесообразно уменьшить до Р100.

4. Минеральные удобрения в дозе ЫцоР^оК^о снижают сахаристость корнеплодов по сравнению с контролем на 0,5-0,9 %, но за счет повышения урожайности повышают сбор сахара с гектара на 24,4-30,1 ц/га.

5. В товарной части урожая ячменя и сахарной свеклы содержание нитратов значительно ниже, чем в побочной. Кратность этих различий составляла

1.5-22 раза.

6. Удобрения в рекомендуемых дозах повышали накопление нитратов в кукурузе, сахарной свекле и соломе ячменя в 1,5-4,5 раза, оставаясь при этом в пределах ПДКпо кукурузе и ячменю п превышали в ботве сахарной свеклы. При сухой погоде перед уборкой накопление нитратов в растениях было больше, чем при прохладной и дождливой.

7. Сахарная свекла и ячмень характеризовались минимальным содержанием Сс1 (0,024-0,1 мг на кг) и максимальным 2п (14,0-27,9 мг на кг). В порядке увеличения концентрации в этих культурах ТМ располагались в следующей последовательности Сс1<РЬ<5г<№<Си<2п. Аналогичный ряд для кукурузы отличался от ячменя и сахарной свеклы меньшими накоплениями Си: С(1<Си<РЬ<№<8г<гп.

8. В корнеплодах сахарной свеклы накапливалось меньше ТМ, чем в ботве. Кратность уменьшения составила соответственно 2,7-3,1 раза по РЬ и Сс1,

1.6-2,0 раза по Си, Ъп, К!, Аналогичное соотношение между содержанием Сс1 и РЬ обнаружено в зерне и соломе ячменя. Однако концентрация 2п в зерне была в 2 раза выше, чем в соломе, а Си к М практически одинаковой в товарной и побочной частях урожая не зависимо от уровня удобренности.

9. Внесение высоких доз минеральных удобрений в двух ротациях зерно-свекяовичного севооборота практически не повлияло на содержание тяжелых металлов ни в почве, ни в основной и побочной частях урожая сахарной свеклы, ячменя и кукурузы.

10. Чистый доход от применения под сахарную свеклу-ячмень МцоРцоКади под кукурузу на силос-горох Н^^РадК^ составил 16990 и 1600 рублей с гектара соответственно.

Предложения производству

С агроэкологической и экономической точек зрения в зерно-свекловичном севообороте с целью получения высокой прибыли на выщелоченных черноземах ЦЧП среднеобеспеченных фосфором и повышенным содержанием калия рекомендуем применять повышенные дозы минеральных удобрений: под сахарную свеклу - ячмень МцоРшК90) под кукурузу на силос - горох N120 или

Предлагаемая система удобрений позволяет получать 410 - 500 ц/га сахарной свеклы, 40 - 50 ц/га ячменя, 400 - 480 ц/га кукурузы на силос, 20 - 37 ц/га гороха. ■

Список опубликованных работ

1. Сокорева И.Н., Григорьев Г.Н. Экологическая оценка метеорологических характеристик для конкретных сельскохозяйственных целей //Юг России в прошлом и настоящем: история, экономика, культура: Материалы Международной научно-практической конференции БГУ. - Белгород, 1998, -с. 185-186.

2. Акулов П.Г., Понедельченко М.Н., Сокорева Й.Н. Влияние погодных условий и минеральных удобрений на. урожайность кукурузы на силос // Проблемны сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения: Материалы докладов II Между народной научно-практической конференции БГСХА,-Белгород, 1998,-с. 109- ПО.

3. Асыка Ю.А., Сокорев Н.С., Сокорева И.Н. Влияние погодных условий на продуктивность сахарной свеклы и эффективность минеральных удобрений в Белгородской области // Агрохимические, агроэкологические и экономические проблемы и пути их решения при выращивании зерновых и других культур: Материалы докладов Всероссийского координационного совещания учреждений

Географической сети длительных опытов с удобрениями,- М: Агроконсолт, 1998.-с. 63 - 64.

4. Сокорев Н.С., Понедельченко Н.М., Сокорева И.Н. Погодные условия и продуктивность сельскохозяйственных культур // Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения: Материалы докладов III Международной научно-производственной конференции БГСХА- Белгород, 1999,- с. 23 - 24,

5. Сокорева И.Н, Влияние погодных условий и удобрений на содержание минерального азота в почвах Центрального Черноземья. // Почва. Экология. Общество: Материалы докл. Докучаевских молодежных чтений. - СПб, НИИхимни, СПбГУ, 1999,- с. 80.

6. Акулов П.Г., Понедельченко М.Н., Сокорева И.Н. Способ прогнозирования урожайности ячменя. Патент РФ на изобретение №2158500 И Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам.- М., 2000.- №31.- с. 235-236.

7. Акулов П.Г., Сокорева И.Н. Способ прогнозирования урожайности сахарной свеклы. Патент РФ на изобретение №2158497 // Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам.— М., 2000.- № 31,-с, 235-236.

8. Акулов П.Г., Понедельченко М.Н., Сокорева И.Н, Способ прогнозирования сахаристости сахарной свеклы. Патент РФ на изобретение №2158499 // Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам,- М., 2000,- №31,- с. 235-236.

9. Акулов П.Г., Понедельченко МЛ., Сокорева И.Н. Способ прогнозирования урожайности кукурузы на силос. Патент РФ на изобретение №2158501 // Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам —М., 2000.-№ 31.—с. 235-236.

Отпечатана: ООО «ГИК», Св-во 000337500 от 17.01.2003г. Тираж 100 экз., 12.02.2004г.