Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ В СЕВООБОРОТЕ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ САХАРНОЙ СВЁКЛЫ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЁМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ В СЕВООБОРОТЕ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ САХАРНОЙ СВЁКЛЫ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЁМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО"

А-ъет

На правах рукописи

Щи/

Попов Евгений Васильевич

Влияние длительного применения удобрений в севообороте на продуктивность сахарной свёклы н физико-химические свойства чернозёма выщелоченного

Специальность 06.01.09 - «Растениеводство»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Рамонь - 2005

Работа выполнена в ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свёклы и сахара им. АЛ, Маэлумова» в 2002 - 2004 годах.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Кураков Василий Иванович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

Ступаков Алексей Григорьевич; кандидат сельскохозяйственных наук, Щедрин Дмитрий Сергеевич

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт

сельского хозяйства ЦЧП им. В.В, Докучаева

Защита состоится «ЛЪ » декабря 2005 года в /0^ часов на заседании диссертационного совета Д 006. 065. 01 при ГНУ «Всероссийский на-у чно-нсслед овател ьскн й институт сахарной свёклы и сахара им. А.Л. Мазлумова» по адресу: 396030, Воронежская область, Рамон-ский район, пос. ВНИИСС. Тел. (07340) 2-18-03, факс (07340) 2- 19-93.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИСС. Автореферат разослан » ноября 2005 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, /

кандидат с.-х. наук пУТИЛ|ша

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Отечественный и мировой опыт показывают, что одно из ведущих направлений роста производства сельскохозяйственной продукции и сохранения плодородия почвы - рациональное использование удобрений.

По данным ВНИИСС для получения 30 - 40 т/га фабричной свёклы в ЦЧР необходимо вносить; в зоне достаточного увлажнения N|4o.|7ciPi;oKho-i6o к/га; неустойчивого увлажнения - Nh<hs<>PisoI<m4(M6o к/га и недостаточного увлажнения - NmPisoKuo кг/га (В.А. Федотов, 1998).

Сахарная свёкла очень требовательна к условиям произрастания. Высокие урожаи её можно получить только на высокоплодородных почвах с реакцией почвенного раствора, близкой к нейтральной, при достаточно высокой обеспеченности элементами минерального питания и оптимальной густоте стояния растений, которая к уборке должна составить в зависимости от зоны возделывания or 80 до 100 тыс. нгт./га.

По результатам агрохимического обследования пахотных земель площадь кислых почв с рН < 5,5 в РФ в настоящее время составляет около 40 млн. га иди более 30% обследованных площадей, в том числе сильнокислых (рН < 4,5) более 3 млн. га. В ряде субъектов РФ удельный вес кислых почв превышает 70%, а в 21 - 50% (В.В. Окорков, 2004).

Кислотность почв обусловливается процессами корневого питания растений сахарной свёклы, образованием органических кислот при разложении растительных остатков, выпадением кислых атмосферных осадков и кислотным характером большинства удобрений (В.А. Ковда, 1981; 1986).

Главным элементом, определяющим способность почв противостоять подкислению, является кальций. Основным источником потерн кальция из почвы является вынос его с урожаем и ■ промывание по профилю почвы атмосферными осадками (А.И Шильников, JT.A. Лебедева, 1987; А.П, Щербаков, И.И, Васенев,1996).

Длительное применение минеральных удобрений приводит к глубоким изменениям физико-химических свойств даже высокобуферных чернозёмов (Н,С. Авдонин, 1972; 1980; Л.А, Лебедева, 1974; В.И. Ку-раков, 1992; 1994; Н.Г. Мязин, 1994 и др.). ----

ЦНБ МСХА

В связи с этим, исследования по изучению влияния удобрений при длительном их применении в севообороте на формирование продуктивности сахарной свСклы, физико-химических и агрохимических свойств почвы, является актуальными.

Цель работы: установить влияние длительного применения различных форм и доз удобрений в зсрносвеюювичном севообороте на рост и развитие сахарной свёклы, повышение урожайности и сахаристости корнеплодов, а также на физико-химические свойства чернозёма выщелоченного и накопление гумуса в нём.

Задачи исследований:

• определить влияние видов и доз удобрений на рост и развитие сахарной свёклы;

• определить взаимосвязь длительного применения навоза и минеральных удобрений на продуктивность сахарной свёклы;

• выявить закономерность изменения актуальной, обменной, гидролитической кислотности, обменных катиоиов и буферности почвы при длительном применении удобрений в севообороте;

• установить динамику элементов питания чернозёма выщелоченного при длительном применении удобрений;

• рассчитать экономическую и энергетическую эффективность длительного применения удобрений под сахарную свёклу на чернозёме выщелоченном в условиях ЦЧР.

Научная новизна заключается в системной оценке физико-химических изменений, произошедших в чернозёме выщелоченном в результате длительного применения различных доз удобрений под сахарную свёклу в зерносвеклоничном севообороте за 8 ротаций.

Установлено влияние длительного применения удобрений на рост и развитие сахарной свёклы, буферность почвы, а также содержание в ней гумуса и питательных элементов. Выявлено влияние физико-химических свойств чернозёма выщелоченного на продуктивность корнеплодов.

Дана экономическая и энергетическая оценка применения удобрений под сахарную свёклу на чернозёме выщелоченном в условиях ЦЧР.

Практическая ценность работы. Результаты исследований имеют практическое значение для оптимизации питания сахарной свёклы, обеспечивающее повышение продуктивности других культур в зерносвеюювичном севообороте и сохранения плодородия почвы.

Выявленные оптимальные дозы удобрений под сахарную свёклу, способствуют улучшению физико-химических и агрохимических свойств почвы.

Защищаемые положения:

1. Длительное внесение удобрений на чернозёме выщелоченном приводит к изменению его физико-химических свойств.

2. Применение минеральных удобрений в дозе ^Р^о^з кг/га и навоза 50 т/га в севообороте позволяет повысить буферность почвы и стабилизировать в ней содержание гумуса.

3. Длительное применение удобрений в севообороте положительно влияет на рост и развитие растений сахарной свёклы, а также на формирование её продуктивности.

Апробация работы. Основные положения ц результаты исследований доложены и обсуждены на заседаниях учёных советов ВНИИСС им, А.Л. Мазлумова (2003-2005 гг.); на Международной научно-практической конференции «Научные и практические основы сохранения плодородия почв, земель сельскохозяйственного назначения в адаптивно-ландшафтном земледелии» (г. Белгород, 2004); на Международной конференции «Чернозёмы центральной России: генезис, география, эволюция» (г. Воронеж, 2004); на Международной научно-практнческой конференции «Вклад молодых учёных в решение проблем аграрной науки» (г. Воронеж, 2005).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ.

Структура н объём диссертации. Диссертация изложена на 199 страницах компьютерного текста. Состоит из введения, 8 глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы и приложений. Содержит 3 рисунка, 33 таблицы, 33 приложения. Список использованной литературы включает 226 наименований, в том числе 14 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ Условия и методика проведения исследований

Работа выполнена во Всероссийском НИИ сахарной свёклы и сахара им. А.Л. Мазлумова в 2002 - 2004 годах, в условиях лесостепи севера Воронежской области, которая относится к зоне неустойчивого увлажнения.

Исследования проводились в рамках тематического плана ВНИИСС (раздел 11,05.01 «Установить влияние длительного применения удобрений на агрофизические, физико-химические свойства почвы, её микробную систему и ферментативную активность, урожайность культур и качество продукции свекловичного севооборота»).

По многолетним данным метеостанции ВНИИСС им. АЛ. Мазлу-мова среднее количество осадков составляет 610,8 мм с максимумом выпадения в июне — июле. Средняя многолетняя температура самого холодного месяца (февраль) составляет -6,6 °С, самого тёплого месяца (июль) - +22,9 °С. Относительная влажность воздуха - 75%. Эти климатические параметры обеспечивают нормальный рост и развитие сахарной свёклы и других культур.

Длительный стационарный опыт с удобрениями отдела плодородия почвы во ВНИИСС им. АЛ, Мазлумова расположен на возвышенной части Доно - Воронежского водораздела в пределах Окско-Донской низменности, которая находится на высоте 150 метров над уровнем моря.

Почва стационарного опыта — чернозём выщелоченный малогу-мусный среднемощнын тяжелосуглинистый на карбонатном тяжелом суглинке.

Для достижения цели данной работы изучались образцы почвы, растений и продуктивность сахарной свёклы в длительном стационарном опыте.

Схема опыта состоит: из первых пяти вариантов заложенных в 1936 году и последних двух заложенных в 1990 году.

1. Контроль (без удобрений).

2. М45РбоК45 кг/га + 25 т/га навоза пару (одна доза).

3. ЫэдРпоКэд кг/га + 25 т/га навоза в пару (двойная доза).

4. ЫшРшКш кг/га + 25 т/га навоза в пару (тройная доза).

5. Ы«РбоК<)5 кг/га + 50 т/га навоза в пару (двойная доза навоза).

6. КиоР|5оК|5о кг/га + 50 т/га навоза в пару.

7. 1\!шР]9оК,9о кг/га (минеральная система питания).

Полевые опыты проводились в соответствии с общепринятой методикой опытного дела (Доспехов, 1985) и методикой исследований по сахарной свёкле (ВНИС, 1986).

В севообороге наблюдалось следующее чередование культур: чёрный пар, озимая пшеница (I), сахарная свёкла (I), ячмень + клевер,

клевер, озимая пшеница (II), сахарная свёкла (И), горох, овёс. Исследования по теме проводили в звене севооборота с чёрным паром.

В качестве минеральных удобрений использовали аммиачную селитру, нитрофоску, простой и двойной суперфосфат, калийную соль (40%), которые вносили непосредственно под сахарную свёклу перед основной обработкой почвы. Навоз вносили в паровое поле, один раз за ротацию севооборота.

Повторность опыта трёхкратная, размещение вариантов систематическое, Площадь опытной делянки 200 м1, учётной - 100 мг. Выращивались районированные сорта и гибриды сахарной свёклы (Рамон-ская односемянная 47 и РМС - 73) и других культур севооборота. Агротехника их возделывания общепринятая для ЦЧР, кроме изучаемого фактора.

В течение вегетационного периода образцы почвы под сахарной свёклой отбирались три раза: в фазу 1-2 пары настоящих листьев, в период смыкания листьев в междурядьях и перед уборкой. В свежих образцах определяли концентрацию нитратного азота колориметрическим методом по Грандваль-Ляжу (ГОСТ 26951-86) и влажность почвы весовым методом (ГОСТ 28268-89). В воздушно-сухой почве определяли:

- рН водной вытяжки - потенциометрически (ГОСТ 26483-85);

- рН солевой вытяжки/— потенциометрически (ГОСТ 26483-85);

- гидролитическую кислотность — по Капнену (ГОСТ 26212-91);

- сумму поглощённых оснований — по Каппену-Гильковицу (ГОСТ 27821-88);

- степень насыщенности почв основаниями - расчётным методом;

- ёмкость поглощения - расчётным методом;

- буферность почвы — по Аррениусу;

- нитрификационную способность почвы — по Кравкову;

- подвижный P2Oj -по Чирикову (ГОСТ 26204-91);

- обменный КгО и подвижный Na2Ü — по Чирикову на пламенном фотометре (ГОСТ 26204-91);

- общий гумус - по Тюрину (ГОСТ 26213-91);

В растительных образцах определяли:

- содержание сухого вещества в листьях и корнеплодах - методом высушивания при t= 105 °С;

- общий N, Р и К из одной навески — но Куркаеву;

- содержание сахарозы — методом холодной водной дигестии.

На посевах сахарной свёклы учитывали: -динамику появления всходов - по методике ВНИС, 1986;

- динамику нарастания сухого вещества - но Сказки ну;

- площадь листовой пластинки — по методике ВНИС, 1986;

- урожайность корнеплодов и листьев - сплошным методом по делянкам;

- густоту стояния сахарной свёклы — расчётным методом;

- пораженность корнеедом - по методике (ВНИС);

- соотношение листьев и корнеплодов - весовым методом;

- масса 100 растений — весовым методом;

- экономическую эффективность — по методике ВИУА, 1993;

- энергетическую эффективность - по методике В ГА У, 1993.

Математическая обработка данных результатов опыта проведена методом дисперсионного и корреляционного анализа по Б.А. Доспехо-ву с помощью ЭВМ.

Физико-химические свойства почвы при длительном применении удобрений в севообороте

Динамика различных форм кислотности. В ходе исследований были получены и оценены данные за четвёртую, шестую и восьмую ротацию севооборота по влиянию длительною применения минеральных и органических удобрений иа изменение физико-химических показателей чернозёма выщелоченного.

Актуальная кислотность исследованного севооборота в 1936 году составила 5,89 единиц. Результаты наших исследований (табл. 1) показали, что в четвёртой ротации рН водной вытяжки в слое 0 - 40 см была максимальной и изменялась от 6,06 на контроле до 6,61 единицы при внесении NíjPgoK« кг/га + 50 т/га навоза.

В шестой ротации севооборота при внесении н

N135P180K135 кг/га на фоне последействия 25 т/га навоза произошло подкнеление почвы на 0,52 и 0,76 единицы. На остальных вариантах опыта рНшо практически не изменилась.

Восьмая ротация севооборота показала, что актуальная кислотность на контроле снизилась до 5,92.

Применение двойной и тройной дозы NPK на фойе 25 т/га навоза ухудшило данный показатель на 0,63 и 1,0 единицу, соответственно, и составила 5,82 и 5,27. На вариантах, где вносили N4jPwK-4í кг/га на фо-

не 25 и 50 т/га навоза, рН водной вытяжки снизилась на 0,17 и 0,32 единицы.

Таблица 1

Влияние длительного применения удобрений

Содержание рН водная

вариантов ротации

4 6 8

контроль(без удобрений) 6,06 6,02 5,92

кг/га + 25 т/га навоза 6,22 6,27 6,05

ИдоРиоКод кг/га + 25 т/га навоза 6,45 5,93 5,82

НшР1воК|з3кг/га + 25 т/га навоза 6,27 5,51 5,27

К45Рй0К^5 кг/га + 50 т/га навоза 6,61 6,46 6,29

МиоР15оК)5о кг/га + 50 т/га навоза - - 5,47

М]9оР|9йК19о кг/га - 5,70 5,28

НСР05 0,34

5Н % 2,03

Таблица 2

Влияние длительного применения удобрений на обменную кислотность почвы (0 - 40 см)_

Содержание рН солевая

вариантов ротации

4 6 8

контроль(без удобрений) 5,60 5,47 5,48

К^РбоГС» кг/га + 25 т/га навоза 5,67 5,50 5,49

ЫадРпоКзд кг/га + 25 т/га навоза 5,60 5,28 5,10

НиРтКиз кг/га +25 т/га навоза 5,52 5,11 4,77

Т^РьоК« кг/га + 50 т/га навоза 5,84 5,35 5,69

Ь^^Р^Кткг/га + 50 т/га навоза - - 5,00

Н190!Р|5юК|9<> кг/га 5,32 4,52

НСР05 0,35

Эх, % 2,36

Обменная кислотность в 1936 году составляла 5,35 единиц. В течение первых. 4 ротаций обменная кислотность почвы улучшалась, что подтверждают данные таблицы 2. В дальнейшем рН солевой вытяжки ухудшалась. Так, внесение НдаРиоКда и ^щРцоК^ кг/га на фоне 25 т/га навоза обменная кислотность снизилась на 0,5 и 0,7 единиц. Доза НиРбоК45 кг/га на фоне 25 и 50 т/га навоза за последние четыре ротации практически не изменялась и находилась в пределах ошибки опыта.

Таким образом, рН водная и солевая за 8 неполных ротаций при внесении Т^РпоК^и Ы^РиоКш кг/га на фоне 25 т/га навоза подкисляли почву, а применение М«Рм,К45 кг/га на фоне 25 и 50 т/га навоза обеспечивали наименьшую кислотность почвы.

В результате наших исследований данный показатель изменялся в зависимости от доз удобрений. В 1936 году гидролитическая кислотность составляла 3,96 мг-экв/100 г почвы (рис. 1).

(Годное сздврианив_ 4_рота^ия_ _________вровдт______

- —- .........Ш5РШ45 кг/га + 25 т/гз наво»э

: -а- -ШР120Ш«йга * 25 т/га кавом -»- -№135Р180К135 кгА-э + 25 т/га нзясда . I - М5Р60К45 + 50_т|га 11.а¥за______. — _________________—-_____ .—I

Рис. 1. Динамика гидролитической кислотности почвы в слое 0 - 40 см при длительном применении удобрений в севообороте

Длительное применение ТЧмРиоКоо н Т^ 1351*180^135 кг/га на фоне 25 т/га навоза способствовало увеличению величины гидролитической кислотности. В четвертой ротации она достигала 4,19 и 4,34 мг-экв/100 г почвы и в дальнейшем продолжала расти. В середине восьмой ротации гидролитическая кислотность возросла по отношению к исходному содержанию на 0,28 и 0,93 мг-экв/100 г почвы, соответственно.

При внесении К^Р^Ьмз кг/га на фоне 25 и 50 т/га навоза произошло снижение Нг в четвёртой ротации на 0,72 и 0,84 мг-экв/100 г почвы, соответственно. В дальнейшем гидролитическая кислотность практически не изменялась и в настоящее время она составила: на вариантах с дозой Ы45РбоК.45 кг/га на фоне 25 и 50 т/га навоза - 3,26 и 3,31 мг-экв/100 г почвы, соответственно.

Таким образом, внесение ^Р^оК« кг/га на фоне 25 н 50 т/га навоза способствует улучшению показателей почвенной кислотности и оказывает сдерживающее воздействие на подкисление почвы для гидролитической кислотности.

Динамика суммы поглощенных оснований (8), ёмкости поглощения (Т) и степени насыщенности почв основаниями (V). Как показали наши исследования, данные показатели были подвержены идентичным изменениям. Максимальное своё значение по всем вариантам опыта они достигали в четвёртой ротации. В дальнейшем наблюдалось их снижение.

Так, сумма поглощенных оснований прн внесении удобрений уменьшилась относительно четвёртой ротации. Причём, её максимум снижения (12,2 мг-экв/100 г почвы) был зафиксирован при применении 'ЫшРшКш кг/га на фоне 25 т/га навоза, а минимум (10,6 мг-экв/100 г почвы) при внесении К^Р^К« кг/га на фоне 50 т/га навоза (табл. 3.).

В восьмой ротации на удобренных вариантах данный показатель варьировал от 27,3 на варианте с тройной дозой ЫРК на фоне 25 т/га навоза до 29,0 мг-экв/100 г почвы при внесении ^¡РбоК« кг/га на фоне 50 т/га навоза.

Ёмкость поглощения за последние четыре ротации уменьшилась на контроле на 12,3 мг-экв/100 г почвы. Внесение КнР6оК« кг/га на фоне 25 и 50 т/га навоза привело к снижению этого показателя на 10,7 и 10,6 мг-экв/100 г почвы, а двойная и тройная доза на фоне 25 т/га навоза —на 11,8 и 12,2 мг-экв/100 г почвы, соответственно.

Таблица 3

Изменение суммы поглощенных основании, ёмкости поглощения и степени насыщенности почв основаниями при длительном применении удобрений в севообороте (0 — 40 см)

Содержание вариантов 5 Т

мг-экв/100 г почвы

ротации ротации ротаиии

4 6 £ 4 6 8 4 6 8

контроль (без удобрений) 40,3 37,8 27,9 43,4 40,9 31,1 92,2 92,2 89,6

НцРбоК^кг/га + 25 т/га навоза 39,6 37,9 28,9 42,8 41,1 32,1 92,4 92,0 89,8

N90?! 20К90 кг/га + 25 т/га навоза 39,4 38,0 27,5 43,6 42,2 31,8 90,4 90,0 86,6

М|МР1!0К|31 кг/га + 25 т/га навоза 39,5 36,3 27,3 43,9 40,5 31,7 90,1 89,5 84,8

НиРюК« кг/га + 50 т/га навоза 39,6 37,6 29,0 42,8 40,7 32,2 92,6 92,2 89,7

кг/га + 50 т/га навоза - _ 27,5 — — 32,6 — -- 84,2

И|(юР1»оК.1и) кг/га - 38,9 26,7 - 44,4 32,0 — 87,6 83,3

НСРИ 1,38 - 4,75

5„ % 1,72 2,38 1,88

Степень насыщенности почв основаниями была подвержена не значительным изменениям. За первые 4 ротации она увеличивалась от 1,8% на варианте с тройной дозы №К на фоне 25 т/га навоза до 4,3% на варианте с одинарной дозой ЫРК. на фоне 50 т/га навоза.

За последние 4 ротации применение Ы^РбоК« кг/га на фоне 25 и 50 т/га навоза уменьшило степень насыщенности почв основаниями на 2,6 и 2,9% соответственно. Внесение двойной и тройной дозы на фоне 25 т/га навоза способствовало снижению данного значения на 3,8 н 5,3%.

Пуферность почвы связана с физико-химическими свойствами и содержанием гумуса. Систематическое внесение органических удобрений повышало ёмкость поглощения и степень насыщенности почвы основаниями, а, следовательно, увеличивало и её буферность, что показано на рисунке 2.

На контроле почва имеет пологую, по сравнению с песком, кривую буферности, то есть при добавлении к почвенному раствору кислоты или щелочи реакция среды меняется не так резко.

;. . ----контроль

___ X —М45Р60К45+50

| т/гз навоза

¡—«—ЫРК по150кг/га +

50т/га нэаада | — -ЙС— НРКпо190кг/га

1.- 12 мл 0,1н НС1

2.-6 мл 0,1н НС!

3. - 3 мл 0,1н НС1

4. - 25 мл Н:0 7, - 12 мл ЫаОН

5. - 3 мл ЫаОН

6. - 6 мл ЫаОН

Рис. 2. Кривые буферности чернозёма выщелоченного при длительном применении удобрений в севообороте (2004 год)

Внесение на фоне 50 т/га навоза ^ЛоК« кг/га способствовало повышению буферности почвы, а на фоне минеральных удобрений - её снижение.

Следовательно, применение минеральных удобрений и навоза в дозе 50 т/га повышают буферность чернозёма выщелоченного, а по-

этому снижается влияние физиологически кислых удобрений на поглощающий комплекс.

Таким образом, длительное применение повышенных лоз минеральных удобрений в севообороте приводит к ухудшению физико-химических показателей почвы, внесение К^РвоЬм; кг/га на фоне 25 и 50 т/га навоза, наоборот, способствует их улучшению.

Питательный режим почвы при длительном применении удобрений в севообороте в последней ротации

Изменение содержания общего гумуса. Содержание гумуса наиболее важный показатель плодородия и экологического состояния чернозёмов. Исходное содержание гумуса в нашем опыте в 1936 году составило 5,89%. За 68 лет его количество на контроле постепенно уменьшалось и достигло 5,03%.

Процессу дегумификации менее всех был подвержен вариант с дозой К^РбоК« кг/га под сахарную свёклу на фоне последействия 50 т/га навоза. Содержание гумуса здесь в восьмой ротации было 5,84%.

Динамика нитратного азота в последней ротации. Внесение ^¡РеоК« кг/га на фоне 25 и 50 т/га навоза увеличило содержание нитратного азота в слое почвы 0 — 20 см на 65,5 и 69%, соответственно, и достигла 13,9 и 14,2 мг/кг.

Применение двойной и тройной дозы минеральных удобрений повысило содержание N03" в слое 0-20 см на 166,7 и 110,7%, и составила 22,4 и 17,7 мг/кг.

В течение вегетации в связи с потреблением растениями содержание нитратного азота уменьшалось на контроле до 2,7 мг/кг. При внесении Н(5р«оК45 кг/га иа фоне 25 и 50 т/га навоза до 3,2 и 5,4 мг/кг, а при дозах М^Р^оК^о и ИшРдаКш кг/га на фоне 25 т/га навоза до 4,5 и 5,3 мг/кг.

Динамика подвижного фосфора и последней ротации. Наши исследования показали, что содержание подвижного фосфора в пахотном слое контрольного варианта в начале вегетации равняется 98,1 мг/кг. С увеличением доз фосфорных удобрений данный показатель закономерно возрастал, достигая максимального значения 173,7 мг/кг при внесении ЬГшРшКш кг/га на фоне 25 т/га навоза.

Динамика обменного калия и подвижного натрия^ Длительное систематическое внесение минеральных и органических удобрений

способствовало созданию высокого уровня обеспеченности почвы калием, что благоприятно влияло на формирование урожая сахарной свёклы.

С увеличением доз калийных удобрений количество обменного калия возрастало, достигая максимального значения (177,3 кг/га) на фоне последействия 50 т/га навоза и Н^Р^К.« кг/га. Минимальное значение данного показателя (140,6 мг/кг) наблюдалось при внесении N90^1:0^90 кг/га па фоне 25 т/га навоза.

В нижележащем слое 20 — 40 см содержание обменного калия колебалось от 111,9 мг/кг на варианте с внесением МнРьоК-« кг/га + 25 т/га навоза до 130,6 мг/кг на варианте, где на фоне 25 т/га навоза вносили Ы^РшКш кг/га.

Повышение дозы минеральных удобрений способствовало снижению сахаристости корнеплодов и увеличению содержания подвижного натрия в почве. Данный показатель в начале вегетации на контроле в слое 0 - 20 см составил 78,0 мг/кг. При применении удобрений подвижный натрий в почве изменялся от 55,1 мг/кг на варианте с тройной дозой ИРК на фоне 25 т/га навоза до 65,3 мг/кг на фоне 50 т/га навоза и К45Р«оК45 кг/га.

Таким образом, длительное применение минеральных и органических удобрений в севообороте снизило потери гумуса в почве (внесение 50 т/га навоза стабилизировало его содержание) и повысило содержание питательных элементов. При этом происходит обогащение пахотного и подпахотного слоя почвы азотом, фосфором и калием, что благоприятно влияет на формирование урожая сахарной свёклы и других культур севооборота.

Формирование урожая сахарной свёклы при длительном применении удобрений в севообороте

Проведенные исследования длительного применения удобрений в севообороте позволили установить, что дозы ^Р^К,^ кг/га иа фоне 25 и 50 т/га навоза способствовали формированию оптимальной густоты стояния растений сахарной свёклы.

Рост листового аппарата находился в зависимости от условий питания растений. Применение 1^РК. по 150 кг/га + 50 т/га навоза и 1МРК по 190 кг/га без навоза стимулировали активный рост листового аппарата сахарной свёклы.

При длительном применении удобрений в севообороте масса 500 растений на удобренных вариантах была выше, чем на контроле (табл. 4).

Таблица 4

Динамика роста корнеплодов, листьев сахарной свёклы и их соотношение при длительном применении удобрений

Содержание вариантов Масса Соотношение листья / корнеплоды

иГ £ £ Р- л Сь О корнеплода, кг листьев, кг

« 5 1 1 И перед уборкой ссрсдшш вегетации >5 ч о о и >1 3 * к гт 3 2 а § ч р и и о. о. о с (3

Контроль (без удобрений) 56,8 0,234 0,338 0,27 0,14 1,19 0,42

кг/га + 25 т/га навоза 83,0 0,224 0,459 0,26 0,26 1,23 0,58

ЬТ9оР|2оК<ю кг/га + 25 т/га навоза 90,2 0,240 0,500 0,37 0,29 1,71 0,59

^35Р|8оК.1з*КГ/гЗ + 25 т/га навоза 89,8 0,267 0,514 0,40 0,31 1,53 0,62

Ы4;РбоК45 кг/га + 50 т/га навоза 92,9 0,234 0,476 0,32 0,26 1,41 0,59

НиоРцдКио кг/га + 50 т/га навоза 88,8 0,280 0,453 0,49 0,29 1,88 0,66

ИшР^Кт кг/га 80,9 0,267 0,437 0,49 0,30 1,93 0,73

НСР05 14,9 - 0,17 0,13 0,81 0,39 -

Так, применение Ы«Р#>К45 кг/га на фоне 25 т/га навоза увеличивало данный показатель на 46,1%, двойная и тройная доза на 58,8 и 58,1%, соответственно. Внесение ^РаоК^ кг/га на фоне 50 т/га навоза способствовало повышению массы 100 растений на 63,5%.

Одновременно с использованием удобрений наблюдался и рост корнеплода., Причём, с ростом доз удобрений с К^Р^К,^ до кг/га масса корнеплодов повышалась на 35,7 — 52,1%, по сравнению с контролем, где она составила 0,338 кг.

Следовательно, применение минеральных и органических удобрений способствует увеличению массы корн енл одой, а, значит, и их урожайности.

Применение тронной дозы МГЧС на фоне 25 т/га ианоза, увеличивало массу листьев на 48,1%. К уборке данный показатель снижался: на контроле — на 0,13 кг, при внесении одинарной, двойной н тройной дозы ЫРК на 0,06; 0,08 и 0,09 кг, соответственно.

На варианте с внесением Ы^Р^К-« кг/га на фоне 50 т/га навоза в середине вегетации масса листьев на 18,5% была больше, чем на контроле.

Наименьшее соотношение листья / корнеплоды (1,19) было зафиксировано на контроле. С ростом дозы навоза и минеральных удобрений происходило увеличение соотношения между листьями и корнеплодами сахарной свёклы от 1,23 до 1,93,

Перед уборкой минимальное соотношение между массой листьев и корнеплодами (0,42) было отмечено на контроле. При внесении удобрений данный показатель изменялся от 0,58 до 0,73 на вариантах с внесением Ь^РздК« кг/га на фоне последействия 25 т/га навоза и с тройной дозой >1РК на фоне 25 т/га навоза, соответственно.

Таким образом, наши наблюдения показали, что при возделывании сахарной свёклы с применением минеральных и органических удобрений оптимальной дозой является КцРйоК« кг/га на фоне последействия 50 т/га навоза, когда создаются наилучшие условия для роста и развития растений сахарной свёклы.

Влияние длительного применения удобрений в севообороте на содержание сухих веществ, азота, фосфора, калия и натрия в сахарной свёкле

При длительном применении удобрений в севообороте более высокое содержание сухих веществ в корнеплодах, при наивысшей их сахаристости, было выявлено на контроле (24,9%) и на фоне последействия 25 т/га навоза и ^РдаК« кг/га под сахарную свёклу (25,5%). Самый низкий процент сухого вещества, как в листьях (18,9%), так и в корнеплодах (22,3%) был получен при внесении ЫРК по 190 кг/га.

Минимальное содержание азота в листьях (2,08%) и в корнеплодах (0,48%) было отмечено при внесении кг/га на фоне 25 т/га

навоза, а максимум - на фоне ТЧиоРмКию кг/га, где оно составило 3,26% и 0,70%. соответственно.

К уборке содержание фосфора в корнеплодах и листьях сахарной свёклы снижается, так как замедляются процессы жизнедеятельности растений. Внесение удобрений способствовало увеличению количества фосфора в листьях на 4,2 — 66,2%, а в корнеплодах сахарной свёклы на 6,8 - 29,5% (в относительных величинах). На контроле в корнеплодах оно составило 0,44%, максимальное значение 0,57% наблюдалось при внесении Ь^зРеоК« кг/га на фоне 25 т/га навоза. С ростом дозы минеральных и органических удобрений происходило снижение процентного содержания фосфора до 0,47%.

Длительное применение М^РбоК« кг/га на фоне 25 и 50 т/га навоза способствовало незначительному повышению содержания калия в корнеплодах сахарной свёклы (на 2,6%). С ростом дозы от ^Р^^до ИшРтКш кг/га на фоне 25 т/га навоза увеличивалось процентное содержание натрия в корнеплодах сахарной свёклы к моменту уборки на 14,3 -25%, что негативно сказывалось на сахаронакоплсиии.

Таким образом, при длительном применении удобрений в севообороте внесение Н^РбоКд; кг/га на фоне 25 т/га навоза способствует получению корнеплодов с наивысшей сахаристостью и лучшими технологическими качествами.

Продуктивность сахарной свёклы в севообороте

Длительное применение различных доз и соотношений элементов питания способствовало получению прибавок урожая, которые изменялись от 6,9 т/га при внесении одинарной дозы МРК на фоне 25 т/га навоза до 12,6 т/га на варианте с тройной дозой №К. на фоне 25 т/га навоза (табл. 5).

Проведённые исследования показали, что урожайность листьев при длительном применении удобрений на удобренных вариантах повышалась. Минимальная прибавка 8,6 и 9,3 т/га были получены при внесении К45Р6оК^5 к/га на фоне 25 и 50 т/га навоза, максимальная - на варианте с тройной дозой ЙРК на фоне 25 т/га навоза, где она составила 13,2 т/га.

Наиболее высокое содержание сахара в корнеплодах отмечено на контроле и при внесении К,5Р6оК<5 кг/га на фоне 25 т/га навоза - 17,55

н 17,26%, соответствен но. При внесении более высоких доз минеральных удобрении содержание сахара снижалось до 15,74%.

Таблица 5

Влияние длительного применения удобрений на продуктивность _сахарной свёклы в севообороте, 2002 — 2004 гг. _

Содержание вариантов Урожайность, т/га Прибавка урожая Сахаристость, % Сбор сахара, т/га

листьев корнеплодов т/га %

контроль (без удобрений) 11,3 27,4 — — 17,55 4,80

М4;РдаК45 кг/га + 25 т/га навоза 19,9 34,3 6,9 25,2 17,26 5,92

N90? иоКэд кг/га + 25 т/га навоза 21,0 36,8 9,4 34,3 16,41 6,04

Ии^РиоКо^г/га + 25 т/га навоза 24,5 40,0 12,6 46,0 16,18 6,47

К45Р<;оК45 кг/га + 50 т/га навоза 20,6 36,2 8,8 32,1 16,66 6,03

МиоРиоК^кг/га + 50 т/га навоза 23,9 37,2 9,8 35,8 16,02 5,96

НкюРютКиюКг/га 26,1 37,4 10,0 36,5 15.74 5,89

НСР<» 5,11 3,97 - - 0,24 0,36

% 2,58 3,61 — — 1,26 4,23

Известно, что сбор сахара зависит как от урожайности, так и от сахаристости корнеплодов. На контрольном варианте данный показатель составил 4,80 т/га. Наиболее высоким он был на варианте с тройной дозой минеральных удобрений на фоне 25 т/га навоза - 6,47 т/га.

Внесение ^РдаК« кг/га на фоне 25 и 50 т/га навоза увеличило сбор сахара на 1,12 и 1,16 т/га и составило 5,92 и 5,96 т/га, соответственно.

Экономическая и энергетическая эффективность применения удобрений в севообороте

Анализ экономической <1 энергетической эффективности применения удобрений под сахарную свёклу показывает, что вариант с внесе-

нием ^5РбоК45 кг/га на фоне 50 т/га навоза оказался наиболее экономически выгодным.

Максимальная рентабельность составила 310 и 423% (в иенах 2002 — 2004 гг.) при внесении Ы^РбоК« кг/га на фоне последействия 25 и 50 т/га навоза. На вариантах, где вносили Ь!РК по 150 кг/га + 50 т/га навоза и ИРК по 190 кг/га без навоза прибыль с I га была меньше, чем затраты на внесение удобрений. Поэтому в данном случае мы говорим не о рентабельности, а об окупаемости затрат, которые составили - 91 и 55%, соответственно.

Таким образом, несмотря на прибавку урожая и увеличение сбора сахара, внесение повышенных доз минеральных удобрений экономически не оправдано. Рентабельность дополнительных затрат резко снижалась с увеличением дозы минеральных удобрений и уменьшением количества навоза.

Вычисленная нами величина чистой прибавки энергии на изучаемых вариантах изменялась в широком диапазоне от 6,7 до 18,5 ГДж/га. Минимум чистой прибавки энергии выявлено на варианте, где вносили ЫРК по 190 кг/га.

Результаты энергетической оценки длительного применения удобрений в зерносвекловичном севообороте показали, что наибольший коэффициент энергетической эффективности (3,83 и 4,83) был, достигнут на фоне последействия 25 и 50 т/га навоза и при внесении К4}РбоК45 кг/га. Наименьший коэффициент энергетической эффективности (1,36) был получен при внесении ЫРК по 190 кг/га без навоза.

Таким образом, при возделывании сахарной свёклы на чернозёме выщелоченном в ЦЧР при длительном применении удобрений в севообороте наиболее экономически выгодной и энергетически эффективной является доза удобрений ^РйоК« кг/га на фоне последействия 25 и 50 т/га навоза. Повышение дозы минеральных удобрений приводит к значительному снижению данных показателей.

Выводы

Результаты исследований по влиянию длительного применения минеральных и органических удобрений в севообороте на физико-химические свойства, питательный режим почвы и формирование урожайности сахарной свёклы позволяют сделать следующие выводы:

I. Длительное применение М^РшКп; кг/га на фоне 25 т/га навоза в севообороте, обусловливает подкисление почвы. Величина рН вод-

пой вытяжки снизилась с момента закладки опыта с 5,89 до 5,27, а рН солевой от 5,35 до 4,77 едшшц. Гидролитическая кислотность увеличилась с 3,96 до 4,89 мг-экв/100 г почвы.

Внесение НиР^К« кг/га на фоле последействия 25 и 50 т/га навоза способствует улучшению почвенной кислотности, Величина рНизо увеличилась на 0,16 и 0,4 единицы, соответственно, а рНксг на 0.14 и 0,34 единицы, Нг снизилась на 0,7 н 0,65 мг-экв/100 г почвы по отношению к исходному содержанию. Сумма поглощенных оснований уменьшилась на 1,4 — 1,3 мг-экв/100 г почвы, соответственно. Степень насыщенности почв основаниями возросла на 1,5 - 1,4 % по отношению к исходному содержанию.

Применение навоза в дозе 50 т/га совместно с минеральными удобрениями способствуют увеличению буфериости почвы, а только минеральная система удобрений (ТЧРК по 190 кг/га) снижает данный показатель.

2. Внесение ^Р«»^ кг/га на фоне последействия 50 т/га навоза стабилизирует содержание общего гумуса в почве па уровне 5,75%, а на других вариантах происходит снижение данного показателя.

3. Длительное систематическое применение минеральных и органических удобрений повышает содержание питательных элементов в почве. Максимальное количество нитратного азота 166,7 мг/кг отмечалось при внесении двойной дозы 1^РК. на фоне 25 т/га навоза. Максимальное значение 173,7 мг/кг Р205 было на варианте с МшР180Кв5 кг/га на фоне 25 т/га навоза, а К20 - 177,3 кг/га на фоне последействия 50 т/га навоза и И^РбоК« кг/га. При этом происходит обогащение пахотного и подпахотного слоя почвы азотом, фосфором и калием.

4. Возделывание сахарной свёклы при длительном применении N41^60^45 кг/га на фоне 25 и 50 т/га навоза приводило к дружным всходам, увеличению массы 100 растений и способствовало формированию оптимальной густоты стояния растений сахарной свеклы.

5. Выявлено, что удобрения усиливают накопление биомассы сахарной свйклы. Увеличение лозы от 1Ч«РйоК«5 ло ЫШРШКШ кг/га на фоне 25 т/га навоза повышает интенсивность нарастания листового аппарата (от 0,26 до 0,40 кг) и массы корнеплода (от 0,459 до 0,514 кг).

6. Самый высокий процент сухого вещества, как в листьях, так и в корнеплодах получен на контроле (20,7 и 24,9%), а также при внесении К^РбоК« кг/га на фоне 25 т/га навоза (19,2 и 25,5%). На этом удобренном варианте в корнеплодах было отмечено; минимальное со-

держание азота 0,48% и максимальное содержание фосфора 0,57%. Внесение одинарной дозы ИРК на фоне 25 и 50 т/га навоза увеличивает содержание калия в корнеплодах до 1,59%.

7. Внесение удобрений увеличивает урожайность листьев на 8,6 -14,8 т/га, а корнеплодов на 6,9 - 12,6 т/га. С ростом дозы минеральных удобрений сбор сахара увеличивается на 22,7 - 34,8%. Наибольшая сахаристость - 17,55 и 17,26% получена на контроле и при внесении >1«РбоК45 на фоне 25 т/га навоза, соответственно. Внесение удобрений благоприятно влияет на формирование урожая сахарной свёклы и других культур севооборота.

8. Наиболее экономически выгодными и энергетически эффективными являются органо-минеральные системы удобрений (25 и 50 т/га навоза в чёрном пару и кг/га минеральных удобрений под сахарную свёклу). При этом рентабельность составила 310 и 423%, а коэффициент энергетической эффективности 3,83 и 4,83, соответственно.

Предложения производству:

1. В целях повышения почвенного плодородия, экономии энергетических и экономических ресурсов, оптимизации физико-химических, агрохимических показателей почвы, увеличения сбора сахара с единицы сырья и посева в условиях неустойчивого увлажнения ЦЧР рекомендуется вносить в севообороте 50 т/га навоза в чёрный пар и минеральные удобрения в дозе И^Р^К« кг/га непосредственно под сахарную свёклу.

2. В условиях длительного применения удобрений в севообороте необходимо известкование почвы. Норму извести (т/га) можно определить по гидролитической кислотности {СаСОз = Нг х 1,5).

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Кураков В.И. Влияние длительного применения удобрений на изменение агрохимических показателей чернозёма выщелоченного и продуктивность сахарной свёклы в севообороте / В.И. Кураков, Е.В. Попов, М.М. Жуков // Чернозёмы Центральной России: генезис, география, эволюция: Материалы Международной научной конферепции.-Воронеж: ВГУ, 2004. - С. 460 - 463.

2. Кураков В.И. Изменение агрохимических показателей чернозёма выщелоченного при длительном применении удобрении в севообороте

/ В.И. Кураков, Е,В. Попов, В.В, Ситникова // Научные к практические основы сохранения плодородия почв, земель сельскохозяйственного назначения в адаптивно-ландшафтном земледелии: Материалы Международной научно-практической конференции. - Белгород: ГНУ БелНИИСХ, 2004. - С. 75 - 79.

3. Минакова O.A. Влияние длительного применения удобрений на основные показатели почвенного плодородия и продуктивность культур зерносвекловичного севооборота / O.A. Минакова, Е.В. Попов // Применение средств химизации - основы повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и сохранение плодородия почв: Материалы Международной научно-практической конференции - М.: ВНИИА, 2004. - С. 152 - 154.

4. Полов В.В, Влияние длительного применения удобрений на физико-химические свойства чернозёма выщелоченного / Е.В. Попов // Агроэкологии еская эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур: Материалы Международной научной конференции. - М.: ВНИИА, 2005.-С. 73 - 76.

5. Попов Е.В. Физико-химические свойства почвы при длительном применении удобрений в севообороте / Е.В. Попов // Вклад молодых учёных в решение проблем аграрной науки: Материалы Международной научно-практической конференции. - Воронеж: ВГАУ, 2005. - С. 132-134.

6. Минакова O.A. Влияние длительного применения удобрений на физико-химические свойства и питательный режим чернозёма выщелоченного / O.A. Минакова, Е.В. Попов // Сахарная свёкла. - 2005. - № 9. С. 13-14.

1^23 0 9$ с

1

Подписана в печать 21.11.2005 г. Формат 60x80. Бумага кн.-журн. П.л. 1,0. Гарнитура Тайме, Тираж 100 экз. Заказ № 2907 Типография ФГОУ ВПО ВГАУ 394087, Воронеж, ул. Мичурина, 1