Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСА ПРИЕМОВ БИОЛОГИЗАЦИИ НА ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО И УРОЖАЙНОСТЬ КУЛЬТУР СЕВООБОРОТА

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСА ПРИЕМОВ БИОЛОГИЗАЦИИ НА ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО И УРОЖАЙНОСТЬ КУЛЬТУР СЕВООБОРОТА"



На правах рукописи

Тарабрнна Галина Георгиевна

ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСА ПРИЕМОВ БИОЛОГИЗАЦИИ НА ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО И УРОЖАЙНОСТЬ КУЛЬТУР СЕВООБОРОТА

Специальность 06.01.01 — общее земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

ВОРОНЕЖ - 2005

Работа выполнена на кафедре земледелия ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Дедов Анатолий Владимирович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Мязин Николай Георгиевич,

кандидат сельскохозяйственных наук, Сотников Борис Александров и'г

Ведушее предприятие: Мичуринский государственный аграрный университет.

Защита состоится 24 июня 2005 года в 12й0 в аудитории 268 на заседании диссертационного совета Д 220.010.03 Федерально і-о государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д Глинки» по адресу: 394087, Воронеж, уд. Мичурина,! >

С диссертацией можно ознакомится в научной библиотеке ВГЛУ. Автореферат разослан 24 мая 2005 г.

Ученый секретарь ди ссе ртаци он ного совета доктор сельскохозяйственных наук, • профессор ¿тО-

Щедрина Д.И.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Сохранение и поддержание запасов органического вещества в пахотных черноземах - одна из наиболее актуальных проблем современного земледелия. Однако в последние годы не соблюдается основной закон плодородия: питательные вещества, отчужденные с урожаями культур, должны с избытком возвращаться в почву. Если этого не происходит, то идет усиленная минерализация гумуса - основы почвенного плодородия - особенно в тех хозяйствах, где высок удельный вес чистого пара и пропашных культур.

Чтобы не допустить дальнейшей деградации черноземов, необходим поиск альтернативных, более дешевых источников органического вещества (севообороты, внесение нетоварной части урожая, использование сидерации в основных и промежуточных посевах) и их сочетания с техногенными факторами.

Разрабатываемые иа кафедре земледелия Воронежского ГАУ комплексы приемов биологизации при сочетании их с минеральными удобрениями обеспечивают повышение плодородия черноземов, но при этом могут проявиться и негативные явления - токсичность, иммобилизация питательных веществ, низкая биологическая активность почвы и так далее. Сложность и новизна решения задачи воспроизводства органического вещества заключается в недостаточной изученности комплекса приемов биологизации черноземов, их слабой п роработан ности.

Знание закономерностей динамики основных компонентов органического вещества и биологической активности является необходимым условием для управления плодородием почвы. Увеличение производства сельскохозяйственной продукции, при сохранении плодородия черноземов, необходимо постоянно следить за количеством и качеством гумуса и производимой продукцией.

Цель исследований - определить влияние комплекса приемов биологизации на показатели плодородия чернозема выщелоченного, количество и качество урожая культур севооборота.

Задачи исследований:

1. Определить влияние приемов биологизации на питательный режим чернозема выщелоченного в пахотном слое под озимой пшеницей и кукурузой на силос.

2. Выявить влияние приемов биологизации на биологическую активность и токсичность почвы.

3. Исследовать динамику подвижных форм гумуса под культурами севооборота при комплексном повышении плодородия чернозема выщелоченного.

4. Установить влияние изучаемых приемов на количество и качество урожая зерна озимой пшенниы и силоса кукурузы.

5. Провести расчет энергетической эффект и в ногти комплекса, приемов

биологизации. ЦНБ МСХА I

фонд научной литературы!

цо 7_ I

Научная новизна:

1, Рекомендованы оптимальные комплексы приемов повышения плодородия чернозема выщелоченного, обеспечивающие получение планируемой урожайности хорошего качества и бездефицитный баланс органического вещества при снижении затрат техногенной энергии.

2, Установлены закономерности формирования в пахотном слое почвы запаса питательных веществ при использовании комплекса приемов (экологизации повышения плодородия чернозема выщелоченного.

3, Экспериментально установлены периоды полного обновления ЛОВ (То.«)> ПВНдов, степень вылахаииоети почвы под озимой пшеницей и кукурузой на силос при использовании комплекса приемов биологизации.

Практическая ценность. Разработанные комплексы приемов биологизации позволят контролировать количество и качество урожая культур и диагностировать состояние эффективного плодородия чернозема выщелоченного. Результаты исследований могут быть использованы в учебном процессе при изучении курсов земледелия студентами агрономических специальностей.

Реализация результатов исследований. Разработанные автором комплексы приемов регулирования содержания общего гумуса и его лабильных форм чернозема выщелоченного используются в учебном процессе Воронежского ГЛУ в курсе земледелия студентами агрономических специальностей.

Объект исследования. Чернозем выщелоченный, тяжелосуглинистый, среди ем ощный с содержанием гумуса 4,0-4,2 %. Растения озимой пшеницы и кукурузы на силос. Исследования были проведены на базе стационарного опыта кафедры земледелия и отдела плодородия Воронежского ГАУ.

Апробация работы. Основные положения, изложенные в диссертации, были доложены и получили одобрение на международных научно-практических конференциях в Мичуринске и Липецке (2004), на конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Воронежского ГАУ в 2004 - 2005 годах.

Материалы диссертации опубликованы в 5 научных статьях.

Структура н объем диссертации. Диссертация написана на русском языке, изложена на 172 страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц, 13 рисунков. Состоит из введсния, 9 разделов, основных выводов и предложений производству, списка литературы, который включает 330 наименований, в т.ч. иностранных — 10, приложений -21.

Защищаемые положения:

- внесение навоза, запашка соломы и биомассы силераюв в сочетании с оптимальными дозами минеральных удобрений и дефеката обеспечивает повышение потенциального н эффективного плодородия чернозема выщелоченного.

- различные комплексы приемов повышения плодородия чернозема выщелоченного позволяют управлять количеством и качеством лабильных форм органического вещества и урожаем возделываемых культур севооборота.

]]. ОБЪЕКТЫ II МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования по влиянию различных способов повышения плодородия выщелоченного чернозема на урожайность озимой пшеницы и кукурузы на силос проводили в многофакторном стационарном опыте кафедры земледелия и отдела плодородия опытной станции Воронежского государственного аграрного университета имени КД, Глинки в 2001 - 2004 годах.

В работе использованы материалы исследований, полученные лично автором.

Климат зоны умеренно-кон7Инентальный с неустойчивым увлажнением. Годы исследований включали 3 недостаточно влажных и один влажный вегетационные периоды. При этом во все годы исследований наблюдалась ранневе-сенняя (майская) и летняя (в 200 £ и 2002 гг.) засухи.

Почва опытного участка - чернозем выщелоченный, средне мощный тяжело су глинистый с содержанием гумуса в пахотном слое 4,0-4,4%. Гидролитическая кислотность — 4 мг-экв. /100 г почвы, степень насыщенность основаниями $5%, рН«„=6,3%, содержание подвижного фосфора (по Чирикову) — 6,8-13 мг/ЮО г, обменного калия (по Масло во и) - 16-28 мг/100 г абсолютно сухой почвы.

Основная информация получена в многолетнем стационарном опыте.

Опыт N1. «Определение оптимального сочетания биологических, экологических и техногенных приемов повышения плодородия черноземных почв», который запланирован и заложен доктором сельскохозяйственных наук, про. фессором Зезюковым H.H. в 1995 году.

Схема опыта включает различные нормы и сочетания минеральных н органических удобрений в 4-х польном севообороте. Его схема: пар (занятый и склеральный) • озимая пшеница — кукуруза на силос - ячмень.

1. Пар (занятый и сидеральный) - озимой вико-ржаной смесью, контроль. Минеральные удобрения вносили в ран не весеннюю подкормку озимой пшеницы -N30 кг/га д.в.

2. Пар + внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу -(NPK)too, под пропашные культуры - (NPK)¡0o + 40 т/га навоза (Н) + пожнивный посев горчнцы сарептской (Brassica juncea) на зеленый корм после уборки озимой пшеницы (Ск) + биологический урожай соломы озимой пшеницы - 5-7 т/га (Con).

3. Пар + внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу -(НРК)^ пропашные культуры - (NPK)ío+CK+Con.

4. Пар + внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу -(NPK)ioo, пропашные культуры - (NPK)lw>+CK+Con.

5. Внесение минеральных удобрений в пар - (NPK)», под озимую пшеницу- (NPK)ioo, пропашные культуры - (NPK)15р+Ск+Соп.

6. Внесение минеральных удобрений в пар - (NPK)scn под озимую пшеницу - (NPK);oo, пропашные культуры - (ЫРК^да+Ск+Соп.

7. Внесение минеральных удобрений в пар - (NPK)so> под озимую пшеницу - (NPK)ioc., пропашные культуры - (МРК)Ш и дефеката Ют/га (Д)+ Ск + Con.

Размещение вариантов в стационарном опыте рен до м из и ронаш ¡o е, повтори ость трехкратная. Севообороты представлены всеми полями в пространстве, Всего в опыте 240 делянок. Об шик размер делянки - 240 м2. Учетная площадь делянки 120 м2.

Нами изучались варианты на озимой пшенице -1,2, 3; кукурузе на силос -1,2, 3,4, 5, б, 7 в севооборотах с занятым и сидеральным паром.

Агротехника возделывания культур в опыте была общепринятой для лесостепной зоны Воронежской области, кроме изучаемых приемов повышения плодородия почвы.

Методика проведения исследований. Анализ почвы и растений проводились по общенринятым методикам. Отбор проб (почвенных и растительных) проводили на озимых в фазы весеннего отрастания, колошения, уборки; кукурузы на силос - перед посевом, выбрасывание метелки, уборка.

Токсичность определялась по методике A.M. Гроздинского; азот по Корнфилду; биологическая активность по Оганову; подвижный фосфор по Чи-рикову; обменный калий по Масло во й- Содержание в почве общего, водорастворимого и подвижною гумуса определяли но Тюрину в модификации Симакова (окисление по Никитину). Детрит по методике предложенной ТСХА. Содержание углерода в детрите определяли по Анстету, общего азота по методу К.Е. Гинзбург.

В основу определения степени выпаханное™ был положен прннаип Н.Ф. Ганжары и др. (2002) с методическими дополнениями. Сущность дополнений в учете подвижных форм органического вещества, растворимого в составе ЛОВ для этого к детриту, определенному по Ганжаре (1989) приплюсовывали 50% гумуса вытяжки растворимого в 0,1 н. NaOH. Это было связано с тем, что в черноземных почвах с увеличением поступления послеуборочных остатков и органических удобрений, существенно увеличивается количество подвижного гумуса и в меньшей степени детрита по сравнению с ростом содержания общего гумуса.

Исследования многих авторов показали, что в составе 0,1 н NaOH вытяжке из черноземных почв преобладают фульвокислоты, способность которых к минерализации широко известна в литературе. Вместе с тем методом радиоуглеродного датирования установлено, что возраст этой фракции гумусовых веществ в черноземах измеряется сотнями и тысячами лет. Это говорит о том, что 0,1 н. NaOH вытяжке кроме лабильных содержатся стабильные формы и по всей видимости, это прежде всего, гуминовые кислоты (как наиболее устойчивые) и часть фудьеокислот. Это дало нам право с определенным допущением отнести к лабильной части только 50% массы гумуса растворимого в 0,1 н. NaOH вытяжке.

Расчегг степени вы пахан ности проводился по Í 5-балльной шкале, предложенной В,В. Верзил иным (2004).

Урожай зерна озимой пшеницы учитывали с учетной плошадки комбайном wCaMno», а кукурузы на силос с учетной площади - убирали вручную.

Наиболее важные результаты анализов обрабатывали методом дисперсионного анализа.

Энергетическая эффективность влияния комплекса приемов повышения плодородия чернозема выщелоченного рассчитана с использованием компьютерной программы "Энергия".

III, Содержание общего гумуса при использовании комплекса приемов повышении плодородия в ппхотном слое почвы иол культурами севооборота

Определение количества общего гумуса в пахотном слое почвы под озимой пшеницей показало, что за ротацию севооборота из пахотного слоя почвы па неудобренном контроле было потеряно 0,28-0,46% - по обоим типам пара. Новообразование гумуса из пожни в но-корневых остатков возделываемых культур не компенсировало потерь гумуса в результате его минерализации (табл. I).

Таблица 1 - Динамика содержания общего гумуса в пахотном слое

почвы под культурами севооборота. %

Вариант опыта Годы 2001 | 2004 Среднее Но отношению к контролю, %

Озимая пшеница

1. Ьез удобрений - контроль 3,98 4,18 3,70 3,72 Ш 3,95 то 102,8

2. (мрк)100 4,45 4.31 4,47 Ш 4.46 1Ш н6.0

3. (№К)» 4,02 4,30 3.97 4,16 ши 108,3

НСРо,! 0,18 0.20 0,19 -

Кукуруза на силос

І.Без удобрений - контроль 3.62 3,95 Ш 3,79 3.68 3,87 ДШ 105,1

2. ОН>1д,№+Н + ПП + С 4.32 4.50 4М 4,66 4.33 1.58 117-6 124,4

3. (МРК)я)+ ПП+С 4.00 4,17 Ь2£ 4,01 Ш. 4,09 та пи

4. (МРК))()о+ ПП+С ІШ 4,18 4,21 4.36 Ш 4,27 И 2,0 116.0

5. (№К)1И+ПП+С 434 4,53 4^10 4,27 4.22 4,40 114,6 п9,5

б. (ЫРКЬоо+ИП + С 4Д1 4,23 4.45 4,49 4.28 4,36 1112 И 8,4

7. (НРК.),»+Д+1Ш + С 4-20 4,30 4.28 4.02 4,24 4,16 115.2 n3.0

НСРм 0,16 0,28 0,22 -

Примечание - здесь и далее: над чертой — в севообороте с занятым паром,

под чертой - с сидеральным паром. При внесении минеральных удобрений под озимую пшеницу потерь гумуса не отмечалось.

Содержание гумуса в пахотном слое почвы под кукурузой на силос в севообороте с занятым паром за 4 года без удобрений увеличилось по сравнению

с исходным на 0,12%, с сидеральный уменьшалось на 0,16% по сравнению с исходным.

Комплексное использование приемов биологнзацни под кукурузу на силос на фоне различных доз минеральных удобрений увеличивало содержания гумуса на 8-24%.

IV. В.шянне комплекса приемов повышения плодородия почвы на содержание детрита под культурами севооборота

Содержания детрита в пахотном слое почвы под озимой пшеницей н кукурузой на силос изменялось иод влиянием возделываемых культур, комплекса приемов повышения плодородия, гндротермических условий, срока определения.

На не удобренном контроле масса детрита в пахотном слое почвы иод озимой пшеницей в занятом и сидеральном парах была - 0,07%.

Внесение (КРК)5о способствовало увеличению массы детрита в занятом пару на 14%, при замене его на сидеральный на 28%.

Увеличение дозы минеральных удобрений до (ЫРК),^ не повышало содержание детрита в занятом пару, в то время как в сидеральном пару его количество увеличивалось на 29% по сравнению с аналогичным вариантом, но при внесении (ЫРК);о.

При рассмотрении результатов исследовании по периодам вегетации озимой пшеницы следует отметить достоверное увеличение содержания детрита в пахотном слое почвы от посева к уборке, что связано с усилением темпов разложения лабильного органическое вещества под влиянием внесенных минеральных удобрений.

При возделывании кукурузы на силос без удобрений масса детрита в пахотном слое в севообороте с занятым паром равнялась 0,19%, а в севообороте с сидеральным паром-0,18%.

Запашка соломы озимой пшеницы, пожнивного сидерата и минеральных удобрений на вариантах занятого пара уменьшала его массу на 5-16%, а на аналогичных вариантах сидерального пара напротив, увеличивала на 10-42%.

Использование комплекса приемов повышения плодородия почвы под кукурузу на силос увеличивало массу детрита в сидеральном и занятом парах на 5-42%.

Комплексное использование соломы и пожнивного сидерата па фоне внесения минеральных удобрений (по 50 кг/га д.в.) в севообороте с занятым паром уменьшало массу детрита на 11%, а с сидеральным паром его масса увеличивалась на 10%.

Большая масса детрита была при дополнении комплекса повышения плодородия почвы навозом - 40 т/га. При этом количество детрита в севообороте с занятым паром была на 10% , а сидерального на 42% выше, чем на не удобренном контроле.

При замене навоза лефекатом масса детрита была на уровне контроля как в севообороте с занятым, так и сидеральным паром.

Изменения содержания детрита в пахотном слое почвы в зависимости от фазы развития кукурузы на силос выявлено не было.

Сравнение результатов исследований по содержанию детрита под озимой пшеницей и кукурузой на силос свидетельствует о том, что его масса под озимой пшеницей на изучаемых вариантах была ниже в 2,3-2,7 раза, чем под кукурузой на силос.

Показателем влияющее на скорость разложения детрита служит содержание в нем углерода и азота, а так же нх соотношение.

Содержание азота в детрите в почве под озимой пшеницей в зависимости от комплекса приемов повышения плодородия варьировало от 1,34 до 1,56 %; под кукурузой на силос - соответственно от 1,23 до 1,56 %, при - 1,22 % на контроле.

Внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу увеличивало содержание азота на 0,04-0,20% в севообороте с занятым паром и на 0,08-0,20% с сидеральным.

Использование комплекса приемов б поло газации под кукурузу на силос, увеличивало содержание азота в детрите в севообороте с занятым паром на 0,820,5% и на 7,0-22,8% с сидеральным.

Соотношение углерода к азоту в составе детрита под озимой пшеницей варьирует от 22 до 26, под кукурузой на силос - 22-40, что свидетельствует о способности этой фракции к быстрой минерализации.

V. Динамика подвижных форм гумуса в пахотном слое почвы под культурами севооборота и состояние органического вещества чернозема

выщелоченного

Содержание подвижного и водорастворимого гумуса в пахотном слое почвы под озимой пшепицей и кукурузой на силос зависело от гидротермических условий года, периода вегетации, комплекса приемов биологизации.

Удобрения повышали подвижность гумуса в почве под озимой пшеницей в севообороте с занятым и сидеральным парами повышалось на 2-41 %, кукурузой на силос 3-33 %. %, Снижению подвижности гумуса способствовал дефекат.

Наиболее эффективными приемами повышения содержания водорастворимого гумуса в пахотном слое почвы под кукурузой на силос было совместное использование навоза и минеральных удобрений ^РК.)10о, пожнивного сидерата н соломы. На этом фоне содержание водорастворимого гумуса превышало не удобренный контроль в севообороте с занятым и сидеральным парами соответственно на 36 и 42%.

Более эффективными приемами повышения содержания шелочераство-рнмого гумуса в пахотном слое почвы под кукурузой на силос были совместное использование минеральных удобрений (№К)зоо, пожнивного сидерата и запашки соломы. Содержание щелочерастворимого гумуса превышало контрольный вариант на фоне занятого и сидерального пара соответственно на 29-33%.

Внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу в севообороте с занятым паром увеличивало скорость обновления ЛОВ почвы на 0,6-1,5 лет, по сравнению С неудобренным контролем.

Увеличение поступления в пахотный слой почвы под кукурузу на силос органического вещества за счет комплекса приемов биологизачни повышало Г1ВН лов до 1>9 т, период обновления - Т й.мот 3,3 до 5,7 дет, при средней степени вы пахаш юсти.

VI, Содержанке н динамика питательных веществ под культурами севооборота при использовании комплекса приемов биологлззцнн

Питательный режим почеы. Содержание питательных веществ (азота, фосфора и калия) зависело от периода вегетации культур, комплекса приемов повышения плодородия почвы, доз минеральных удобрений.

От фазы отрастания озимой пшеницы, посева кукурузы на силос до колошения (выбрасывания метелки) содержание питательных веществ увеличивалось, а к уборке снижалось.

Более эффективными комплексами приемов повышения содержания питательных веществ в пахотном слое почвы под озимой пшеницей в севообороте с занятым и сидеральным парами было внесение ^РК)кю; кукурузы на силос -совместное использование минеральных удобрений (1^РК)аоо+Ч пожнивной сидерат и солома.

Биологическая активность почвы под озимой пшеницей и кукурузой на силос зависела от культуры (рисД), комплекса приемов повышения плодородия почвы, вида пара, гндротермических условий, периода вегетации.

На неудобренном контроле под озимой пшеницей по сидералыюму и занятому пару интенсивность выделения ССи из пахотного слоя почвы составила 105 мг/кг сухой почвы.

Внесение минеральных удобрение увеличивало интенсивность выделения С02 из пахотного слоя почвы под озимой пшеницей на фоне занятого пара на 29%, сидсрального на 37%,

Положительное влияние на биологическую активность почвы сидерата связано, по нашему мнению, с тем, что микроорганизмы получают легкоусвояемые соединения углерода и азота. В занятом же пару пожнивные остатки и корневая масса растений содержали меньше азота, и поэтому они разлагалась менее интенсивно.

Биологическая активность почвы под кукурузой на силос была выше, чем под озимой пшеницей.

На неудобренном контроле по еидеральному и занятому парам интенсивность выделения СОа из пахотного слоя почвы под кукурузой на силос составила 133 мг/кг сухой почвы.

Занятый пар

Озимая пшеница

Сидеральный пар

контроль МРК(ЗОО) (НРК)50 ... контроль (ЫРК)100 {ОТК)50

Кукуруза на силос

I отрастая не

0 колошение

1 - контроль; 2 - (МРК),оо+Н + ПЕ1 +С; 3 -(ЫРК)М+ ПП + С;4 - С«РК),М+ Ш1 + С; 5 - . (№К)ио+ ПП + С; б - (МРКЬоо + ПП + С; 7 - (ЫРК),:о +Д+ПП+ С

Рис.1. Интенсивность выделения СОг почвой под культурами севооборота в зависимости от комплекса приемов повышения плодородия чернозема выщелоченного, среднее 2001-2004 гг. Наиболее активно процессы дыхания в пахотном слое почвы под кукурузой па силос протекали при совместном внесении соломы, пожнивного посева и

минеральных удобрений (ЫРК);сю На остальных вариантах комплексного повышения плодородия почвы она была ниже на 8-10%.

Токсичность почвы под озимой пшеницей и кукурузой на силос зависела от гидротерм и ческ их условий года, культуры, комплекса приемов повышения плодородия почвы, периода вегетации,

В 2003 году, & пахотном слое почвы под озимой пшеницей (рис.2) по занятому пару на неудобренном контроле токсичность почвы составляла - 17,3 УКЕ, а по сидеральному пару — 14,6 УКЕ. При внесении минеральных удобрений в дозе (ЫРК)юИ (№К)|ооПО сидеральном пару токсичность почвы повышалась незначительно, а при размещении озимой пшеницы по занятому пару она возрастала на этих фонах соответственно до 20,3 и 24,0 УКЕ.

В 2004 году была незначительная токсичность почвы на всех вариантах занятого пара, а по сидеральному пару токсичность не отмечалась т.с была менее 5 УКЕ, что согласно методике определения стимулирует рост и развитие растений.

25

и

20

£ 15

с

I 10

о О

.

Контроль (ЫРК)1&0 (КРК)50 ... Контроль (N1^)100 (ТЧРКДО Озимая пшеница 2003 Озимая пшеница 2004

□ Занятый пар ИЗ СидеральныЙ пар

Рис.2. Токсичность почвы под озимой пшеницей в зависимости от комплекса приемов повышения плодородия чернозема выщелоченного, УКЕ При возделывании кукурузы на силос (рис.3) на не удобренном контроле в 2003 году токсичность почвы равнялась 21,6 и 18,6 УКЕ соответственно но занятому и сидеральному парам. Высокая токсичность почвы обусловлена, по нашему мнению, низкими темпами разложения растительных остатков из-за недостатка азота.

Запашка соломы на удобрение под кукурузу на силос способствовало в менее влажный 2003 год (в сравнении с 2004г.) увеличению токсичности почвы. Совместная заделка соломы и пожиивного сидерата на фоне минеральных удобрений снижало содержание токсических соединений, особенно в 2004 гоДУ-

Наиболее низкая токсичность почвы в 2004 году иод изучаемыми культурами объясняется, по нашему мнению, благоприятными гидротермическими условиями данного года. Большое количество осадков, носивших ливневый характер, способствовали вымыванию водорастворимых калинов в более глубокие слои почвенного профиля.

25

20

15

5 ю -

5 -

г

II

2 3 4 5 6 7 кукуруза на силос 2003

I 2 3 4 5 кукуруза на силос 2004

г

б 7

□ Занятий пар ПСиаеральный пар

1 - контроль; 2 - (№К),0о+Н+ПП + С; 3 - (ЫРК)50+ПП+С; 4 - <NPK)l00+lin+C;

5 - (NPK)iÍO + ПП + С; 6 - <NPK)J0t> + ПГИ- С; 7 - <NPK>1Í0 + Д +ПП + С Рнс.З. Токсичность почвы под кукурузой на силос в зависимости от комплекса приемов повышения плодородия чернозема выщелоченного, УКЕ

VIL Количество и качество урожая культур при использовании комплекса приемов повышения плодородия почвы

Количество урожая. Наиболее низкая урожайность была получена на варианте без удобрений, на озимой пшенице она равнялась - 3,67 т/га, на кукурузе на силос - 48,1 т/га (таблица 2).

Различные комплексы приемов повышения плодородия почвы увеличивали урожай зерна озимой пшеницы на 0,39-0,80 т/га, кукурузы на силос на 1,49,2 т/га, что свидетельствует об эффективности комплекса приемов биологиза-цип.

Наибольшая прибавка урожая зерна озимой пшенниы получена прн внесении минеральных удобрений в дозе (КРК)10й - 0,74-0,80 т/га, кукурузы на силос — в севообороте с занятым паром при внесеним (NPK)joo »-солома+ пожнивной сидерат - 6,3 т/га, ендеральным - (NPK)mr>* пожнивной сидерат + солома -9,2 т/га.

и

Таблица 2 - Урожайность культур севооборота при использовании комплекса приемов повышения плодородия чернозема выщелоченного, т/га

Вариант опыта ... .„ Годы Среднее По отношению к контролю

2001 1 2002 2003 2004 т/га %

Озимая пшеница

1 .Без удобрений - контроль 2*58 3,70 4д0! 4,28 3.19 3,58 3,91 4,17 3.67 3,93 +0,26 100 107

4.14 4,32 4.30 4,82 4.16 4.17 5.05 І Мі 4,57 і 4,47 +0,74 +0,80 120 122

3. (КРК)і0 3.80 4,00 4,20 4,52 3,58 і 4М | 4^ 3,93 4,36 4,20 +0,39 +0,53 ПО 114

НСРк ! 0,23 0,31 0,21 ! 0,36 1 - -

Кукуруза на силос

1, Без удобрений - контроль 58,7 46,7 68.0 62,0 34.0' | 32Л | Ш 47,3 ; 33,3 ! 47,3 ■ -0,8 100 98

2,(№К)іоо + Н + ПП+ С 62,7 61,0 61,0 75,4 44.0 45,0 37п3 36,0 51.2 54.3 +3,1 +6,2 106 113

3. (№К)}0 + ПП (-С 62.7 61,0 61,0 75,4 45,3 50,3 3)3 34,6 Ш 553 + 1,9 +7,2 104 114

4. (ИРК),» + гтп + с 61.7 67,7 65.3 69,3 44.0 54,3 36,0 38,0 51,7 57,3 +3.6 +9,2 102 119

5. (№К)ш + ПП + С 62.0 56,0 59.7 66,0 43,3 56,0 35,3 49.5 53,3 ±ы +5,2 103 111

б. (ИРКЬ» + ПП-С 56Д 62,3 79.7 71,0 44.7 53,7 37.3 34,0 54.4 55,2 +6,3 +7,1 113 114

7. (ЫРК),» + Д + ПП + С 55.6 57,6 64,7 77,7 46,7 53,7 43.0 36,6 52А 56,4 +4.4 +8,3 1р? 117

НСРо5 0,71 0,£>5 0,86 ! 0,26 - -

Более высокая урожайность культур в севообороте с сидсральным паром объясняется тем, что, если в занятом пару снабжение растений элементами питания идет за счет мобилизации резервов потенциального плодородия почвы, то в сидеральном частично снят этот негативный процесс, за счет пополнения почвы свежим органическим веществом. Данный факт отмечали другие авторы [Чуб М.П., Дудкин В.М., Карпова И.В., Кираев Л.С.].

Качество урожая. Анализ качества зерна озимой пшеницы показал (таблица 3), что содержание клейковины на контрольном варианте с занятым паром составило — 24,3%. При его замене на сидеральный (озимая вико-ржаная смесь) значение показателя снижалось на 0,4%.

Таблица 3 - Качество зерна озимой пшеницы при использовании комплекса приемов повышения плодородия почвы, среднее за 2001 - 2004гг.

Вариант опыта Содержание клейковины, % ; ИДК

I. Без удобрений -контроль 24.з 90,0 ; 23,9 і 79,9 1

2. <МРК)|ТО 25.3 26,0 7М ; 81,9

3. (КРКЬ 2АЛ. 25,4 74,4 ; 85,0 !

ИСР05 0,67 2,57 {

При внесении минеральных удобрений дозе (ЫРК)». и (ЫРК)юо содержание клейковины в зерне озимой пшеницы увеличивалось по сравнению с контролем на 0,4-1,7 %.

Лучший показатель ИДК был отмечен по занятому пару при внесении минеральных удобрений в дозе 50 кг д.в. на га н составил 74,4 единицы, что отвечает первой группе качества клейковины. На остальных вариантах опыта наблюдалась вторая группа качества.

Наши исследования показали, что внесение соломы, запашка сндерата, а также навоза и дефеката на фоне различных доз минеральных удобрений улучшали качество зеленой массы кукурузы. При зтом лучшее качество зеленой массы кукурузы было на варианте 3 - (КРК)кю +ПП+С, где питательная ценность корма повышалась на 0,02-0,04 к. ед.

VIН, Энергетическая эффективность комплекса приемов повышения плодородия почвы

Критерием биоэнергетической оценки изучаемых приемов является коэффициент энергетической эффективности, который рассчитывают как отношение выхода энергии с урожаем к затратам техногенной энергии.

Анализ показал, что целесообразнее всего возделывать кукурузу на силос при использовании комплекса приемов воспроизводства плодородия почвы -(№К)]оо+ навоз + пожнивной сидерат и (ЫРК)!ОТ+ пожнивной сидерат +* солома; озимую пшеницу - при внесении (МРК)юо. При этом коэффициент энергетической эффективности в севообороте с занятым паром составил 2,48 и 2,44, сидеральным - соответственно 2,62 и 2,40, при 2,17 и 2,20 - на контрольных вариантах (таблица 4).

При замене навоза соломой выход энергии с урожаем основной и побочной продукции снижается на 1-6 %, а коэффициент энергетической эф-

фективности на 2-9 %.

Таблица 4 - Энергетическая эффективность комплекса приемов повышения плодородия почвы (среднее за 2001-2004 гг.)

Затраты техно- Выход энергии Коэффициент :

Вариант опыта генной энергии, с урожаем, э н е ргетическо й

ГДж/га ГДж/га эффективности _

Озимая пшеница

1. Без удобрений - ш 12Л 2j20

контроль 31,6 80,4 2,25

2. (МРК),оо 1L5 75.6 2,40

36,3 79,9 2,25

3. (№КЬ 31.6 69.5 2,20

33,1 74,7 2,27

Кукуруза на силос

1, Без удобрений - SLÎ 125.1 2,17

контроль 55,8 123,0 2,20

2. (ЫРК^оо+Н+ПП+С 53.5 133.1 2.48

54,2 141,8 2,62

3. (ЫРКЬ+ПП+С 54.8 13ÎLÛ 2J7

60,7 143,8 2,37

4. (КРК),ой+ПП+С 55,1 134.4 2.44

62,5 149,9 2,40

5. (ЫРК)15а+ПП+С 5it4 128.7 2,28

60,2 138,6 2,27

6. (ЫРКЫ+ПП+С Ш 136,3

62,5 146,7 2,35

7. (№К)ио+Д+ПП+С 01,4 144.5 2,35

66,3 149,8 2,26

Озимую пшеницу целесообразнее возделывать по занятому (озимая вико-ржаная смесь) пару при внесении (МРК)юо. В этом случае коэффициент энергетической эффективности составил 2,40 К превысил контроль на 14%.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

I. За ротацию севооборота из пахотного слоя почвы под озимой пшеницей на неудобренном контроле было потеряно 0,28-0,46% гумуса.

При внесении минеральных удобрений под озимую пшеницу потерь гумуса не отмечалось.

Содержание гумуса в пахотном слое почвы под кукурузой на силос в севообороте с занятым паром за 4 года без удобрений увеличилось по сравнению с исходным на 0,12%, с сидеральным уменьшалось на 0,16%.

Комплексное использование приемов биологизаиии под кукурузу на силос на фоне различных доз минеральных удобрений увеличивало содержания

гумуса на 8-24%.

2. Сезонная динамика детрита зависит от культуры, гидротермических условий года, комплекса приемов повышения плодородия почвы.

Удобрения повышали содержание детрита в пахотном слое почве под озимой пшеницей на 14-57 %, кукурузой на силос на 5-42 %.

3. Показателем, влиягашим на скорость разложения детрита, служит содержание в нем углерода и азота, а также их соотношение.

Содержание азота в детрите в почве под озимой пшеницей зависело от комплекса приемов повышения плодородия. Оно варьировало от 1,34 до 1,56 %; под кукурузой на силос - соответственно от 1,23 до 1,56 %, при - 1,22 % на контроле.

Внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу увеличивало содержанке азота на 0,04-0,20% в севообороте с занятым паром и на 0,08-0,20% с сидсральным.

Использование комплекса приемов биологизации под кукурузу на силос, увеличивало содержание азота в детрите в севообороте с занятым паром на 0,820,5% и на 7,0-22,$% с сидеральным.

Соотношение углерода к азоту в составе детрита пол озимой пшеницей варьирует от 22 до 26, под кукурузой на силос - 22-40, что свидетельствует о способности этой фракции к быстрой минерализации.

4. Содержание подвижного и водорастворим01x1 гумуса в пахотном слое почвы под озимой пшеницей и кукурузой на силос зависело от гидротерм и чески х условий года, периода вегетации, комплекса приемов биологизации.

Удобрения повышали подвижность гумуса в почве под озимой пшеницей на 2-41 %, кукурузой на силос 3-33 %. Снижало подвижность гумуса дополнительное внесение дефеката.

Наиболее эффективными приемами повышения содержания водорастворимого гумуса в пахотном слое почвы под кукурузой на силос оказались совместное использование навоза и минеральных удобрений {КРК)1к0 в совокупности с пожнивным си дер атом и запашкой соломы. Содержание водорастворимого гумуса превышало контрольный вариант на фоне сидерального и занятого пара соответственно на 36 и 42%.

Более эффективными приемами повышения содержания щслочсраство-римого гумуса в пахотном слое почвы под кукурузой на силос были совместное использование минеральных удобрений (№К)гоо, пожнивного сидерата и запашки соломы. Содержание щелочерастворимого гумуса превышало контрольный вариант на фоне сидерального и занятого пара соответственно на 29-33%.

5. Внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу в севообороте с занятым паром увеличивало скорость обновления ЛОВ почвы на 0,6-1,5 лет по сравнению с неудобренным контролем.

Увеличение поступления в пахотный слой почвы под кукурузу на силос органического вещества за счет комплекса приемов биологизации повышало ПВН ловДО 1,9 т, период обновления - Т о,« от 3,3 до 5,7 лет, при средней степени выпаханности.

6. Содержание питательных веществ (азота, фосфора и калия) в пахотном слое почвы зависело от периода вегетации культур, комплекса приемов повышения плодородия, доз минеральных удобрений.

От фазы отрастания озимой пшеницы, посева кукурузы на силос до колошения (выбрасывания метелки) содержание питательных веществ увеличивалось, а к уборке снижалось.

Более эффективными комплексами приемов повышения содержания питательных веществ в пахотном слое почвы под озимой пшеницей — было внесение (NPK)ioo; кукурузы на силос - совместное использование минеральных удобрений (NPK)joo, пожнивного сидерата и запашки соломы.

7. Биологическая активность почвы зависела от комплекса приемов повышения плодородия почвы, культуры, фазы ее развития, гидротермнчсских условий года.

Внесение минеральных удобрение увеличивало интенсивность выделения COj из пахотного стоя почвы под озимой пшеницей на фоне занятого пара на 29%, сидерального на 37%, по сравнению с контролем.

Наиболее активно процессы дыхания в пахотном слое почвы под кукурузой на силос протекали при совместном внесении соломы, пожнивного посева и минеральных удобрений (ЫРК)юо, На остальных вариантах комплексного повышения плодородия почвы она была ниже на 8-10%.

8. Токсичность почвы под озимой пшеницей и кукурузой на силос зависела от гкаротермических условий года, культуры, комплекса приемов повышения плодородия почвы, периода вегетации.

Установлено, что еидеральный пар по сравнению с занятым снижал токсичность почвы под озимой пшеницей на 16-41%.

9. Наиболее низкая урожайность была получена на варианте без удобрений, на озимой пшенице она равнялась - 3,67 т/га, на кукурузе на силос - 48,1 т/га.

Комплекс приемов повышения плодородия увеличивал урожай зерна озимой пшеницей на 0,26-0,8 т/га, кукурузы на силос - на 1,4-9,2 т/га.

10. Содержание клейковины было более высоким при возделывании озимой пшеницы после сидерального пара - 26,0%. При замене его на занятый этот показатель снижался на 0,7%.

По ИДК лучший показатель был в севообороте с занятым паром при внесении минеральных удобрений Ь дозе 50 кг д.в. на 1 га - 74,4, что соответствует первой группе качества. При увеличении дозы минеральных удобрений до 100 кг этот показатель увеличивался на 3,7 единицы, т.е. отмечалась вторая группа качества.

Внесение соломы, запашка сидератов на фоне минеральных удобрений (от 50 до 200 кг/га д.в.) в севообороте с ендеральным паром увеличивало питательную ценность силоса кукурузы на 0,01 - 0,04 к. ед, по сравнению с неудобренным занятым паром (контроль),

11. На не удобренном контроле в севообороте с занятым паром коэффициент энергетической эффективности при возделывании кукурузой на силос составил - 2,17, с сидсральным - 2,20, озимой пшеницы - соответственно 2,11 и

2,21 (с учетом бездефицитного баланса гумуса). При этом выход энергии с зеленой массой кукурузы составил соответственно - 125,1 и 123,0 ГДж/га, зерном озимой пшенипы - 66,0 и 70,7 ГДж/га.

Наиболее эффективными комплексами приемов повышения плодородия при возделывании кукурузы на силос были: - (NPK)loo+ солома + пожнивной сидерат и (NPK),ao + пожнивной сидерат + солома + навоз; озимой пшеницы -при внесении (NPK)ioo.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для повышения плодородия почвы и улучшения качества зерна озимой пшеницы необходимо использовать на удобрение замену чистого пара на занятый и сидеральный при внесении минеральных удобрений — (NPK)ico- В качестве сидерата необходимо использовать озимую вико-ржакую смесь. После уборки озимой пшеницы под кукурузу на силос целесообразно проводить посев промежуточных культур иа зеленое удобрение, используя для этого горчицу сарептскую. Запашку сидерата целесообразнее проводить совместно с не кормовой соломой озимой пшеницы.

2, Результаты исследований могут быть использованы научными учреждениями при проектировании севооборотов, разработки и обосновании систем земледелия при подготовке специалистов агрономическою профиля.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Дедов Л.В, Динамика эффективного плодородия почвы чернозема выщелоченного и урожайность озимой пшеницы / A.B. Дедов, В.А, Воронков, Б.Л, Сотников. Г.Г. Тарабрина // Повышение урожайности полевых культур в ЦЧЗ; Сб. науч. тр. изд-во ВГАУ, Воронеж, 2004, - С. 9-12.

2. Дедов A.B. Динамика лабильного органического еешества почвы, урожайность кукурузы на силос I A.B. Дедов, В.А- Воронков, Б,А. Сотников, Г.Г. Тарабрина // Повышение урожайности полевых культур в ЦЧЗ: Сб. науч. тр. изд-во ВГАУ, Воронеж, 2004. - С. 52-55.

3. Сотников Б.А. Влияние комплекса приемов биологизации на динамику лабильного органического вещества почвы, количество и качество урожая силоса кукурузы / Сотников Б,А., Тарабрина Г.Г. / Научно-методическая проблема преподавания специальных дисциплин; Межвуз, ученые записки изд-во ЛГПУ, Липецк. 2004. - Вып. 7. - С. 77-85.

4. Сотников Б.А. Влияние различных удобрений на лабильное органическое вешесгво, количество и качество зерна озимой пшеницы / Б.А. Сотников, Г.Г. Тарабрина /Научно-методическая проблема преподавания специальных дисциплин: Межвуз. ученые записки изд-во ЛГПУ, Липецк, 2004. - Вып. 7. - С. 89-95.

5. Дедов A.B. Динамика биологических показателей плодородия выщелоченного чернозема в звене зернопропашного севооборота / A.B. Дедов, В.А. Воронков. Б.А. Сотников, Г.Г, Тарабрина // Вестник ВГАУ им. К.Д. Глинки, Воронеж, 2004, - С. 32-40,

і 12 4 9 З

Подписано в печать 17.05.2035 г. Форм аг 60x80і/к Бум яга ки.-журн П.Л. 1,0. Гарнитура Тайме. Тираж 100 эм Заказ ЛІ12700

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронеже«ніі государственный аграрний ухнверСИТСТ имени К-Д. I .ТНи к;' >' Типографии ФГОУ ВПО ВГАУ 394087. Воронеж, у.!. Мичурина. 1