Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Влияние минеральных удобрений на формирование и продуктивность сеяных злаковых травостоев в условиях мелиорированных супесчаных почв района Верхней Волги
ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние минеральных удобрений на формирование и продуктивность сеяных злаковых травостоев в условиях мелиорированных супесчаных почв района Верхней Волги"

На правах рукописи

Дворецкий Валерий Васильевич

Влияние минеральных удобрений на формирование и продуктивность сеяных злаковых травостоев в условиях мелиорированных супесчаных почв района Верхней Волги.

06.01.04. - Агрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 1996

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте удобрений и агропочвоведения им. Д.Н. Прянишникова, полевые опыты проводились на экспериментальной базе Тверского сельскохозяйственного института.

Научные руководители:

доктор сельскохозяйственных наук Афанасьев P.A.

кандидат сельскохозяйственных наук Тюлин В.А.

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Муравин Э.А.

кандидат сельскохозяйственных наук Ерохина E.H.

Ведущее предприятие:

Всероссийский научно-исследовательский институт использования мелиорированных земель.

Защита состоится "_"_199 г. в_часов на

заседании диссертационного совета_Д.020.09.01._

Всероссийского научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведения им. Д.Н. Прянишникова (127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 31).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИУА.

Автореферат разослан "_"_199 г.

Учёный секретарь специализированного совета

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Л.П. Воллейдт

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. В Нечерноземной зоне РФ природных сенокосов и пастбищ насчитывается около 12 млн.га, в том числе 1,8 млн.га улучшенных. Однако уровень урожайности сеяных и природных лугопастбнщных травостоев крайне низок. Применение перспективных видов трав и подбор новых травосмесей интенсивного типа при оптимальном режиме скашивания и соответствующем уровне минерального питания дает возможность многократно повысить урожайность лугов и получать до 5-7 тыс. к. ед. с 1 га и более высококачественного корма.

Рекомендации по поверхностному и коренному улучшению природных кормовых угодий, разработанные для центральных районов Нечернозёмной зоны, требуют определенной адаптации применительно к природным условиям Верхневолжья, в частности Тверской области, где значительная часть лугов имеет повышенное почвенное увлажнение, сопровождающееся оглеением почвенного профиля. Осушительные мелиорации таких почв и их освоение под культурные сенокосы и пастбища не всегда дают должный эффект, так как их использование проводится без учета местных почвенно-климатических особенностей.

Цель и задачи. Целью настоящей работы явилось изучение особенностей культуры злаковых травосмесей в условиях мелиорированных супесчаных почв района Верхней Волги и разработка научно-обоснованных рекомендаций для производства по повышению продуктивности . мелиорированных кормовых угодий за счёт рационального формирования травостоев и оптимизации их минерального питания.

Для достижения этой цели требовалось решить следующие задачи:

— выяснить влияние норм и соотношений минеральных удобрений на урожайность травостоев и соотношение видов в злаковых смесях;

— дать количественную оценку влияния минеральных удобрений на биохимический состав злаковых трав;

— установить изменение агрохимических показателей почвы при различных уровнях удобренности интенсивно используемых травостоев;

— установить энергетическую и экономическую эффективность минеральных удобрений.

Научная новизна. Впервые в условиях Верхневолжья на осушенной дерново-глееватой супесчаной почве установлено влияние минеральных удобрений на продуктивность сеяных злаковых травосмесей различного видового состава; определены особенности и коэффициенты использования азотного удобрения злаковым и бобово-злаковым травостоями изотопным методом.

Практическая ценность. На основании количественной оценки действия минеральных удобрений на урожайность, ботанический и биохимический составы сеяных злаковых травостоев, на агрохимические показатели почвы и обобщения других результатов исследований разработаны рекомендации, позволяющие получать 60-80 ц/га сена на мелиорированных дерново-подзолистых супесчаных почвах.

Апробация работы. Результаты исследований ежегодно в период с 1990 по 1992 годы докладывались на научных конференциях Тверского сельскохозяйственного института; на конференциях молодых учёных ВИУА (1993 г.; 1996 г.).

Публикация работ. По материалам диссертации опубликовано 3 работы, из них 1 в соавторстве.

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 5-ти глав, выводов, предложений производству, списка литературы и приложений. Список литературы включает 171 наименование, в том числе 10 зарубежных авторов. Работа изложена на 218 страницах машинописного текста, содержит 39 таблиц, 3 рисунка. Имеет 101 приложение.

Условия, схема и методика проведения исследований

Условия проведения опытов. Исследования проводили в 1990-1992 гг. на опытном поле Тверского сельскохозяйственного института.

Почва опытного участка дерново-среднеподзолистая иллювиалыю-железистая глееватая супесчаная на флювиогляциальных песках, подстилаемых на глубине 116 см и ниже глинистой мореной, со следующими агрохимическими показателями пахотного слоя (0-24 см): рНка 6,9; Нг 0,75 мг- экв. на 100 г почвы; содержание гумуса 3,17 %; Р2О5 и КгО соответственно 258 и 110 мг/кг почвы; сумма обменных оснований 15,4 мг-экв. на 100 г почвы; алюминия 0,072 мг-экв. на 100 г почвы. Почва характеризуется низким содержанием микроэлементов (меди, бора, цинка, серы, молибдена), достаточным содержанием марганца — 56 мг/кг. Объёмная масса почвы в слое 0-20 см —1,21 г/см3.

Агрометеорологические условия проведения исследований были типичными для данного региона с небольшим отличием по годам: 1990 г. характеризовался как более влажный и прохладный, 1991 близкий к среднсмного-летним данным, 1992 г. — более засушливый.

Схемы опытов. Исследования эффективности удобрений в опытах №1 и №2 (повторение во времени) проводились по схеме 1/4 выборки полного факториального эксперимента (4*4*4), позволяющей исследовать действие трёх факторов (азотное, фосфорное и калийное удобрение) при четырёх градациях каждого (включая нулевые дозы).

Схема применения удобрений в опытах имеет вид:

1-й вариант — ООО, 9-й вариант — 200

2-й вариант — 002, 10-й вариант — 202

3-й вариант — 020, 11-й вариант — 220

4-й вариант — 0 22, 12-й вариант — 222

5-й вариант - 111, 13-й вариант — 3 11

6-й вариант — 113, 14-й вариант — 3 13

7-й вариант — 13 1, 15-й вариант — 331

8-й вариант — 133, 16-й вариант — 333

. Единичные нормы удобрений приняты с учётом зональных рекомендаций и особенностей травосмесей и составили для азотного - 80, фосфорного -30 и калийного - 40 кг д.в./га. В пределах делянок первого порядка, являющихся вариантами удобрения, путём перекрёстного посева была создана мозаичная структура травостоя с четырьмя субделянками второго порядка, каждая из которых являлась вариантом травосмесей. В результате на каждой делянке 1-го порядка был создан мозаичный травостой, состоящий из парцеллы с трёхкомпонентным травостоем (ежово-овсянице-тимофеечная) и трёх парцелл с двукомпонентными травостоями (ежово-овсяницевая, ежово-тимофеечная и овсянице-тимофеечная).

Эффективность использования азотных удобрений злаковым (тимофеевка луговая) и бобово-злаковым (тимофеевка луговая+клевер луговой (двуукос-

ный) травостоями изотопным методом изучали в микрополевом опыте №3 по схеме : 1-й вариант - N0P80K120,2-й вариант - N120P80K120, 3-й вариант - N240P80K120.

Методика проведения исследований. Опыт проводился в двух закладках (№1 с 1990 г., №2 с 1991 г.) в трёхкратной повторности, расположение вариантов удобрений внутри повторений рендомизированное. Площадь опытной делянки опытов №1 и №2, являющейся вариантом удобрения 64 м2, учётной - 40,96 м2. Площадь опытной субделянки, являющейся вариантом травосмеси 16 м2, учётной -10,24 м2.

Фосфорные и калийные удобрения вносили весной полной нормой, азотные распределяли по укосам в соотношении 3:2:1. В качестве удобрений использовались аммиачная селитра, двойной гранулированный суперфосфат и хлористый калий, в которых предварительно определялось содержание питательных веществ.

Уборку проводили сплошным методом на каждой субделянке. Скашивание проводили мотокосилкой MF — 70 . Использование сенокоса трёхукос-ное. Биохимические анализы корма и агрохимические почвы проводились согласно существующим методикам. Статистическая обработка данных проводилась методом дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализов.

Микрополевой опыт №3 располагался на том же опытном участке, что и опыты №1 и №2. Он закладывался следующим образом. Вокруг микроделянки- квадрата площадью 0,25 кв.м (50 см х 50 см) была откопана почва и почвенный монолит обвернут полиэтиленовой пленкой на глубину 40 см. Затем стенки монолита были присыпану почвой. Чтобы не утерялись границы делянок и не было поверхностного переноса удобрений, полиэтиленовую пленку выпустили над поверхностью почвы на 4 см. Таким образом, были сделаны изолированные от окружающей растительности и почвы сосуды глубиной 40 см. Всего было подготовлено 108 микроделянок, из которых 36 делянок занимали злаковый травостой (тимофеевка луговая), 36 делянок - бо-бово-злаковый травостой (клевер луговой (двуукосный)+тимофеевка луговая) и 36 делянок - бобовый травостой (клевер луговой (двуукосный)).

Удобрения вносились: перед посевом трав фосфор - полностью согласно схеме (Peo), калий - 40 кг/га, азот - на злаковый травостой - 45, бобово-злаковый - 30 кг/га, на бобовый травостой азотные удобрения не вносились; под первый и второй укосы травостоев азот - 0,5 дозы согласно схемы по каждому травостою, калий - 40 кг/га.

Азотное удобрение вносились в форме аммиачной селитры в виде химически чистой соли и мочевины, меченой по 15N с обогащением - 17,3714 ат.%. Мочевину вносили только на делянки 2-го варианта (N120P80K120) на злаковых и бобово-злаковых травостоях. В качестве фосфорного удобрения применялся двойной гранулированный суперфосфат, калийного - хлористый калий.

Учетная площадь делянок микрополевого опыта 0,25 кв.м, повтор-ность - шестикратная, в т.ч. с 15N - четырехкратная.

Для установления коэффициента использования азота CO(15NH2)2 травостоями первого и второго укосов, CO(15NH2)2 вносилась под первый и второй укосы. На микроделянки, где мочевина должна вноситься под второй укос, под первый укос вносили аммиачную селитру.

Для лучшего распределения по площади делянки удобрения растворялись в воде и вносились в виде раствора по поверхности делянки с последующим смывом с листьев растений чистой водой.

Азот общий в растительных образцах определяли по методу Къельда-ля-Йодльбауэра; изотопный анализ проводили на масс-спектрометре МИ-1201В в ВИУА. Расчёты результатов изотопных исследований с меченым азотом проводились по методике, разработанной сотрудниками лаборатории азотных удобрений ВИУА.

В работе обобщены данные семи опыто-лет (опыт №1 - 1990 - 1992 гг., опыт №2 - 1991 -1992 гг., опыт №3 - 1991 -1992 гг.).

Результаты исследований Формирование многолетних злаковых фитоценозов в зависимости от условий минерального питания

Плотность побегов и засорённость травосмесей. Трехлетние наблюдения за формированием травостоев (1990-1992 гг.) в опыте 1 и двухлетние (1991-1992 гг. ) в опыте 2 выявили определенные закономерности и тенденции развития основных видов трав в ювенильный и продуктивный периоды. Из исследуемых двойных и тройных травосмесей с ежой сборной, овсяницей луговой и тимофеевкой луговой наиболее устойчивым к перезимовке после первого года жизни оказался вариант овсяница луговая + тимофеевка луговая.

Выживаемость растений этого варианта травосмесей (отношение перезимовавших особей к ушедшим в зиму) составила 77,8%, тогда как по другим вариантам она колебалась от 40,8 до 54,5%. Это объясняется высокой зимостойкостью тимофеевки луговой и средней овсяницы луговой. Наименее зимостойкой оказалась ежа сборная, выживаемость которой по отдельным вариантам колебалась от 19 до 28,9%.

Учёт засорённости злаковых травосмесей в целом по опытам №1 и №2 выявил наличие сорных растений из девяти агробиологических групп.

Биометрическая характеристика развития злаковых травосмесей. Наблюдения за формированием злаковых фитоценозов под действием минеральных удобрений сопровождались измерением высоты в естественном состоянии и длины побегов растений. Высота и длина побегов растений изменялась как по вариантам травосмесей, так и по вариантам удобрения в течении вегетационных периодов. Данные корреляционного анализа показали, что связь урожайности, доз азотных удобрений с высотой и длиной трав во многих случаях недостоверна или незначительная, коэффициенты корреляции по этим признакам находились в пределах 0,51 - 0,68.

Динамика ботанического состава травостоев. Внесение минеральных удобрений оказало существенное влияние на формирование травостоев ввиду неоднозначной реакции отдельных видов на условия минерального питания. Азотные удобрения, вносимые отдельно или в сочетании с фосфорными и калийными, положительно влияли на рост и развитие сеянных злаковых компонентов травостоев, препятствуя внедрению в них бобовых и разнотравья. Наиболее активно отзывалась на внесение азота ежа сборная. По данным за 1991-1992 гг. (табл. 1) при среднем содержании в варианте РбоКво в составе тройной травосмеси 2,3% по массе урожая, в варианте И24оР9оК12о ее участие возросло до 31,6%, то есть увеличилось более чем в 13 раз. Содержание овсяницы луговой повысилось в сравниваемых вариантах с 15,5 до 30,4%, т.е. только в 2 раза, а тимофеевки луговой - с 19,5 до 26,9%, или примерно в 1,4 раза. Аналогичные закономерности проявились в реакции указанных видов по другим вариантам удобрения. Это достоверно подтверждается регрессионными уравнениями, выведенными по результатам эксперимента. Вместе с тем установлено, что наряду с азотом, в двойных травосмесях ежа сборная положительно отзывается на усиление фосфорного питания, увеличивая свое массовое обилие в травостое, особенно на фоне Ы,боК8о (сравниваемые варианты 202 и 222). В условиях интенсивного удобрения и трехукосного использования ежа сборная занимала доминирующее положение в травосмесях, где в качестве второго или третьего

Групповой состав травосмесей, в % , 1991-1992 гг., опыт 1.

Ва- Ежа сборная + Ежа сборная + ов- Ежа сборная + Овсяница луговая+

ри- +овсяница луговая сяница луговая + +тимофеевка + тимофеевка лу-

ант +тимофеевка луговая говая

Злаки Бобо- Разно- Злаки Бобо- Разно- Злаки Бобо- Разно- Злаки Бобо- Разно-

вые травье вые травье вые травье вые травье

ООО 78,8 16,3 4,9 65,1 30,7 4,2 63,6 30,9 5,5 57,7 39,1 3,2

002 36,2 58,0 5,8 41,3 52,2 10,9 47,8 47,7 4,5 51,2 44,9 3,9

020 64,7 31,0 4,3 73,6 21,2 5,2 42,5 53,1 4,4 58,0 39,0 3,0

022 69,9 23,2 6,9 39,8 56,1 4,1 66,5 31,5 2,0 58,1 38,7 3,2

1 1 1 91,6 4,1 4,3 91,4 1,2 7,4 95,0 1,0 4,0 93,8 1,0 5,2

1 1 3 87,3 2,7 10,0 90,9 3,0 6,1 91,1 1,9 7,0 80,8 4,5 14,7

1 3 1 83,5 7,1 9,4 78,6 10,9 10,5 95,0 0,6 4,4 91,3 1,0 7,7

133 89,7 3,8 6,5 90,9 2,1 7,0 88,9 5,2 5,9 87,4 5,1 7,6

200 92,2 0,03 7,77 87,9 4,1 8,0 92,2 1,7 6,1 97,0 - 3,0

202 88,3 2,5 9,2 94,3 - 5,7 86,7 0,6 12,7 89,9 0,5 9,6

220 95,0 0,1 4,9 95,7 0,1 4,2 95,9 - 4,1 94,9 1,4 3,7

222 99,1 0,2 0,7 95,5 - 4,5 95,8 - 4,2 92,8 - 7,2

3 1 1 96,4 0,1 3,5 94,3 - 5,7 99,1 0,2 0,7 94,9 - 5,1

3 1 3 91,7 - 8,3 92,3 1,0 6,7 96,4 0,1 3,5 95,1 - 4,9

33 1 88,9 0,3 10,8 90,8 - 9,2 98,0 0,1 1,9 96,7 0,1 3,2

333 91,2 - 8,8 88,9 0,8 10,3 98,6 1,2 0,2 97,1 - 2,9

компонента была тимофеевка луговая, обладающая наименее выраженными конкурентными способностями по отношению как к еже, так и ов-

сянице луговой. Овсяница луговая в данных условиях сдерживала известную агрессивность ежи сборной в двойной и тройной травосмесях и сильно подавляла развитие тимофеевки луговой, практически вытеснив последнюю из травостоя к третьему укосу второго года пользования, создав почти однови-довый травостой (99,9% по массе урожая). В смеси с ежой сборной овсяница к концу второго года пользования занимала в травостое также доминантное положение - 81,1%.

Таким образом, тройная травосмесь оказалась в видовом отношении более устойчивой, т.е. наиболее пригодной для совместного произрастания рыхлокустовых злаковых трав верхового и полуверхового типов облиствен-ности в условиях интенсивного ухода и использования. В двойных травосмесях конкурентные взаимоотношения между видами приводят к одностороннему вытеснению одного вида другим, ценотически более сильным.

Влияние удобрений на продуктивность травостоев

Урожайность травостоев в зависимости от доз и соотношений ЫРК. В наших опытах продуктивность травостоев находилась в зависимости от их ботанического состава, уровня удобренности и агрометеорологических условий вегетационных периодов.

Регресионные уравнения, аппроксимирующие дейсвие минеральных удобрений в среднем за 1991-1992 гг. на урожайность злаковых травосмесей, выявили преимущественное влияние азота:

Ежово-овсяницевый травостой

у = 45,2 + 0,265Ы, Л = 0,966 (1);

Ежово-овсянице-тимофеечный травостой

у = 43,945 + 0,2791*1, Я = 0,979 (2);

Ежово-тимофеечный травостой

у = 42,497 + 0,2821ЧГ, Я = 0,977 (3);

Овсянице-тимофеечный травостой

у = 43,803 + 0,2804 й = 0,986 (4);

Зависимость урожайности трав от возрастающих доз азотных удобрений (0,80,160 и 240 кг д.в./га ) носила , в основном, линейный характер. Влияние фосфорных (0,30,60 и 90 кг д.в./га) и калийных (0,40,80 и 120 кг д.в./га)

удобрений на урожайность проявилось в более благоприятных погодных условиях (1992 год) и, главным образом, в уровне взаимодействия фосфора и калия между собой и с азотом ( двойные и тройные взаимодействия). На некоторых травосмесях действие фосфора и тройное взаимодействие (NPK) имело отрицательное значение (1992 г.)

Урожайность травосмесей в среднем за 2 года исследований (табл. 2), при повышении доз калия с 40 до 120 кг д.в./га на фоне интенсивного применения азота и умеренного-фосфора (N240P30) снижалась по всем изучаемым травосмесям на 12,5 ц/га. Наоборот, на фоне сравнительно низких доз азота и фосфора (ЫвоРзо) повышение дозы калия с 40 до 120 кг д.в./га вызвало увеличение урожайности сена на 8,9 ц/га. На фоне средних доз азота (Ni6o) варьирование доз калия существенного влияния на сбор сена не оказало. Повышение доз фосфорных удобрений с 30 до 90 кг д.в./га на фоне низкой дозы азота (Neo) и высокой калия (К120 ) сопровождалось достоверным снижением урожайности травосмесей на 7,5 ц/га, на фоне NeoKw - также снижением, но не существенным. В сочетании с высокой дозой азота (N240) и низкой калия (К40) повышение дозы фосфора с 30 до 90 кг/га отрицательно повлияло на урожайность, а на фоне N240 К120 - дало незначительный положительный эффект.

Таким образом, как регрессионный, так и дисперсионный анализы показали, что преимущественное действие на повышение урожайности травосмесей оказывал азот. Эффективность фосфорных и калийных удобрений носила неустойчивый характер и в определенной мере зависела от агрометеорологических условий года, состава травосмесей, а в среднем по годам эксперимента и изучаемым травосмесям - от уровня применения азота и второго сопутствующего удобрения ( калия или фосфора).

Помимо влияния на продуктивность травосмесей , удобрения существенно изменяли соотношение урожайности трав между отдельными укосами. Наиболее характерно эта особенность проявилась в опыте 1 в 1991 г.. Так в тройной травосмеси (ежа + овсяница + тимофеевка) в контрольном варианте соотношение урожаев 1, 2 и 3 укосов (урожайность 1-го урожая принята за единицу) составило 1:0.5:1,1, а в варианте с N240P90K120 оно равнялось 1:1:0,9. Иначе, при интенсивном удобрении выход сена по отдельным укосам был почти равномерным. И это при том, что азотные удобрения под укосы вносили в соотношении доз 1:0,7:0,3.

Разные по видовому составу травостои неодинаково реагировали на применение удобрений отавностью, т.е. соотношением урожайности отдельных укосов в течение

Урожайность злаковых травосмесей, ц с 1 га абс.с.м., опыт 1.

1991 г. 1992 г. В среднем за 2

Вариант ЕО ЕОТ ЕТ ОТ ЕО ЕОТ ЕТ ОТ ЕО ЕОТ ЕТ ОТ

ООО 12,7 17,7 16,3 10,5 79,0 73,4 72,1 72,7 45,9 45,6 44,2 41,6

002 18,5 15,8 16,2 16,5 78,0 79,3 71,9 73,5 48,3 47,6 44,1 45,0

020 11,5 15,4 16,2 15,5 59,2 69,4 73,9 73,4 35,3 42,4 45,1 44,5

022 14,8 15,2 8,3 15,7 70,7 64,4 61,6 61,7 42,8 39,8 34,9 38,7

1 1 1 38,4 34,9 41,7 48,7 111,1 88,9 89,8 86,2 74,8 61,9 65,8 67,5

1 1 3 50,0 44,2 52,9 46,7 109,4 110,9 93,3 103,4 79,7 77,6 73,1 75,1

1 3 1 39,3 30,6 43,3 50,3 80,7 93,0 80,2 84,1 60,0 61,8 61,8 67,2

133 41,4 40,3 53,3 55,6 96,0 102,6 86,7 75,0 68,7 71,5 70,0 65,3

200 61,5 62,4 67,6 72,3 117,2 95,8 98,3 113,4 89,4 79,1 82,9 92,9

202 59,3 57,4 68,3 67,5 114,7 120,1 94,4 98,2 87,0 88,8 81,4 82,8

220 51,5 59,6 76,7 75,2 113,2 109,8 97,9 107,0 82,4 84,7 87,3. 91,1

222 67,4 73,3 70,0 82,8 96,7 103,1 95,1 84,1 82,1 88,2 82,6 83,5

3 1 1 102,5 94,5 113,1 104,6 128,4 136,0 134,4 129,2 115,5 115,3 123,8 116,9

3 1 3 73,5 88,1 96,3 100,8 126,3 126,4 119,5 111,9 99,9 107,3 107,9 106,4

33 1 100,0 91,7 96,0 90,7 129,4 145,8 113,8 123,0 114,7 118,8 104,9 106,9

333 95,7 101,1 106,0 105,7 115,9 118,0 115,9 121,1 105,8 109,6 111,0 113,4

среднее 52,3 52,6 58,9 59,9 101,6 102,3 93,7 94,9 77,0 77,5 76,3 77,4

НСРо5 по удобрениям по травосмесям по взаимодействию 4,4 3,8 17,6 11,5 5,7 22,8 7,5 3,8 15,0

вегетационного периода. При интенсивном удобрении (N2.40P90K.120) наибольшей выровненностыо по укосам характеризовались травосмеси, в которых была включена ежа сборная, а наименьшей-травосмеси с тимофеевкой луговой. Овсяница луговая занимала в этом отношении промежуточное положение. Данная закономерность выявлена при анализе результатов исследований по обоим опытам в течение анализируемого периода (1991-1992 гг.). Однако наибольшей равномерностью выхода корма по отдельным укосам отличалась тройная травосмесь с участием ежи, овсяницы и тимофеевки за счет саморегуляции фитоценоза, обусловленной более сложным составом видового сообщества по сравнению с двухкомпонентными травосмесями. Данное обстоятельство следует принимать во внимание при формировании травостоев, когда равномерности выхода корма по укосам или циклам стравливания придается важное хозяйственное значение.

Влияние минеральных удобрений на биохимический состав корма злаковых травостоев. Характер действия минеральных удобрений на урожайность трав в известной мере согласуется с влиянием их на биохимический состав корма (табл. 3). Наиболее заметные изменения в его составе были вызваны азотными удобрениями. В среднем по двухлетним данным (опыт 1), содержание калия в травах определялось дозами азота согласно уравнению:

укалий = 1,739 + 0,001Ы, Я = 0,583 (5).

Содержание фосфора в биомассе зависело в основном от доз фосфора при отрицательном влиянии азотных удобрений:

уфосфор = 0,316 - 0,01№5 + 0,009Р°'5 + 0,0007(ЫК)0'5 - 0.001(РК)Ч

Я = 0,893 (6).

Зависимость содержания азота и, соответственно, сырого протеина от доз азотных удобрений носила нелинейный (затухающий) характер:

Усырой протеин у = 16,941 - 0,756№-5 + 0,046141, Я = 0,821 (7), при этом на содержание протеина в безазотных вариантах оказывало значительное влияние внедрение в травостои бобовых трав.

На содержание сырой золы в корме достоверное положительное влияние оказывали калийные удобрения и отрицательное- азотные, что вполне согласуется с литературными данными:

усырая зола = 8,733 - 0,077Ы0,5 + 0,079К0,5, Я = 0,847 (8).

Биохимический состав корма ежово-овсянице-тимофеечной травосмеси в зависимости от доз и соотношений минеральных удобрений в среднем

за 1991-1992 гг.,

в абс.с.м., опыт 1.

Сырой Сырой Сырая Сырая Кальций Фосфор Калий Каротин

Вариант протеин жир клетчатка зола

% мг/кг

000 16,9 3,4 30,2 8,7 0,60 0,31 1,75 42,9

002 16,5 3,8 30,9 9,6 0,87 0,28 1,90 55,6

020 16,6 3,3 28,8 8,6 0,83 0,40 1,53 33,0

022 17,7 3,8 27,3 9,8 0,96 0,33 1,80 62,4

1 1 1 13,6 3,8 33,8 8,2 0,53 0,30 1,93 49,2

1 1 3 14,2 3,7 34,2 9,2 0,58 0,32 1,79 58,9

1 3 1 14,3 3,6 33,1 8,4 0,48 0,29 1,96 55,9

133 13,9 3,4 33,6 8,3 0,55 0,27 1,88 68,6

200 15,5 3,4 33,3 8,1 0,49 0,20 1,64 82,3

202 14,1 3,5 35,2 8,6 0,50 0,29 2,14 86,3

220 15,2 4,0 33,4 7,6 0,43 0,24 1,77 90,7

222 13,4 3,7 34,5 8,1 0,56 0,24 1,63 91,7

3 11' 17,5 4,1 32,4 8,1 0,66 0,26 2,21 116,1

3 13 14,7 4,1 32,0 8,1 0,53 0,24 1,95 103,6

33 1 15,5 4,0 32,1 8,3. 0,54 0,25 2,10 158,8

333 17,9 3,8 34,3 8,9 0,59 0,28 2,30 128,8

Повышение кальция в урожае под влиянием фосфорных и калийных удобрений и снижение его от азота также, по-видимому, связано с действием этих удобрений на обилие в травостое клевера лугового, содержащего, как известно, значительно больше кальция, чем злаковые травы:

Укальций = 0,635-0,059140.5 +0,004К + 0,019Р05 -0,002(МР)°.5 + 0,023К».5 -

- 0,0014(ЫК)°.5, Я = 0,965 (9).

Изменеия в содержании сырой клетчатки характеризуются её увеличением в корме под действием азота (усиление механических тканей у злаков, уменьшение количества дикорастущих бобовых в травостое), снижением - под влиянием фосфора и калия (противоположные тенденции):

Усырая клетчатка = 30,443 + 1,022N^ - 0.057N - 0.176Р°'5-0,028(РК)0'5 +

+ 0,004(NPK)4 R = 0,964 (10).

Что же касается обеспеченности корма каротином, то здесь прослеживается чёткая зависимость его концентрации от доз азота при высоком коэффициенте корреляции (R=0,898):

укаротин = 40,603 +0,331N, (11).

По ряду других показателей биохимического состава сухой массы сена исследования проведены по четырём вариантам удобрениий (000,111,222,333), что позволяет изучить совместное их воздействие в возрастающих дозах. В отношении водорастворимых Сахаров отмечено увеличение их концентрации при низких дозах удобрений и снижение при возрастании доз: 12,4 % в среднем по травосмесям на контроле, 14,7 % в варианте N80P30K40 , 12,0 % в варианте N160P60K30 и 9,8 % в варианте N240P90K120 . Содержание нитратов (NO3 -) изменялось с ростом доз удобрений и составляло по тем же вариантам в среднем по травосмесям : 361; 384,5; 463,3 и 1831,1 мг/кг абс.с.м.. Нитриты в сене содержались в минимальных концентрациях или не обнаруживались вовсе. За исключением железа, концентрация тяжёлых металлов находилась в допустимых пределах, то есть была ниже ПДК: медь от 3,6 до 6,2 мг/кг ( ПДК - 30 мг/кг), марганец - 31,0 - 43,7 мг/кг ( ПДК не установлено), цинк - 18,5 - 37,0 мг/кг ( ПДК - 50 мг/кг), железа - 98,0 до 255 мг/кг (ПДК 100 мг/кг).

Влияние удобрений на агрохимические свойства почвы

Влияние удобрений на основные агрохимические свойства почвы. Двухлетнее применение минеральных удобрений в опыте 1 незначительно повлияло на изменение агрохимических показателей почвы (табл. 4). В целом по опыту, по данным за 1991-1992 гг. под совместным воздействием трав и удобрений в почве несколько повысилась гидролитическая кислотность и незначительно снизилось рН солевое:

рНкс!

1991 год у = 6,696-0,013№'5+0,0013К, R = 0,754 (12);

1992 год у = 6,731-0,017N4 Я = 0,707 (13);

H гидр.

1991 год у = 0,475+0,0001(NPK)0-5, R = 0,648 (14);

1992 год у = 0,451+0,016NO.S+0,017Po.5-0,002(NP)°-5 + 0,00007 (NPK)4

R = 0,955 (15).

г

Использование азота минерального удобрения луговыми травами. Исследования с использованием стабильного изотопа 15И СО(|5МНг)2 позволили

проследить использование азотного удобрения группами трав в различных травосмесях. Масс-спектрометрический анализ сена в 1-ом укосе показал, что все группы трав в основном использовали азот почвы (почвенный и симбио-тический) 71,7 -92,3% от общего выноса. В тимофеечном травостое 1-го укоса содержание азота удобрения в разнотравье и злаках было примерно одинаковым - 25,9 и 28,3%. Во Н-ом укосе тимофеевка луговая усваивала в 11,7 раза больше азота удобрения, чем травы из группы разнотравья. Коэффициент использования меченого азота удобрения тимофеевкой в первом укосе (36,4%) был почти в 2 раза выше,чем во втором (18.5%). Это, видимо, связано с характером увлажнения почвы в течении вегетации, т.е. со снижением ее влажности ко 2-ому укосу. В клеверо-тимофечной травосмеси коэффициент использования азота удобрения был примерно одинаковым по укосам 28,1 - 31,3%, что, очевидно, обусловлено с влиянием бобового компонента травосмеси.

Оставшийся в почве азот удобрений использовался отавой слабо, причем на долю злаков приходилось 6,9%, а на долю бобовых - всего 0,2 % меченого азота, внесенного в дозе 60 кг/га под первый укос. За весь сезон бобовыми использовалось лишь 1,6 % от внесённого азота, тогда как злаками - 29,7 %.

Сравнение коэффициентов использования меченого по азотного удобрения (мочевины) злаковым и бобово-злаковым травостоями (табл. 5) показывает,что несмотря на значительное использование симбиотического азота 52,9 кг/га (114,9 - 62,0 кг/га) бобово-злаковый травостой несколько лучше усваивает азот минерального удобрения. Соответствующие коэффициенты использования меченого азота составили 27,8 и 31,9%. Это можно объяснить положительным взаимовлиянием злаков и бобовых в травосмеси, при котором урожайность ее выше по сравнению с урожайностью чисто злаковой травосмеси во всех вариантах опыта, включая №4оР8оК.12о, а также выше и бобовой травосмеси в варианте РвоКш.

Таблица 5

Коэффициенты использования азотных удобрений (151\1) злаковым и бобово-злаковым травостоями, в среднем за 1992 г., опыт 3.

Травостой Внесено Вынос В том числе КИУ

азота кг/га азота общий, кг/га удобрений (|5Ы), кг/га почвы*, кг/га (>5Ы), %

Злаковый 120 95,4 33,4 62,0 27,8

Бобово-злаковый 120 153,2 38,3 114,9 31,9

* — почвенный + симбиотический азот

Энергетическая и экономическая оценка эффективности удобрений

Оценка энергетической эффективности применения минеральных удобрений показала достаточно высокий коэффициент их полезного действия. При средних энергетиче ских затратах на 1 кг д.в. азотных удобрений - 86 Мдж,

Таблица 6

Экономическая эффективность применения минеральных удобрений на ежово-овсянице-тимофеечной травосмеси, в среднем за 1991-1992 г.г., опыт 1.

№ варианта Варианты удобрений Продуктивность травостоя, к. ед. Стоимость прибавки урожая, тыс. руб. Затраты на удобрения, тыс. руб. Окупаемость 1 руб.затрат прибавкой урожая, руб.

Всего Прибавка от удобрения

1 без удобрений 2960 - - - -

2 К.80 ЗОЮ 50 35 66,6 0,5

3 РбО 2910 - - 225,0 -

4 РбоК.8(> 2730 - - 291,6 -

5 N80 Рзо К.40 3560 600 420 305,8 1,4

6 N80 Рзо К120 4330 1370 959 372,5 2,6

7 Neo Рад К.40 3640 680 476 530,8 0,9

8 N80 Р90 К.120 4090 ИЗО 791 , 597,5 1,3 .

9 N160 4570 1610 1127 320,0 3,5

10 Nl60 К.80 4550 1590 1113 386,6 2,9

11 Ni6o Peo 4970 2010 1407 545,0 2,6

12 Ni бо Рбо К.80 4910 1950 1365 611,6 2,2

13 N240 Рзо К.40 6870 3910 2737 625,8 4,4

14 N240 Рзо К120 6750 3790 2653 692,5 3,8

15 N240 Р90 К40 7330 4370 3059 850,8 3,6

16 N240 Р90 К120 6120 3160 2212 917,5 2,4

фосфорных-14 и калийных - 9 и энергетической ёмкости 1 кг сухого вещества корма около 18 Мдж, коэффициенты энергетической эффективности составили в варианте ЫвоРзоКлго- 6,6 , Ыг-юРзоКзд- 5,5. Регрессионный анализ данных по энергетике применения удобрений в опыте однозначно указывает на при-

оритетное значение азота, особенно на второй год исследований (1992г.)

Выход обменной энергии (Гдж) = 63,085+0,18614, 11=0,894 (22);

Выход валовой энергии (ГДж ) = 129,44 + 0,423Ы, Я = 0,906(23);

Выход кормовых единиц = 46,878 + 0,12114, Я = 0,837 (24).

Окупаемость 1 кг 14РК прибавкой урожая в различных вариантах травосмесей в лучших вариантах удобрения колебалась в пределах 12,6 - 32,0 кг сухого вещества. Особенно значительной была окупаемость азотных удобрений, достигающая при дозе 80 кг/га азота по разным травосмесям 40,0 - 42,3 кг на 1 кг N , при дозе 160 кг/га - 20,9 - 32,0 кг и при дозе 240 кг/га - 29,0 - 33,2 кг.

Каждый рубль затрат, связанных с применением удобрений, окупается в 2-3 раза, то есть рентабельность в данном случае составляет более 100 %. Наиболее экономически эффективным, согласно данным таблицы 6, при низких дозах азота оказалось внесение ЫвоРзоКпо, при средних - N160 и при высоких - 1^240Рз0К40 .

Выводы

1. По результатам исследований в полевом опыте (1990-1992 гг.) по удобрению двойных и тройных злаковых травосмесей наиболее устойчивой к перезимовке после первого года жизни оказалась тимофеевка луговая, наименее устойчивой - ежа сборная. В продуктивный период при трехукосном использовании на интенсивное удобрение (ЫРК) лучше отзывалась ежа сборная, менее других - тимофеевка луговая. В двойных травосмесях конкурентные взаимоотношения между видами трав приводят к одностороннему вытеснению одного вида другим, цетонически более сильными. На соотношение видов в травосмесях наиболее значительное влияние оказывают азотные удобрения, затем фосфорные и калийные.

2. На дерново-подзолистой глееватой супесчаной почве, хорошо обеспеченной подвижным фосфором и средне обеспеченной подвижным калием,наибольшее влияние на урожайность травосмесей оказали азотные удобрения. По данным корреляционно-регрессионного анализа, зависимость урожайности от доз минеральных удобрений, вносимых в течении 2-х лет по неполной факториальной схеме 1/4 (4*4*4) под тройную злаковую травосмесь, аппроксимируется линейным уравнением у=43,9+0,27914. Несмотря на неустойчивое действие фосфорных и калийных удобрений наибольшие показа-

тели по урожайности отмечены при внесении совместно с азотом 30 кг/ra д.в. фосфорных удобрений, а также от 40 до 120 кг/га д.в. калийных. При этом соотношение между азотными удобрениями, с одной стороны и калийными, с другой, при возрастании доз азотных удобрений должно расширяться.

Наибольшие по четырём травосмесям урожаи в среднем за два года по низким дозам азота - 76,4 ц/га получены в варианте ЫвоРзоКио.по высоким -117,9 ц/га в варианте N240P30K40.

3. Минеральные удобрения, особенно при интенсивном применении, не только повышали урожайность злаковых трав, но и сглаживали неблагоприятные влияния погодных условий, выравнивая выход кормов как по годам, так и по отдельным укосам в течении вегетационного периода. Если соотношение годовых урожаев в контрольном варианте в среднем по травосмесям в 1991 г. и 1992 г. равнялось 1:5,2, то в варианте N240P30K40 оно составило 1:1,3. Вместе с тем,при распределении годовой дозы азота N240 по укосам в соотношении 3:2:1, распределение урожаев по укосам в 1991 г. в оптимальном по этому показателю варианте тройной травосмеси выразилось соотношением 1:1:0,9, то есть было практически равномерным. В контрольном варианте удобрения в данной травосмеси соотношение урожаев по укосам равнялось 1:0,5:1,1. Наименее равномерным выходом корма по укосам характеризовалась травосмесь из овсяницы луговой и тимофеевки луговой, по которой в варианте интенсивного удобрения данное соотношение составило 1:0,7:0,5. В целом наибольшую выравненность по укосам обеспечивала ежа сборная, наименьшую тимофеевка луговая. Овсяница луговая занимала промежуточное положение.

4. Влияние азотных удобрений на биохимический состав злаковых трав проявилось в повышении содержания сырого протеина в соответствии с_ уравнением регрессии: у с.п. = 16,94 + 0.046N - 0,756№>5- а также сырой клетчатки, каротина, нитратов, калия, в снижении содержания водорастворимых Сахаров и фосфора.

При дозе 240 кг/га азота содержание нитратов превышало ПДК, то есть 1000 мг/кг. Фосфорные удобрения в основном оказывали положительное влияние на содержание фосфора в биомассе, а также кальция, снижали содержание сырой клетчатки. Калийные удобрения увеличивали в корме содержание калия и других зольных элементов, в том числе кальция, что в известной мере связано с их положительным действием на внедрение в злаковые травостои дикорастущих бобовых трав, снижали содержание сырой клетчатки, по этой же, в основном причине.

На содержание микроэлементов в травах, в том числе тяжелых металлов, возрастающие дозы минеральных удобрений не оказали закономерного

влияния. Их коцентрации находились в пределах ПДК, за исключением железа, что обусловлено высоким содержанием данного элемента в оглеённом горизонте почвенного профиля.

В целом, корм, полученный в вариантах полевого опыта с умеренным применением удобрений, характеризовался средним содержанием сырого протеина 13,4-17,9% на сухое вещество (норма в рационе КРС 15-17%), довольно высоким - сырой клетчатки - 27,3-35,2% (норма 20-22%), каротина - 43159 мг/кг (норма 35 мг/кг), средним сырого жира - 3,4-4,0%, сырой золы - 7,69,8%, кальция (Са) - 0,43-0,96% (норма 0,6), невысоким калия (К) - 1,64-2,3 (норма не более 2,5%) и фосфора (Р) - 0,2-0,4% (норма 0,5%).

5. Из отдельных видов злаковых трав на увеличение содержания сырого протеина в корме при разных уровнях удобренности наибольшее влияние в высеянных травосмесях оказывала овсяница луговая, наименьшее - тимофеевка луговая. На концентрацию нитратов овсяница, по сравнению с другими видами, оказывала стимулирующее действие в варианте с максимальной дозой азота и ингибирующее - при умеренной, что, очевидно, связано с более низким азотным оптимумом этой культуры. Овсяница более других видов способствовала повышению в сене содержания фосфора, калия, кальция, снижала содержание железа. С ежой сборной связано, на уровне тенденции, увеличение в корме содержания сырого жира, водорасворимых Сахаров, цинка, меди, железа, марганца, с тимофеевкой луговой - повышение содержания сырой клетчатки, Сахаров, снижение-сырого жира, каротина, калия, меди и марганца.

6. Двухлетнее применение минеральных удобрений в опыте незначительно повлияло на изменения агрохимических свойств почвы. Вместе с тем, на второй год исследований отмечено статистически достоверное повышение подвижного фосфора под влиянием главным образом фосфорных удобрений согласно уравнению регрессии (мг/кг почвы):

уР205=241,6-5,35№Ж),22Ы+3,2Р+0,28(ЫР)°.5+0,2(НК)°.5, Я=0,91 , а также подвижного калия под воздействием калийных удобрений:

у КгО =88,25+0,46К, 11=0,91.

Наблюдалась тенденция снижения рНсол. под влиянием азотных удобрений и повышения гидролитической кислотности (мг/экв.на 100 г почвы) при внесении азотно-фосфорных удобрений:

У рНсол.=0, 73-0,017№'5 ,11=0,707 ,

уг.к.=0,451+0,016Ыо.5+0,017Р°.5-0,002(ЫР)о.5 +0,00007(ЫРК)°.5, Я=0,955.

7. По результатам микрополевого опыта с применением меченых азотных удобрениЛ(' 5Ы120Р80К: 20) на злаковом и бобово-злаковом травостоях ко-

эффициенты использования травами азота составили:на злаковом травостое 27,8%, на бобово-злаковом - 31,9%. При этом на бобово-злаковом травостое азот удобрений из дозы 120 кг/га в основном, на 95%,перехватывался злаковым компонентом травосмеси,что обеспечивало высокий уровень фиксации азота бобовыми (коэффициент биологической фиксации 65%) и не снизило абсолютное содержание бобовых в урожае. По дозе азота 240 кг/га в смешанном травостое снизилось не только относительное, но и абсолютное количество клевера лугового, а прибавка урожая за счет бобовых по сравнению с чисто злаковым травостоем снизилась с 13,4 ц/га на фоне Р80К120 до 3,9 ц/га в варианте N240P80K120.

8. Энергетическая и экономическая оценка эффективности минеральных удобрений на злаковых травостоях выявила целесообразность удобрения лугов в широком диапазоне доз и соотношений азота, фосфора и калия. Однако при низких дозах азота наиболее целесообразным оказалось внесение N80P30K120. В этом случае 1 МДж энергии удобрений окупался 6 МДж валовой или 4-5 МДж обменной энергии корма, а стоимость удобрений в 2-3 раза окупалась стоимостью прибавки урожая.

С увеличением доз азота до 240 кг/га окупаемость остаётся достаточно высокой, однако из-за накопления в сене значительного, превышающего ПДК, количества нитратов применение высоких доз оказалось нецелесообразным по экологическим соображениям.

Применение фосфорных и калийных удобрений без азотных неэффективно ни с экономической, ни с энергетической точек зрения.

Предложения производству

1. Для получения 60-80 ц/га сена на злаковых травостоях, возделываемых на дерново-подзолистых супесчаных почвах целесообразно вносить 80-120 кг/га д.в. азотных удобрений в 2-3 срока в зависимости от числа укосов. Фосфорные и калийные удобрения необходимо применять исходя из обеспеченности почв подвижными формами этих элементов. При высокой обеспеченности почв фосфором и средней калием оптимальные дозы фосфора и калия составляют соответственно 30 и 120 кг/га д.в., что примерно соответствует выносу 50% Р2О5 и 70% КгО урожаем трав.

2. На бобово-злаковых травостоях с невысоким содержанием клевера лугового (до 20%) для повышения урожайности сена можно, наряду с фос-форно- калийными, применять до 120 кг/га д.в. азотных удобрений, что сохраняет азотофиксирующую активность бобовых трав, так как внесенный азот почти полностью перехватывается злаковым компонентом травостоя.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Изучение доз и соотношений минеральных удобрений на злаковом травостое.// Достижения науки-сельскому хозяйству Верхневолжья: Тезисы XVI научно-практлчес-кой конференции. - Тверь, 1993. - с. 59-60. (в соавторстве)

2. Влияние минеральных удобрений на продуктивность злаковых трав на осушаемой дерново-глеевой супесчаной почве.// Эффективность средств химизации и продуктивность сельскохозяйственных культур: Тезисы докладов конференции молодых учёных. - Москва, 1993. - с. 14-15.

3. Влияние минеральных удобрений на продуктивность трав и плодородие дер-ново-глеевой супесчаной почвы.// Эффективность применения средств химизации и продуктивность сельскохозяйственных культур: Тезисы докладов XXXI конференции. - Москва, 1996. - с. 24.

Формат 60x84/16 Тираж 100 экз.