Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Влияние основной обработки и кальцийсодержащих соединений на плодородиеи экологическое состояние чернозема типичного в условиях лесостепи ЦЧО

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Влияние основной обработки и кальцийсодержащих соединений на плодородиеи экологическое состояние чернозема типичного в условиях лесостепи ЦЧО"

На правах рукописи

ДУБРОВИН Евгений Николаевич

ВЛИЯНИЕ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ И КАЛЬЦИЙСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ НА ПЛОДОРОДИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ЧЕРНОЗЁМА ТИПИЧНОГО В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ Ц Ч О

Специальность 11.00.11 - охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

КУРСК 1996

Работа выполнена на кафедре почвоведения и агрохимии Курской государственной сельскохозяйственной академии

имени профессора И.И. Иванова Научный руководитель : заслужённый деятель науки РФ,

Официальные оппоненты : член-корреспондент РЗА. доктор

сельскохозяйственных наук, профессор Подгорный В. К.

Ведущая организация : Всероссийский Научно Исследовательский Институт земледелия и защиты почв от эрозии

14 часов на заседании диссертационного совета Д 120.25.01 при Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И.Иванова.305021.г.Курск, ул.К.Маркса.70.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан " " мая 1 9 9 6г.

академик ААО, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Муха В. Д.

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Кочетов И.С.

Защита диссертации состоится

июня 19 9 6г., в

Учёный секретарь диссертационного совета, /

кандидат сельскохозяйственных наук, к. КлеймбноЕ

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Проблема обеспечения страны продуктами питания непосредственно связана с экологически правильным, рациональным использованием важнейшего природного ресурса - почвы. Земледелие, обеспечивающее формирование урожаев сельскохозяйственных растений, воздействует интенсивно на окружающую среду и. в первую очередь на почву. В настоящее время изменение, даже такой экологически сбалансированной почвы как чернозём, под воздействием механических обработок, удобрений и других земледельческих приёмов весьма существенны. Для чернозёмов в первую очередь отмечается деградация агрономически ценной зернисто-коикова-той структуры, снижение гумусированности и потеря обменно-погло-щённого кальция при резком увеличении кислотности, т. е. существенное ухудшение их агрогенетических характеристик и падение плодородия. Поэтому остро встала проблема выявления наиболее рациональных приёмов основной обработки и других воздействий, позволяющих стабилизировать и повысить почвенное плодородие и улучшить экологическую обстановку.

Именно поэтому нами были проведены исследования по влиянию воздействий различных типов основной обработки (отвальная вспашка и безотвальное рыхление) и наиболее распространенных в сельскохозяйственной практике соединений кальция (гипс и дефекат) на плодородие и важнейшие почвенные характеристики чернозёма.

Цель и задачи исследований. Целью представленной научной работы является установление наиболее приемлемого способа основной обработки в сочетании с внесением кальцийсодержащих соединений для рационального использования чернозёма типичного, как природного ресурса и главного средства сельскохозяйственного производства. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи :

1.Выявить воздействие различных способов основной обработки (отвальная вспашка и безотвальное рыхление) на уровень эффективного плодородия и урожайность сельскохозяйственных культур :

2.Установить воздействие кальцийсодержащих соединений (гипса, дефеката и их смеси) на урожайность сельскохозяйственных культур и качество получаемой с урожаем продукции ;

3.Определить воздействие обработок и кальцийсодержащих соединений на важнейшие агрохимические характеристики чернозёма ;

4.Установить изменение микробиологической активности под

воздействием различных обработок и кальцийсодержащих соединений ;

5. Определить экономическую и биоэнергетическую эффективность исследуемых приёмов.

Защищаете положения. На защиту выносится концепция экологического воздействия кальцийсодержащих соединений на чернозём типичный. как средство производства и природный ресурс при различных способах основной обработки, которая базируются на следующих положениях :

1. Способы основной обработки различно влияют на свойства чернозёма ;

2. Применение кальцийсодержащих соединений уменьшает, а в ряде случаев устраняет отрицательное воздействие сельскохозяйственного использования на агрогенбтические характеристики чернозёма, способствуя улучшению агрегированности и питательного режима, усреднению реакции почвенного раствора, усилению микробиологической активности ;

3. Экологически и экономически наиболее благоприятным является совместное применение кальцийсодержащих соединений.

Научная новизна и практическая значимость исследований. Впервые в условиях лесостепи Средне-Русской возвышенности изучено совместное воздействие кальцийсодержащих соединений и различных основных обработок на агрогенетические и экологические характеристики чернозёма типичного. Выявлено, что применение кальцийсодержащих соединений существенно улучшает агрогенетические показатели и экологическую стабильность чернозёма и неодинаково влияет на исследуемые сельскохозяйственные культуры при различных основных обработках.

В практическом плане результаты исследований позволяют существенно повысить урожайность возделываемых сельскохозяйственных растений, улучшить важнейшие агрогенетические характеристики и экологическое .состояние чернозёма.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на научных конференциях КГСХА в 1992-1995 гг., и на научно-производственной конференции АПК Курской области.

Публикации. По материалам диссертационной работы имеется три публикации.

Объем и структура работы. Диссертация написана на русском языке. Изложена на 118 страницах машинописного текста и содержит

30 таблиц. Состоит из введения, производству, списка литературы, в том числе 10 иностранных.

5 глав, выводов, рекомендаций который включает 163 источника.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Эффективность кальцийсодержащих соединений и различных способов основной.обработки чернозёмов в условиях Лесостепи (краткий обзор литературы)

Исследования воздействия кальцийсодержащих соединений и различных способов основной обработки на плодородие почв, их агроге-нетические характеристики и урожайность сельскохозяйственных культур осуществляются в течении длительного времени многими учеными и практиками. Однако изучение эффективности кальцийсодержащих соединений проводилось в основном на кислых - дерново-подзолистых. подзолистых (И.В. Якушкин,1916,1933 ; Г.В. Пилипец.1962 ; А.И. Чернецкий,1964 ,1961 ; О.М. Кольцова,1993 и другие) и щелочных - солонцах и солонцеватых (Н.Ф. Лискун, 1903 ; П.С. Сухенко, 1916-1917 ; А.Н. Бердышев, 1949 и другие) почвах. Работы по использованию гипса, извести, дефеката на черноземах крайне редки (И.А.Шеларь,1960 ; А.М. Гринченко и др. ,1961 ; В. Д. Муха.1965,1966) Работы по изучению различных способов основной обработки почвы напротив - более многочисленны для черноземов (П. Я.Биленко,1966 ; Н.М. Котляр и др., 1984 ; Н.К. Шикула, 1983, 1988 ; Н.И. Картамы-шев и др.. 1986,1989 ; И.С.Кочетов. 1995 и другие).

Старопахатные почвы испытывают особую жадность к кальцию, окупая внесение его в почву значительными прибавками урожая полевых культур (В.Д. Муха, 1988). Причиной этому является то. что сельскохозяйственные культуры (особенно бобовые, технические и др.) выносят с урожаем значительные количества кальция из почвы, поэтому следующие за ними зерновые культуры часто обнаруживают симптомы недостаточности этого элемента. При этом следует отметить. что в имеющихся научных публикациях главное внимание уделено воздействию основных обработок и кальцийсодержащих соединений на изменение агрономических свойств почвы и урожайности сельско-

хозяйственных культур, и мало внимания обращается на трансформацию пахотных почв, как природного ресурса и среду обитания живых организмов, что и обосновывает перспективность исследований в выбранном направлении.

Глава 2. Условия и методика проведения исследований

Влияние основных обработок и кальцийсодержащих соединений на агрогенетнческие характеристики почв, урожай сельскохозяйственных культур и качество получаемой продукции изучалось на протяжении пяти лет (1991-1995 гг.) путем проведения полевого стационарного опыта в производственных посевах ТОО "Восход" Беловского района. Курской области и лабораторных.исследований.

Опыты были заложены на выравненном участке плато межбалочного водораздела. Почва - представлена чернозёмом типичным, средне-гумусныы (4-6 5Е гумуса), тяжелосуглинистым. Содержание подвижных элементов преимущественно высокое. Опытные делянки имели форму вытянутого прямоугольника и распологались последовательно в одну линию. Внесение кальцийсодержащих соединений производилось разбросным методом, в дозе 5 т/га - гипса и дефеката. и по 2.5 т/га при совместном их внесении. Схема полевого опыта представлена в таблицах. Учёт урожая сельскохозяйственных культур проводился методом наложения метровок и прямого комбайнирования.

Аналитические исследования почвы и качества получаемой с урожаем продукции проводились по общепринятым методикам (А.В. Петербургский. 1968; Е.В. Аринушкина. 1970 и др.). Результаты исследований обрабатывались на ПП ЭВМ с применением статистических методов.

Глава 3. Влияние кальцийсодержащих соединений и основных обработок на агрогенетнческие характеристики чернозёиа типичного

Чернозём является одной из наиболее плодородных и богатейших почв мира. Однако,согласно имеющимся данным (Г.Я. Чесняк, 1965; В.Д. Муха. 1979; А.П. Щербаков, 1981 и другие), в чернозёмах под

воздействием сельскохозяйственного использования происходит снижение содержания гумуса, деградация структуры, нарушение оптимальных условий водного, газового и окислительно-восстановительных режимов, снижение активности биологических процессов и запасов питательных веществ, накопление остатков органических пестицидов, усиление эрозионных процессов. С ростом урожаев и вывода зольных элементов из биологического круговорота веществ всё острее выявляется необходимость направленного регулирования в земледелии баланса кальция (И.А. Шильников, 1979). Ранее "благополучная" в отношении баланса кальция лесостепная часть ЦЧО стала нуждаться в пополнении его содержания на чернозёмах (А.П. Щербаков, 1983).

Наши исследования посвящены именно изучению сельскохозяйственного воздействия на чернозёмы, как на природный ресурс, с целью выявления оптимальных режимов и путей их использования повышающих почвенное плодородие. До закладки опыта, для изучения исходной почвы было сделано морфологическое описание почвенного профиля, в результате чего установлено, что данный ченозём является типичным для лесостепной зоны ЦЧО. Анализы почвенных образцов показали, что реакция почвенного раствора кислая (рН - 5. 6), гидролитическая кислотность довольно высокая (более 5 мг-экв/100 г почвы), содержание гумуса - около 4 % ; это указывает на целесообразность применения кальцийсодержащих соединений. По окончанию второго (1992) и последнего (1995) годов исследований, был сделан анализ почв на содержание общего гумуса, а также активной и пассивной его форм (табл.1), который свидетельствует о тенденции к увеличению активного гумуса под воздействием кальцийсодержащих соединений.

Воздействие кальцийсодержащих соединений на состав обменно-поглощённых катионов, реакцию почвенного раствора и содержание обменного"кальция - исключительно велико. Согласно полученным нами данным (табл.2) под воздействием гипса и дефеката и особенно их смеси идёт активное насыщение поглощающего комплекса обменным кальцием,.снижение гидролитической кислотности и усреднение реакции почвенного раствора.

Насыщение почвенного поглощающего комплекса катионами кальция оказало существенное влияние на агрегатный состав пахотного слоя чернозёма типичного (табл.3). Содержание агрономически цен-

1. Влияние кальцийсодержащих соединений и основной обработки на содержание гумуса в пахотном слое чернозёма типичного (1992.1995). 56

ВАРИАНТЫ ОПЫТА 1 9 9 2 г. АС ПГ 1 9 9 5 Г. АГ ПГ

Г УМУ С Г УМУ С

ОБЩИЙ АКТИВНЫЙ ПАССИВНЫЙ ОБЩИЙ АКТИВНЫЙ ПАССИВНЫЙ

ВСПАШКА

КОНТРОЛЬ 4.46 1.79 2.67 0.67 4.49 1.81 2.68 0.67

ДЕФЕКАТ 5 т/га 4.52 1.82 2.70 0.67 4.61 1.88 2.73 0.69

ГИПС 5 т/га 4.53 1.87 2.66 0.70 4.58 1.90 2.68 0.71

ДЕФЕКАТ+

ГИПС по 2.5 т/га 4.56 1.88 2.68 0.70 4.60 1.91 2. 69 0.71

БЕЗОТВАЛЬНОЕ

РЫХЛЕНИЕ

КОНТРОЛЬ 4.48 1.79 2.69 0.67 4.56 1.83 2.73 0.67

ДЕФЕКАТ 5 т/га 4.53 1.82 2.71 0.67 4.64 1.88 2.76 0.68

ГИПС 5 т/га 4.52 1.86 2.66 0.70 4.66 1.90 2.76 0.69

ДЕФЕКАТ+

ГИПС по 2.5 т/га 4.54 1.86 2.68 0.69 4.66 1.92 2.74 0.70

2. Влияние кальцийсодержащих соединений и основной обработки на физико-химические показатели пахотного слоя чернозёма типичного, (1992, 1995 гг.)

1 9 9 2 г. 1 9 9 5 г.

ВАРИАНТЫ Н Ca+Mg Н Ca+Mg

UllOUA

PH обменно-поглощённые V, % РН обменно-поглощённые V, %

мг-экв/100 г п. мг-экв/100 г п.

ВСПАШКА

КОНТРОЛЬ 5.6 5.72 39.71 87.5 5.5 5.68 39.87 87.4

ДЕФЕКАТ 5 т/га 6.1 4.51 41.31 90.2 6.5 4.40 41.43 90.5

ГИПС 5 т/га 6.2 3.92 . 42.03 91.4 6.4 3.84 42.10 91.7

ДЕФЕКАТ +

ГИПС по 2.5 т/га 6.3 3.60 42.69 92.2 6.6 3.52 42. 80 92.4

БЕЗОТВАЛЬНОЕ

РЫХЛЕНИЕ

КОНТРОЛЬ 5.4 5.71 39.68 87.4 5.3 5.79 39.61 87.2

ДЕФЕКАТ 5 т/га 6.4 4.48 41.12 90.2 6.6 4.36 41.27 90.5

ГИПС 5 т/га 6.0 3.86 41.98 91.7 6.5 3.79 42.07 91.7

ДЕФЕКАТ +

ГИПС по 2.5 т/га ' 6.5 3.68 42.37 91.9 6.7 3.49 42.61 92.4

Н С Р05 0.8 1.32 2.01 0.9 1.24 2.05

3. Влияние кальцийсодержащих соединений и основной обработки на содержание агрегатов в пахотном слое чернозёма типичного,% (1995 г.)

ВАРИАНТЫ БОЛЕЕ 3.00 - 1.00 - МЕНЕЕ

ОПЫТА 3.00 мм 1.00 мм 0.25 мм 0.25 мм

ВСПАШКА

КОНТРОЛЬ 42.3 26.8 25.1 5.8

ДЕФЕКАТ 5 т/га 42.0 27.2 25.9 4.9

ГИПС 5 т/га 41.4 26.3 28.5 3.8

ДБФЕКАТ +

ГИПС по 2.5 т/га 41.5 26.5 28.8 3.2

БЕЗОТВАЛЬНОЕ

РЫХЛЕНИЕ

КОНТРОЛЬ 41.6 27.6 25.8 5.0

ДЕФЕКАТ 5 т/га 41.4 27.9 26.5 4.2

ГИПС 5 т/га 41.1 28.0 27.9 3.0

ДЕФЕКАТ +

ГИПС по 2.5 т/га 41.3 27.8 28.1 2.8

Н С Р05 3.4 2.5 2.1 1.0

ной фракции (1.00-0.25 мм) увеличивается, относительно контрольного варианта, на 0.8-0.7 % при внесении дефеката, 3.4-2.1 % при внесении гипса и 3.7-2.3 % на делянках с применением смеси дефеката и гипса. Воздействие основных обработок на агрегатный состав верхнего горизонта исследуемого чернозёма достоверно различно и свидетельствует о целесообразности безотвального рыхления.

Таким образом, применение кальцийсодержащих соединений положительно влияет на микроагрегатный состав почвы, способствует формированию фракции агрегатов размером 1.00-0.25 мм, особенно при совместном внесении гипса и дефеката. а также увеличивает водоустойчивость агрегатов, в результате чего улучшается водно-воздушный режим почвы и общая экологическая обстановка в корнеобита-емом слое.

Для изучения воздействия кальцийсодержащих соединений и основных обработок почвы на питательный режим чернозёма типичного, нами была определена динамика подвижных форм питательных веществ, путём отбора-, почвенных образцов в три срока за вегетационный период на протяжении трёх лет последействия применяемых нами приёмов. Полученные данные свидетельствуют о заметном улучшении питательного режима чернозёма типичного при внесении дефеката. гипса и особенно их смеси. В ризосфере культурных растений значительно увеличивается количество легкогидролизуемого азота, подвижного фосфора и обменного калия. Наибольшее увеличение легкогидролизуе-мого азотэ характерно для второго срока отбора образцов, а фосфора - для первого и третьего. Изменение количества подвижного калия по срокам взятия почвенных анализов не существенно. Улучшение питательного режима связано, прежде всего, с резкий усилением, под действием кальцийсодержащих соединений микробиологической активности чернозёма (табл.4). Изучение жизнедеятельности микроорганизмов осуществлялось в посевах сахарной свёклы (1993 г.) путём учёта общего количества бактерий на мясо-пептонном агаре (МПА) и крахмало-аммиачном агаре (КАА). Отобранные в конце вегетационного периода образцы высушивались и затем инкубировались, в течении семи дней, после чего в них определялась, согласно общепринятым методикам, микробиологическая активность на МПА и КАА. Под действием дефеката, гипса и особенно их смеси развитие микроорганизмов, участвующих в превращениях органических (на МПА) и минеральных (на КАА) соединений азота, проходило более интенсивно, чем на контроле.

Внесение кальцийсодержащих соединений неодинаково влияет на интенсивность минерализации органического вещества : дефекат усиливает минерализацию органического вещества, а гипс, способствуя увеличению микробиологической активности в целом, снижает процессы минерализации, активизируя трансформацию органического вещества в почве, т.е. процессы гумусообразования. Совместное использование гипса и дефеката, резко'увеличивая общую микробиологическую активность, снижает минерализацию органического вещества в почве, усиливая его трансформацию и процессы гумусообразования, как по вспашке, так и при безотвальном рыхлении.

4.Влияние кальцийсодержащих соединений и основных обработок почвы на микробиологические процессы в пахотном слое чернозёма типичного, 1993 г.

КОЛИЧЕСТВО МИКРООРГАНИЗМОВ.

млн/г абс. сухой почвы

□ 1 гэмдити И П А

ВАРИАН 1 Ы И 11 А

ОПЫТА на на М П А + К А А

М П А К А А К А А .

ВСПАШКА

КОНТРОЛЬ 6.42 25.12 31.54 0.25

ДЕФЕКАТ 5 т/га 7.08 28.62 35.70 0.24

ГИПС 5 т/га 8.03 29.05 37.08 0.28

ДЕФЕКАТ +

ГИПС по 2.5 т/га 9.20 30.81 40.01 0.30

БЕЗОТВАЛЬНОЕ РЫХЛЕНИЕ

КОНТРОЛЬ • 5.66 19.62 25.28 0.29

ДЕФЕКАТ 5 т/га 5.83 23.64 29.47 0.24

ГИПС 5 т/га 6.60 24.03 30.63 0.27

ДЕФЕКАТ +

ГИПС по 2.5 т/га 7.51 25.43 32.94 0.29

Н С Р05 0.39 1.97

Таким образом, применение кальцийсодержащих соединений и правильный выбор основной обработки оказывает большое положительное влияние на агрофизические, физико-химические, агрохимические показатели чернозёма типичного и его микробиологическую активность. даёт возможность рационально использовать почву, как природный ресурс, обусловливая существенное улучшение её главного экологического качества - плодородия.

Глава 4. Влияние кальцийсодержащих соединений и основных обработок на плодородие и качество сельскохозяйственной продукции

Наиболее чётким общепринятым показателем уровня эффективного плодородия является урожайность возделываемых сельскохозяйственных культур.

Полученные, урожайные данные (табл.5) свидетельствуют о высокой эффективности кальцийсодержащих соединений. Наибольший эф-

5.Влияние кальцийсодержащих соединений и основных обработок на урожайность сельскохозяйственных культур , ц/га .

1991 год 1992 год 1993 год 1994 год 1995 год

ВАРИАНТЫ

красный озимая сахарная ячмень озимая

ОПЫТА клевер пшеница свёкла (зерно) пшеница

(з. масса) (зерно) (корнепл.) (зерно)

ВСПАШКА

КОНТРОЛЬ 186. 4 41.6 305.3 36.8 30.2

ДЕФЕКАТ

5т/га 202.6 44.7 342.4 41.4 32.6

ГИПС 5 т/га 206.8 46.0 360.6 42.5 32.8

ДЕФЕКАТ+ГИПС

по 2.5 т/га 218.5 47.6 387.1 45.4 34.2

БЕЗОТВАЛЬНОЕ

РЫХЛЕНИЕ

КОНТРОЛЬ 200.9 42.7 289.4 40.2 33.0

ДЕФЕКАТ

5т/га 221.3 45.5 319.7 44.2 35.7

ГИПС 5 т/га 223.9 46.3 337.9 45.8 36.2

ДЕФЕКАТ+ГИПС

по 2. 5 т/га 237.6 47.2 362.1 48.3 37.8

н С Р05 13.6 1.3 10.0 2.5 1.8

фект от их внесения наблюдается в год действия и во второй и третий год последействия. Помимо увеличения урожайности сельскохозяйственных культур, внесение кальцийсодержащих соединений способствует также заметному улучшению качества получаемой продукции. Это выражается в увеличении абсолютного веса зерна озимой пшеницы и ячменя, в повышении содержания белка в зерне озимой пшеницы и сахаристости корней сахарной свеклы (табл. 6). Изменение качественных показателей происходит аналогично изменению урожайности этих культур и наиболее рациональным оказывается использование дефеката совместно с гипсом.

6. Влияние кальцийсодержащих соединений и основных обработок почвы на качество получаемой с урожаем продукции

Ячмень Озимая пшеница Сахарная свёкла

11 л

масса

ВАРИАНТЫ 1000 Пасса Белковый Белок, Сахарис- Выход

ОПЫТА збрен. 1000 азот. тость, сахара,

г зерен, г % % % ц/га

' ВСПАШКА

КОНТРОЛЬ 5 т/га 37.1 41.8 1.98 11.27 16.37 50.00

ДЕФЕКАТ 5 т/га 39.5 43.2 2. 10 11.97 ( 17.14 58.69

ГИПС 5 т/га 39.0 44.0 2.29 13.05 ' 17.06 61.52

ДЕФЕКАТ +

ГИПС по 2.6 т/га 40.8 44.6 2.49 14.19 17.11 66.23

БЕЗОТВАЛЬНОЕ

РЫХЛЕНИЕ

КОНТРОЛЬ 38.2 42.4 2.03 11.57 16.40 47.46

ДЕФЕКАТ 5 т/га 39. i 43.8 2.08 11.86 17.02 54.41

ГИПС 5 т/га 40.6 44.6 2.20 12.54 16.83 56.87

ДЕФЕКАТ +

ГИПС по 2.5 т/га 12.5 45.0 2.41 13.74 17.00 61.58

Н С Pos 0.68 0.73

Чернозёмы типичные в известковании не нуждаются.По этой причине научные разработки, изучающие действие извести, гипса, де-феката и других кальцийсодержащих соединений, как мы уже отмечали. на этих почвах практически не осуществлялись .

Однако, из года в год экологическая обстановка ухудшается : происходит интенсивное подкисление пахатного слоя и глубьлежащих горизонтов, ухудшение важнейших агрогенетических характеристик чернозёмных почв. Всё это не может не отразиться на плодородии чернозёма и, в свою очередь, на урожайности и качестве получаемой с урожаем продукции.

Применение нами кальцийсодержащих соединений на чернозёме типичном обусловлено, прежде всего, задачей улучшения экологического состояния данной почвы и агропедоценоза в целом.

Действие дефеката, гипса и их смеси, согласно результатам наших исследований и данным научной литературы (Л.И. Васильева. 1972 ; В.Ф. Иванов, 1972 ; A.M. Гринченко, 1973 ; A.M. Гринченко, В.Д. Муха, 1976; В.Д. Муха. 1976), исключительно многопланово. комплексно. В действии кальцийсодержащих веществ, наиболее существенным для чернозёмов, является улучшение агрофизических и биологических характеристик, а в ряде случаев и физико-химических. Под действием дефеката и гипса улучшается агрегированность чернозёмов, усиливаются микробиологические процессы определяющие питательный режим и гумусообразование, происходит усреднение реакции почвенного раствора, улучшение питания для растений. За счёт этого осуществляется сбалансированность экологических показателей. Действие кальцийсодержащих соединений различается между собой в связи с различием анионной (С03 и S04) части и наличием дополнительных компонентов. Дефекат, в основном состоящий из карбонатов кальция включает помимо СаС03 необходимый для растений азот, фосфор, калий, микроэлементы и ростактивирующие вещества. Естественно, что при внесении дефеката эти вещества улучшают питательный режим и экологическую обстановку в почве. Содержащаяся в дефекате известь (СаС03) нейтрализует кислотность, заменяя водород в ППК на кальций.

Таким образом, реакция почвенного раствора усредняется.Дефекат заметно усиливает минирализацию органического вещества, что благоприятно сказывается при использовании безотвального рыхления в качестве основной обработки почвы.

Гипс в отличии от дефеката не снижает почвенную кислотность, наоборот наблюдается некоторое подкисление почвенного раствора. Это связано с тем. что вытесненный из диффузного слоя почвенных коллоидов кальцием гипса водород соединяется с оставшейся анионной частью гипса (БО.). образуя серную кислоту Однако, такое подкисление не сказывается на урожайности возделываемых сельскохозяйственных культур, поскольку находящийся в почвенном растворе активный кальций нейтрализует отрицательное действие ионов водорода. Поэтому незначительное подкисление, которое наблюдается при внесении гипса на чернозёмах экологически не опасно. Снижая потенциальную кислотность путем замены водорода на кальций в почвенном поглощающем комплексе, гипс определяет направленность процесса в сторону повышения плодородия и экологической устойчивости чернозёма. Образующиеся кислые соединения, в свою очередь, вызывают переход трудно-растворимых фосфатов в более растворимые, доступные для растений формы. Это улучшает питательный режим и способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

Кроме того, как показали наши анализы микробиологической активности чернозёма типичного, и исследования, проведенные другими авторами в близких к нашим условиях (А.М. Гринченко, И.А. Шеларь, В.Д.Муха и др.,1963; В.Д. Муха, Л.И.Васильева, 1965), гипс резко повышает активность микроорганизмов, влияющих на азотный питательный режим. В результате резко увеличивается фитомасса и, в частности, урожайность зерна зерновых культур и корнеплодов сахарной свёклы, а также содержание белка в зерне пшеницы; этому, кроме усиления азотного питания, способствует содержащаяся в гипсе сера. Значительное увеличенение сахаристости корнеплодов сахарной свёклы вызвано косвенным воздействием гипса на калийный питательный режим. Кальций гипса вытесняет из обменно-поглощённо-го состояния не только катионы водорода, но и катионы калия, которые содержатся в значительном количестве в колоиднодисперсных, глинных минералах чернозёма.

При совместном внесении гипса и дефеката, гипс, как более растворимая соль кальция, подкисляет почвенный раствор способствуя растворению извести дефеката и таким образом, высвобождении кальция дефеката и других входящих в него соединений. При этом, е почву поступает значительно больше свободного активного кальция, происходит нейтрализация не только активной кислотности (нейтра-

лизация кислых соединений в почвенном растворе), но и пассивной кислотности (вытеснение обменно-поглощённого водорода); увеличивается содержание доступных для растений питательных веществ (азот, фосфор, калий), а также серы, микроэлементов, ростактиви-рующих веществ, вносимых вместе с гипсом и дефекатом, как их составляющие. При добавлении гипса к дефекату происходит выравнивание соотношения карбонатов и сульфатов кальция, что устраняет возможность неблагоприятного избытка извести ; кроме того, в присутствии гипса заметно снижается подщелачивание среды, вызываемое внесением одного дефеката (В.Д. Муха, 1966).Всё это существенно улучшает экологическое состояние пахатного слоя чернозёма, определяя стабильность и рост его плодородия. Кальцийсодержащие соединения вносились нами под различные основные обработки. Исходя из результатов исследований можно сделать вывод о том. что для сахарной свёклы более благоприятна вспашка, а для зерновых культур безотвальное рыхление. Однако, чтобы поддержать микробиологическую активность в оптимальных соотношениях, для чернозёмных почв, следует периодически (1 раз в 3-4 года) проводить вспашку.

Согласно представленным нами данным и анализу литературных источников, использование кальцийсодёржащих соединений как на вспашке, так и при безотвальном рыхлении, особенно совместного внесения дефеката и сыромолотого гипса, обуславливает не просто увеличение урожайности возделываемых культурных растений, но, что особенно важно, улучшает почву, как природное тело.

Глава 5.Экономическая и биоэнергетическая эффективность внесения кальцийсодёржащих соединений с применением различных способов основной обработки при возделывании сельскохозяйственных культур в полевом плодосменном севообороте

Экономическая и биоэнергетическая эффективность внесения кальцийсодёржащих соединений при различных способах основной обработки почвы рассчитывалась с учётом действия и последействия кальцийсодёржащих веществ (табл.7,8). Внесение гипса оказалось боле экономически выгодным, чем применение дефеката. Самый высокий экономический эффект был получен с использованием смеси капь-

7. Влияние кальцийсодержащих соединений и основных обработок почвы на экономическую эффективность производства продукции сельскохозяйственных культур,

в расчёте на 1 га (1991-1995 гг.)

ВАРИАНТЫ ОПЫТА ВСПАШКА БЕЗОТВАЛЬНОЕ РЫХЛЕНИЕ

КОНТРОЛЬ ДЕФЕКАТ 5 т,/га ГИПС 5 т/га ДЕФЕКАТ + ГИПС по 2.5 т/га КОНТРОЛЬ ДЕФЕКАТ 5 т/га ГИПС 5 т/га ДЕФЕКАТ + ГИПС по 2.5 т/га

УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР.В ЗЕРН.ЕД.. ТОНН ЗА 5 ЛЕТ 20.92 23.08 23.92 25.23 21.37 23.41 24.11 25.39

СТОИМОСТЬ ВАЛОВОЙ ПРОДУКЦИИ, ТЫС. РУБ. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ЗАТРАТЫ, ТЫС. РУБ. в тч ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ 8263 5378 9101 5778 399.3 9407 5800 421.5 9922 5974 595.3 8317 5368 9082 5724 356.2 9317 5736 368.5 9809 5883 514.8

ЧИСТЫЙ.ДОХОД. ' ТЫС. РУБ. УРОВЕНЬ РЕНТАБЕЛЬНОСТИ. % 2885 53.6 3323 57.5 3607 62.2 3948 66.1 2949 54.9 3358 58.7 3581 62.4 3926 66.7

8. Биоэнергетическая эффективность действия и последействия кальцинсодержащих соединений и различных способов основной обработки почвы в полевом плодосменном севообороте (1991-1995 гг.)

ВАРИАНТЫ ОПЫТА УРОЖАЙНОСТЬ ВЫХОД ЭНЕРГИИ МДх Е выход ЗАТРАТЫ ЭНЕРГИИ МДж Б вход КОЭФФИЦИЕНТ БИОЭНЕРГЕТ. ЭФФЕКТИВН.

1991 г. 1992 Г. 1993 г. 1994 г. 1995 г.

КЛЕВЕР КРАСНЫЙ ОЗИМАЯ ПШЕНИЦА САХАРНАЯ СВЕКЛА ЯЧМЕНЬ ОЗИМАЯ ПШЕНИЦА

ВСПАШКА КОНТРОЛЬ ДЕФЕКАТ 5 т/га ГИПС 5 т/га ДЕФЕКАТ + ГИПС по 2.5 т/га БЕЗОТВАЛЬНОЕ РЫХЛЕНИЕ КОНТРОЛЬ ДЕФЕКАТ 5 т/га ГИПС 5 т/га ДЕФЕКАТ + ГИПС по 2.5 т/га 18.6 4.2 55125 4.5 30.5 3.7 шо 4.1 5359В 4.3 5Б52В 4.5 3.0 5ГОВ9 3.3 55095 3.3 285352 314831 326403 344435 291014 1 318735 328450 346048 180342 193748 194419 200117 180005 191737 192407 197100 1.58 1.62 1.68 1.72 1.62 1.66 1.71 1.76

28118 20.3 30600 20.7 31293 21.9 ЗЗГ07 20.1 50555 22.1 ззют 22.4 33863 23.8 35979 1123В0 34.2

60134 4.6 51570 4.8 64143 4.3 571БТ 4.6 БП70 4.6 Ш70 4.7 Б2В07 126013 36.1

133014 38.7 44098 3.4 15535 3.3

142594 28.9 59Т57 4.0 52555 4.4 57552 4.6 БОШ 4.8 53101

1054В5 32.0 117907 33.8 121Ь39 36.2 1333В2 44098 3.6 5ВТЦ7 3.6 5ВГО7 3.8 50779

В числителе - т/га ; в знаменателе - ИДж/га.

цийсодержащих соединений при безотвальном рыхлении, уровень рентабельности здесь составил 66,7 % . Биоэнергетический анализ показал. что наибольшие затраты энергии наблюдаются при внесении кальцийсодержащих соединений под вспашку. Однако, наиболее приемлемый коэффициент энергии оказывается, во-первых, при безотвальном рыхлении и, во-вторых, на фоне внесения кальцийсодержащих веществ, достигая наибольших значений при использовании дефеката в сочетании с гипсом.

Таким образом,4 применение кальцийсодержащих соединений, особенно смеси гипса и дефеката на чернозёме типичном, является экономически рациональным и экологически целесообразным. Расходы на приобретение, транспортировку и внесение кальцийсодержащих соединений окупаются полностью менее чем за два года, поскольку уже вторая культура (озимая пшеница) даёт прибыль, в нашем случае от 664 тысяч рублей до 793.3 тысяч рублей, а экологический эффект проявляется с момента использования кальцийсодержащих соединений.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Исследования, проведенные в 1991-1995 годах показали высокую .эффективность основного внесения кальцийсодержащих соединенений на чернозёме типичном и различные, в зависимости от выращиваемой сельскохозяйственной культуры, воздействия основных обработок.

1. Глубокая отвальная вспашка оказалась наиболее благоприятной при выращивании сахарной свёклы, а для зерновых культур лучший эффект был получен при безотвальном рыхлении. Исключительно эффективно безотвальное рыхление проявилось при возделывании клевера.

2. Эффективность действия и последействия кальцийсодержащих соединений, в целом высокая, чётко различалась от их формы (сульфат или карбонат кальция). В год действия наименее эффективным оказался дефекат. В последействии эффективность раздельно внесенных гипса и дефеката несколько сближается, а последействие их смеси чётко возрастает. Это отмечается даже на четвёртый год последействия.

3. Использование кальцийсодержащих соединений улучшает качество получаемой с урожаем продукции : увеличивается вес 1000

зёрен озимой пшеницы и ячменя, содержание белка в зерне озимой пшеницы и сахара в корнях сахарной свёклы. При этом, наибольшее увеличение белковости зерна и сахаристости корнеплодов сахарной свёклы отмечено на варианте "гипс + дефекат".

4.Увеличение урожайности и повышение почвенного плодородия обусловлено воздействием кальцийсодержащих соединений на важнейшие агроэкологические показатели чернозема типичного.

5.Под действием кальцийсодержащих соединений снижается гидролитическая кислотность и увеличивается в составе обменно-погла-щённых катионов доля кальция; вей это способствует создании физиологически уравновешенного почвенного раствора и благоприятной экологической обстановки в кррнеобитаемом слое.

6.Под воздействием кальцийсодержащих соединений значительно улучшается питательный режим чернозёма типичного. При внесении гипса, дефёката и их смеси в ризосфере культурных растений значительно увеличивается количество легкогидролизуемого азота, подвижного фосфора и обменного калия .

7.Улучшение питательного режима связано, прежде всего, с резким усилением под действием кальцийсодержащих соединений микробиологической активности чернозёма. Возрастает активность микроорганизмов участвующих в трансформации азотсодержащих органических и минеральных соединений (общее количество микроорганизмов на МПА и КАА) .

8.Более высокая эффективность смеси гипса и дефеката по сравнению с их раздельным внесением объясняется следующим : во-первых, при совместном внесении кальцийсодержащих соединений риле (Са80<). как более растворимая соль кальция подкисляет почвенный раствор, способствуя растворению извести (СаСОз) дефеката, и, таким образом, высвобождению кальция дефеката и других входящих в него соединений; во-вторых, со смесью гипса и дефеката поступает комлекс жизненно важных элементов - азот, фосфор, сера, калий, кальций, магний, микроэлементы; в третьих, резкое повышение микробиологической активности при внесении гипса и дефеката обуславливает мобилизацию азота и фосфора и в целом улучшает экологическое состояние пахатного слоя чернозёма.

9.Использование кальцийсодержащих соединений и особенно их смеси несколько сглаживает отличия в уровнях урожайности сельскохозяйственных культур, вызванные различием основной обработки

чернозёма (вспашка и безотвальное рыхление) .

10. Применение капьцийсодержащих соединений является экономически весьма эффективным /обеспечивая большой чистый доход при высокой рентабельности.

11. Использование капьцийсодержащих соединений, как по вспашке. так и при безотвальном рыхлении обуславливает не просто увеличение урожайности возделываемых культурных растений, но, что особенно важно, улучшает почву как природное тело, определяя направленность почвенных процессов и формируя благоприятный экологический режим при высокой экономической эффективности.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1.Для улучшения экологического состояния чернозёма типичного, повышения почвенного плодородия и урожайности сельскохозяйственных культур вносить под основную обработку 5 т на гектар смеси дефеката и гипса в соотношении 1:1.

2.При возделывании сахарной свёклы использовать глубокую вспашку, а при возделывании зерновых культур - безотвальное рыхление.

По теме диссертации опубликованы следующие работы :

1. Прогноз эволюции плодородия почв и мероприятия по его расширенному воспроизводству.В кн.: Научно Обоснованная Система ведения агропромышленного производства Курской области.- Курск, 1991.- с.140-188 (в соавторстве).

2.Эффективность капьцийсодержащих соединений при различных обработках и поливе // Материалы научно-практической конференции. - Курск. 1995.- с.8-10 (в соавторстве).

3. Влияние кальцийсодержащих соединений и способов основной обработки на урожайность сельскохозяйственных культур // Материалы научно-производственной конференции.- Курск, 1996 (в печати).