Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СУБСТРАТОВ НА ПЛОДОРОДИЕ ДЕРНОВО- ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗЕРНОВОГО И ЗЕРНОТРАВЯНОГО ЗВЕНЬЕВ СЕВООБОРОТА В ВЕРХНЕВОЛЖСКОМ РЕГИОНЕ

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СУБСТРАТОВ НА ПЛОДОРОДИЕ ДЕРНОВО- ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗЕРНОВОГО И ЗЕРНОТРАВЯНОГО ЗВЕНЬЕВ СЕВООБОРОТА В ВЕРХНЕВОЛЖСКОМ РЕГИОНЕ"



На правах рукописи

Лебедев

Николай Валентинович

Влияние различных органических субстратов на плодородие дерново» подзолистых почв и продуктивность зернового н зернотравяного звеньев севооборота в Верхневолжском регионе

Специальность: 06.01.01- Общее земледелие 06.01.04 - Агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени . кандидата сельскохозяйственных наук

На нравах рукописи

Лебедев Николай Валентинович

Влияние различных ор1аннческих субстратов на плодородие дерново-подзолистых почв и продуктивность зернового и зернотравяного звеньев севооборота в Верхневолжском регионе

Специальность: 06.01.01- Общее земледелие 06.01.04 - Агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Диссертационная работа выполнена на кафедре агрохимии и почвоведения ФГОУ НПО «Тверская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

- доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный афоном Российской Федерации Барановский Иван Никитич

- док-гор сельскохозяйственных наук, профессор Кузнецов Павел Николаевич • докгор сельскохозяйственных наук, профессор Парен ко Василий Павлович

- ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт льна»

Зашита состоится июня 2005 года в часов на заседании диссертационного совета К.220.063.01 при ФГОУ ВПО «Тверская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу:

170904, г.Тверь, пос.Сахарово, ул. Василевского, д.7, Тверская ГСХА

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тверской ГСХА

Автореферат разослан «Щ » мая 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук, лоцент Петрова A.A.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Низкая пропусти в ноеть дерново-подзолистых почв во мкоюм связана с ({¿высокий уровнем их плодородия. Трал и и и он по для поддержания бездефицитного баланса [умуса и улучшения питательного режима на таких почвах применяются органические удобрения, острая нехватка которых в последние десятилетия создала благоприятные условия для внедрения в производство их новых видов.

Некоторые из них являются лишь коммерческим продуктом, а другие нуждаются в детальном научном обосновании их применения,

К новым видам органических удобрений относится компост многоцелевого назначения (КМН), коллектив разработчиков которого удостоен Государственной премии РФ в области науки и техники. В то же время, до сих пор имеется ряд невыясненных вопросов, касающихся процессов его превращения в почве и практического применения.

Наряду с собственно органическими удобрениями, важным источником органического вещества и азота служат корневые н лоукосные остатки многолетних трав. В научной литературе роль и значение остатков трав одного

- двух лет пользования рассмотрены достаточно подробно. Иная ситуация складывается с научными работами, описывающими влияние на почвенное плодородие растительных остатков трав более длительного срока пользования {более пяти - шести лет), хотя именно они в настоящее время занимают основную часть посевных площадей в земледелии Верхневолжья,

Недостаточная обоснованность и противоречивые данные о практическом применении КМН, а также отсутствие информации о влиянии остагтков многолетних трав со сроком пользования более шести лет и определило направление наших исследований, в процессе выполнения которых мы ставили следующие цели и задачи.

Цель и задачи исследований. Целью нашей работы было изучение влияния компоста многоцелевого назначения (КМН) и растительных остатков многолетних трав после седьмого года их пользования на плодородие дерново-подзолистых почв (супесчаной и легкосуглинистой) и продуктивность зерновых и зернотравяиых звеньев севооборота.

Для достижения поставленных целей решали следующие задачи:

- изучить химический состав исследуемых видов органических субстратов;

- выявить их действие на микробиологическую активность почв опытных участков;

- исследовать их влияние на режим органического вещества супесчаной и легкосуглинистой почв;

• выявить динамику питательного режима почв мри внесении органических субстратов;

- определить уровень влияния исследуемых субстратов на физические свойства почвы;

- установить их действие на урожайность возделываемых в зерновом и зернотравяиом звеньях севооборота полевых культур;

- определить энергетическую оценку применения органических субстратов при возделывании полевых культур.

Научная новизна. Впервые в полевых опытах в условиях Всрхневолжского региона проведено сравнительное изучение разных доз нового органического компоста - КМН, традиционного торфонавозного компоста (ТНК), соломы и растительных остатков многолетних трав первого и седьмого года пользования на плодородие пахотных дерново-подзолистых почв двух преобладающих разновидностей — супесчаной и легкосуглинистой. Выявлено их влияние на микробиологическую активность почв, динамику и состав органического вешества, определено их действие на уровень питания растений, физические показатели почвы, величину получаемой растениеводческой продукции в звеньях полевого севооборота.

Практическая значимость работы заключается в предложениях производству оптимальных доз КМН и возможности эффективного использования растительных остатков многолетних трав разных годов пользования в качестве источника восполнения плодородия почвы, утраченного в процессе ее сельскохозяйственного использования.

Научно-обоснованные дозы КМН (10-15 т/га) и растительные остатки многолетних трав !-о г.л. позволяют увеличить содержанке в почве органического вещества, подвижных форм элементов питания растений, повысить урожайность культур в зерновом и зернотравяиом звеньях севооборота на 22-56%. Один кг ЫРК, содержащегося в КМН, окупается 9,017,7 кг зерновых единиц. Практические рекомендации, данные в кашей работе, могут найти применение в сельскохозяйственных предприятиях Центрального района НЗ РФ на площади около 500 тысяч га.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на научно-практических конференциях в Тверской государственной сельскохозяйственной академии в 2002, 2003 гг., на научно-прастической конференции в Саню1-Петербургском государственном аграрном университете (2004 г.). По теме диссертации опубликовано три научных статьи, одна находится в печати.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на ] 74 страницах и состоит из введения, б глав, выводов и предложений

производству, 9 приложений. Список литературы состоит из 220 источников, из них 20 иностранных.

Основные положения, выносичые на защиту:

- преимущественное влияние КМН в лозах 10 - 15 т/гаи остатков многолетних трав первого гола пользования на режим органического вещества, активность полезной почвенной микрофлоры и динамику подвижных форм азота, фосфора и калия в дсрново-подзолистых почвах;

- улучшение агрегатного состава и плотности дерново-1 юдзолистых почв под влиянием КМН и растительных остатков многолетних трав;

- повышенная окупаемость питательных веществ, содержащихся в КМН и растительных остатках многолетних трав первого года пользования полученной прибавкой урожая в зерновом н зернотравяном звеньях севооборота;

- улучшение использования биологической энергии в урожае за счет применения компоста многоцелевого назначения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Объекты, методика и условия проведения исследований. Исследования по теме диссертации проводили на двух мелкоделяночных опытах, заложенных в 2001 году. Первый (вегетационно-полевой, опыт 1) разметали на опытном поле Тверской государственной сельскохозяйственной академии, второй (мел-коделяночный, опыт 2) • на опьггном поле Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственного использования мелиорируемых земель (ВНИИМЗ), расположенном в пос. Эммаус Тверской области.

В состав исследуемых органических субстратов входили традиционные органические удобрения — ТНК и солома, новый вид компоста - КМН и растительные остатки многолетних трав (клевер-нгимофеевка) после первого и седьмого года их использования,

В основу схемы опытов положена рекомендация разработчиков КМН о его троекратном преимуществе по сравнению с полномасштабной дозой ТНК (60 т/га). Все варианты с КМН в дозе 20 т/га, ТНК, соломой и растительными остатками многолетних трав выровнены по содержанию азота (N160). За основу брали его количество в указанной дозе КМН, а варианты с ТНК, КМН, соломой - и по углероду.

От максимальной дозы КМН (20 т/га) в схему опыта включили и меньшие значения, составляющие 0,75, 0,50 и 0,25, это соответственно 15, 10 и 5 т/га, а количество остатков многолетних трав брали исходя из их накопления под культурой.

Схема опыта включала следующие варианты:

1- контроль(без удобрений)

2-КМН 20 т/га

3-КМН 15 т/га

4-КМН Ют/га

5- КМН 5 т/га

6- Т11К - эквивалент 20 т/га КМН по азоту и углероду

7- солома в т/га

8-NPK - эквивалент 20 т/га КМН

9-растительные остатки мн. трав I-о года пользования (только на опыте 1)

10-растительные остатки мн. трав 7-о года пользования (только на опыте I) Объекты исследования. ТНК и солому озимой ржи годовой вылежки

брали в учхозе «Сахарове» Тверской ГСХА, КМН для закладки опыта был изготовлен в биоферментаторе опытного хозяйства ВНИИМЗ в соответствии с ТУ 9841-001-0066732-93. Растительные остатки трав состояли преимущественно из массы корневых систем и стерни. Весь растительный материал, включая солому озимой ржи, подвергли измельчению с длиной резки 1,5-2 см.

Повторностъ в опыте 1 пятикратная, размер одной делянки 3 мг, в опыте 2 повторность четырехкратная, размер одной делянки 6 М2. Делянки обоих опытов располагались систематически с шахматным смешением вариантов в ярусе.

На вариантах опыта 1 исследования проводились в зерновом звене полевого севооборота, имеющего следующее чередование культур: ячмень - овес -яровая пшеница, а на опыте 2 в зернотравяном звене севооборота, где последовательно возделывали«.; внко-овес - люпин - озимая рожь. Зерновые культуры убирали на зерно, а вихоовсяиую смесь и люпин — на зеленую массу. Удобрения во всех опытах вносились под первую культуру звена севооборота. Агротехника возделывания культур была общепринятой для региона. Сравнительная характеристика химического состава используемых в опытах органических субстратов. Исследуемые виды органических субстратов существенно различаются по своему составу (табл.1). Больше всего С органического вещества содержалось в ТНК (43,6%), а минимальное количество в растительных остатках многолетних трав 7-о г.п.(33,6%). Содержанке валового азота колебалось огт 1,28 до 2,55%, он преобладал в остатках трав 1 г.п. и КМН. Этот компост оказался богаче по наличию в нем фосфора, а в остатках трав с минимальным сроком пользования было больше калия.

1. Основные характеристики вносимых органических субстратов

Удобрение Влажность, рн Содержится в абсолютно сухом веществе, % C/N

% ш С орг. в-ва N l'Ai кго Зола

ТНК 72,1 5.1 43,6 1,90 1,04 0,90 19,02 22,9

Солома 14,0 - 36,8 1,82 0,95 122 4,01 20,2

КМН 65,1 и 41,7 2,30 1,30 1,20 11.27 18.1

Травм 1 г.п. 80.1 34,3 2.55 0,74 3,10 4.21 13.5

Травм 7 г.п. 78.1 - 33.6 tis 0,72 2.37 4,38 26.2

Фишко-хилшческая характеристика почв. Для проведения исследований были отобраны типичные дня почвенного покрова Центрального района Нечерноземной зоны РФ (подзоны южной тайги) почвы:

- дерново-подзолистая супесчаная на мореном суглинке, ее агрохимическая характеристика (слой 0-20 см): содержание гумуса 2,4%; P2Os 410 и К20 41,4 мг/кг почвьг, рНкс1=4,8 (вегетационно-полевой опыт).

•дсрново-сильноподзолистая легкосуглинистая глееватая на морене, ее агрохимические показатели: содержание гумуса 2,6%; P2Oj 260 и KiO 173,1 мг/кг почвы, pHKct =4,3 (мелкоделяиочный опьгг).

Погодные условия по годам отличались от типичных для Тверской области по температуре и осанкам. Они оказали существенное влияние на формирование урожая возделываемых в звеньях севооборота культур, однако это не отразилось на проведении запланированной в опытах агротехники.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влияние органических субстратов на биологическую активность почвы. Все виды вносимых субстратов увеличили микробиологическую активность дерново-подзолистых почв.

В первый год нх трансформации наибольшее развитие имели почвенные грибы, аммоинфикатары и микроорганизмы использующие минеральный азот. Максимальная численность грибов была в почве вариантов с КМ И в дозах 15 и 20 т/га и соломой (1,0-2,6 тыс.штУг). Большое количество микроорганизмов использующих минеральный азот выявлено на вариантах с КМН в дозе 20 и 15 т/га и ТНК (11-86 млн.штУг), а аммонификаторы лучше всего развивались в почве с КМН. Их количество на каждую внесенную тонну субстрата составило 200-400 тыслггУг почвы, что в 1,5-3 раза превысило этот показатель на варианте с ТНК.

На второй год действия субстратов активировалась жизнедеятельность актиномицетов, наибольшее содержание которых отмечено на варианте с последействием соломы (2200 тыс.игт./г), а максимальная численность целлкхпо-зоразлагающкх микроорганизмов была на вариантах с ТНК и КМН в дозе 20 т/га, соответственно 4,9-5,8 и 6,2-7,9 тыс.шт^г. На этот же период пришелся максимум содержания фосфатмобилизующих микроорганизмов. При внесении ТНК и КМН в дозе 20 т/га их количество составило 20,5-21,9 тыс7г, что почти в два раза превысило данный показатель fia контроле.

Влияние субстратов на содержание и запаси органического вещества. Трансформация всех исследуемых субстратов в год их внесения обеспечила увеличение содержания органического вещества в супесчаной почве. Особенно высоким его накопление было в почве с 24,5 т/га ТНК и 20 т/га КМН (рис.1),

превысив исходные пока:1аггедн соответственно 1Ш 0,22 и 0,14%, а минимальным - на фоне запаханных остатков трав 7-о г. п. (0,03%).

Максимальное количество С органического вещества в опыте 2 находилось в почве делянок с ТНК (1,95%) н КМН в дозах 15-20 т/га (1,87-1,82%), а прибавка его по отношению к контролю оказалось почти в 2 раза выше, чем в супесчаной почве (рис.2).

шт осень £002 г. -Исходная почва

i

Рнс. 1. П лип кие органических субстратов р,к Плганис органнческих субстретов на

на содержание С органического встоа в па- с ^^^ ^^ в ш_

хотном слое дерново-подзолистой супесчаной „__,*,„_____ *________________,,_________

, .. v„, хотном слоедерново-исдоол истой лсгкосуг-гючвы (опыт I), в %

л инистой почвы (опыт 2), о %

Исходные запасы органического вещества в супесчаной почве опьгга 1 оценивались в 38,6 т/га, а в легкосуглинистой в 45,8 т/га (рис. 3 и 4).

ишоцши

i I

í s s ; г

i i I И 1

СЭ осень 2002 г, О осень 2003 г □ «сходная ночпа

i i

0 0Е1У SyUB

г I 5 • | з

i I i ¡ j I

S i

I

Рис. 3, Влияние исследуемых субстратов на запасы С органического вещества в супесчаной почве, т/га

Наибольшего накопления его массь дополнительно сформировавшего 4 т/га в

Рис, 4. Влияние исследуемых субстратов на запасы С органического вещества в легкосугдинистоП почве, т/га | удалось достичь при внесении ТНК первый и 5,7 т/га во второй год в су-

песчаной и соответственно 4,К и 6,6 т/га в легкосуглинистой почве. Из других субстратов наиболее близким по этому показателю оказался КМИ, внесенный в дозе 20 т/га, в вариантах с которым накопление перегноя также заметно варьировало по голам и почвенным разновидностям (2,9 и 3,4 в супесчаной, 3,7 и 4,4 т/га в легкосуглинистой). Остальные лозы КМН, равно как и другие субстраты, обеспечили меньшие темпы формирования органической части почвы.

На фоне КМН (опыт I) прибавка органического вещества от I т его физической массы на конец второго года разложения составила 120-282 кг, от каждой тонны ТНК - 234 кг, но самой высокой оказалась на фоне запаханной соломы. Растительные остатки трав 1-о г.п. способствовали образованию 213 кг перегноя в первый год их действия и 190 кг во второй.

Аналогично супесчаной почве, оказалась прибавка перегноя от единицы массы органических субстратов и в легкосуглинистой почве.

Влияние органических субстратов на изменение состава органического вещества дсрново-подзолисть1х почв. Исходный состав перегноя почв опытных участков имел гуматпо-фульватный тип, отношение ГК/ФК составляло: 0,81 в супесчаной и 0,82 в легкосуглиннстой почве. На 1уминовые кислоты (ГК) в составе органического вещества приходилось 33,5 в супесчаной и 29,9% в легкосуглинистой почве, а на фульвокислоты (ФК) соответственно 41,6 и 36,5%.

Все органические субстраты увеличили в составе перегноя содержание ГК, особенно их первой фракции. Наибольшее количество их выявлено при внесении ТНК и 15-20 т/га КМН (37,2-38,6% в супесчаной и 33,5-36,3% в легкосуглинистой почве). Наблюдалась динамика и в изменении содержания ФК. Больше всего их обнаружено на вариантах с 10 т/га КМН (44,2%) и ЯРК (42,2%). Результатом изменения содержания ГК и ФК стало расширение их отношения, особенно возросшее в почве делянок с КМН в дозах 20 и 15 т/га, ТНК и растительными остатками трав 1 г.п. (0,94-0,95) в супесчаной и с КМН в дозах 20 и 15 т/га, ТНК (0,94-0,99) в легкосуглинистой почве.

На второй год трансформации органических субстратов в супесчаной почве содержание ГК уменьшилось на 1,1-1,3%, а количество ФК осталось на уровне 2002 г. Соотношение ПС/ФК снизилось до 0,90-0,93. Схожие процессы наблюдались и в легкосуглинистой почве, где отношение ГК/ФК было в пределах 0,940,98.

Следует отметить влияние, оказанное КМН на количество негидролизуемо-го остатка в составе перегноя супесчаной почвы, выразившееся в уменьшении его содержания, В меньшей степени это проходило в составе органического вещества легкосуглинистой почвы, что связано с наличием в ней большего количества глинистых частиц, способствующих более прочному закреплению негидро-лиэуемого остатка минеральной частью почвы.

Влияние органыческих субстратов на баланс органического вещества в пахотном сдое дерново-подзолистых поча. Все органические субстраты в первый год их трансформации обеспечили дополнительное накопление перегноя в супесчаной почве от 0,86 до 5,76 т/га и ог 1,44 до 6,62 т/га в легкосуглинистой, причем в наибольшей степени этому способствовали ТНК и КМН в дозе 20 т/га.

lia второй год разложения исследуемых материалов запасы его в почве снизились. Исключением стал вариант с ТНК на супесчаной почве, где запасы органического вещества возросли по отношению к первому году его действия.

Внесение в почву 20 т/га КМН и ТНК в первый год их трансформации привело к дополнительному образованию ГК, составившему соответственно 3,33 и 3,91 т/га в супесчаной, 0,70 и 1,27 т/га в легкосуглинистой почве. Действие остальных субстратов на образование ГК оказалось менее заметным, а в опыте 2 на ряде вариантов (КМН в лозах 10 и 15 т/га, солома) было выявлено превышение их минерализации над накоплением. В год последействия органических субстратов на всех вариантах опытов, за исключением КМН в дозах 10 и 15 т/га, дополнительное формирование ГК в супесчаной почве составило 0,77 и 3,75 т/га и в легкосуглинистой - 0,34 и 3,18 т/га.

Все исследуемые органические удобрения, за исключением остатков многолетних трав l-o, 7-о г.п. и КМП в дозе 5 т/га, в год внесения их в почву способствовали накоплению ФК в супесчаной почве (0,16-1,98 т/га). В почве опыта 2, дополнительного образования ФК не установлено, за исключением варианта с 5 т/га КМН, где их превышение к расчетному уровню достигло 0,9 т/га. Но уже на второй год действия органических субстратов положительный баланс ФК был на всех вариантах опытов. Наибольшим он оказался в супесчаной почве с ТИК (1,40 т/га) и КМН в дозе 10 т/га (1,04 т/га). В легкосуглинистой почве максимальное накопление ФК выявлено в вариантах с КМН в дозах 15 и 20 т/га (1,36-1,40 т/га ФК).

В опыте 1 на фоне органических субстратов, в конце второго года их разложения, в почве наблюдалась минерализация негидролюуемого остатка. Дополнительное формирование его установлено лишь в вариантах с соломой (0,49 т/га).

В легкосуглинистой почве все органические удобрения в первый год их трансформации обеспечили дополнительное образование негидролизуемых остатков, но уже на второй год их баланс оказался отрицательным.

Влияние органических субстратов на динмвку питательного режима дерново-подзолистых почв. Исходное количество аммиачного и нитратного азота на момент закладки опытов (весна 2002 г.) составляло соответственно 5,4 и 6,5 м г/кг почвы в опыте 1; 6,5 м 12,3 мг/кг почвы s опыте 2, содержание подвижного фосфора в обоих опытах было очень высокое (410 и 260 мг/кг почвы), а обменного калия в опыте 1 низкое и в опыте 2 высокое.

Все вилы исследуемых субстратов обеспечили возрастание указанных выше форм азота. Максимальное количество данной формы азота отмечалось в легкосуглинистой почве в 2003 г. на вариантах с ТНК (31,91 мг^кг), соломой и КМН в дозах ниже 15 т/га (26,10-27,55 мг/кг почвы), что соответственно сказалось и на содержании его нитратной формы (10,3-11,7 мг/кг почвы).

В 2004 году на ряде вариантов количество аммиачного азота превышало содержание нитратов в 2,5-5,9 раза, что связано с переувлажнением почвы.

Преимущественное влияние на увеличение в почве опытных участков нитратного азота, из органических субстратов, оказали КМН в дозе 20 т/га и ТНК.

-Кокгрогъ .......КМН 10 Яга

.*- Сипо«а&2т/га * Травы 1 г.п. Рис. 5. Динамика N-N1в дерново-подзолистой супесчаной почве, опыт 1,2002-2004 гг.

-- — ..КМН гот/га

— — К16№0ОКВ4

Рис. 6. Динамика N-N1V в дерново-нодэшшетой легкосуглтгастон почве, опыт 2, 2002-2004 гг.

Содержание подвижного фосфора в почве опытных участков имело заметную динамику как по годам, так и по периодам определения. Меньше всего Рг05 выявлено в сухом 2002 г. и гораздо больше в сырых 2003 и 2004 годах, причем максимальное количество находилось в делянах с КМН в дозе 20 т/га (рис. 7, 8).

КвН

-•П--ТНКЛ.)Т/Г1

--.--кмнго.*-.

....... М№0Г!»(;«4

Рис. 7. Динамика подвижного фосфора в дерновммшзолистой супесчаной почве, опыт 1, 2002-2004 гг.

< > к I 1 е I

■-—- Ким-|>о.-ж - —— - КМН ГС т.**

- - * .-1СМИ И т/г* ...*... КМН

Рис. Динамика подвижного фосфора в лерново-нодзолистой легкоеуглин истой почве, опыт 2,2002-2004 гг.

В супесчаной почве опыта 1 на фоне КМ 11 в доза* 20 и 10 т/га количество фосфатов достигало 325,0 и 642,3 мг/кг почвы соответственно. На этом опыте выявлен положительный эффект и от запашки растительных остатков многолетних трав, особенно 1-го гола пользования.

В конце третьего года разложения остатков трав 1-го г.п., содержание подвижного фосфора повысилось в среднем в 1,17-1,26 раза больше, чем на контроле (39,5 мг/100 г почвы). Эффект от этого приема позволил увеличить его содержание в большей степени, чем внесение КМН в дозе 5 т/га.

Существенную прибавку фосфатов в легкосуглинистой почве обеспечил КМН, особенно внесенный в повышенных дозах. Ввиду повышенной биологической активности этого компоста, уже в июне 2002 года на фоне его доз 15 и 20 т/га, количество подвижного фосфора превышало контрольный вариант на 426,0 и 455,0 мг/кг почвы. Больше всего его было в почве с КМН в дозах 20 И 15 т/га

Динамика изменения содержания обменного калия в дерново-подзолистой супесчаной и легкосуглинистой почве имела тенденцию к сезонному снижению, начиная с весны к осени (рис. 9,10).

Как и следовало ожидать, все виды удобрений на бедной калием супесчаной почве вызвали увеличение количества его обменных форм. Больше всего он содержался в почве с ТНК, равнозначной по азоту дозой КМН, соломой и травами 1-го года пользования (56,7-89,8 мг/кг почвы).

На легких почвах, в отличие от легкосуглинистых, на протяжении первых двух лет исследований наблюдалось устойчивое повышение данного элемента питания. Если в легкосуглинистой почве даже на фоне самой высокой дозы

К12 »ТМ Н« И.О> ОТ« «4«! 1ГН 1«*4

-Контроль - -*— КМ11т'га

• КМ1? ]0тгга - —Трйвы I гл.

Кджфоль - -и- • Т) К 24.5 г/т

--—ШН20^г» ••■*•■ КШГООКМ

Рис. 9. Динамика обменного калия в дер]юно- Рис. 10. Динамика обменного калия в пол зол истой супесчаной почве, опыт 1, 2002- дерново-лодзолистой ды хоеуглинистсй 2004 гг. почве, опыт 2,2002-2004 гг.

КМН прибавка калия по отношению к контролю по годам составляла 24,0-33,0 мг/кг почвы, то в супесчаной 37,0-67,0 мг/кг почвы.

Все остальные органические субстраты позволили устойчиво повысить содержание КгО в пахотном слое почвы по сравнению с контролем. Наибольшую прибавку его обменной формы на протяжении двух лет обеспечило внесение в почву КМИ в дозах 20-10 т/га. Из сравнительного влияния остатков многолетних трав, преимущественное накопление калия происходило на фоне 1-о года их использования, что связано с более высоким содержанием в их составе данного зле мента.

Влияние удобрений и растительных остатков на агрегатный состав почвы. На момент закладки опыта 1 (весна 2002 г.), структурное состояние почвы оценивалось как неудовлетворительное, коэффициент структурности составил 0,99.

К осени 2002 г. уменьшение распыленной части почвы наблюдалось в вариантах с КМН в лозах 20 и 15 т/га, соломой и запаханной массой остатков многолетних трав 1-о т.п. В результате Кст возрос с 1,02 до 1,151,23. В 2003 г. он снизился, прежде всего на тех вариантах, на которых в предыдущем году имел максимальное значение (КМН 15 т/га, травы 1-о г л.), а ТНК повысил Кст с 0,97 до 1,22.

На вариантах, где структура улучшилась, это произошло, в основном, за счет увеличения количества зернистых элементов (размер 0,5-0,25 мм) и частнц от 1 до 3 мм (рис.12).

Рис. 11. Дниамика юмеиеаия коэффициента структурности Кст в дерноно-поддал истой супесчаной почве. 2002-2004 гг.

iliillí

О Су чае просе ивэдте

i i i i i Í a ¡ : i s i • Í : f a ; ;

i i i i | Ig 11 1 i I з 2 * j I * I

i

У

11

¡ ; ; ;

j i ;

í i M11 и

□ Moiqwe просеивание*-*

а) б) в)

Рис.12. Сравнительное влияние органических cyCíceparoe на содержаний агрегатов менее 0,25 мм, опыт 1,%, где а-осень 2002 г., 6-осень 2003 г., в - осень 2004 г.

Однако поддержать его в 2004 году удалось только на фоне пролонгированного действия 20 т/га КМП и трав 1-о т.п. (41,0% водопрочных структур).

В почве вариантов с КМН в дозах от 5 до 15 т/га, после первого года их разложения, нами была выявлена минерализация новообразованных гумусовых веществ, которые, как известно, являются основным клеящим веществом при образовании водопрочных почвенных структур.

По-видимому, это и привело к разрушению большого количества водопрочных агрегатов в последующие годы. Подтверждает данный тезис И коррелятивная зависимость между содержанием водопрочных агрегатов диаметром <0,25 мм н первой фракцией ГК.

В 2002г. значение коэффициента корреляции (г), характеризующее отношение связи между агрегатным составом и углеродом ГК, составляло 0,20, а относительно фракции 1 ГК - 0,35, что указывает на отсутствие значимой зависимости между рассмотренными величинами.

На второй год (2003 г.) трансформации субстратов эта зависимость повысилась соответственно до 0,72 и 0,68, что характеризует ее как высокую от-ноогтельно гуминовых кислот и их первой фракции.

Влияние на плотность. Все исследуемые органические субстраты оказали разуплотняющее влияние на пахотный слой почвы. В 2002 Г. наибольшее снижение плотности супесчаной почвы наблюдалось на делянках с ТНК и КМН в дозах 15-20 т/га (1,19 и 1,20 г/см3 супесчаной и 1,06 г/см3 легкосуглиинстой почвы). По сравнению с контролем (1,28 г/см5 в опыте 1 и 1,15 г/см3 в опыте 2) снижение составило свыше 6%. В год последействия органических субстратов (2003 г.), высокое разуплотняющее действие отмечалось и на вариантах с соломой и ТНК.

На третий год трансформации удобрений в супесчаной почве, на всех удобренных вариантах, даже при использовании ЫРК, средняя плотность Апах была на 0,08-0,05 г/см3 ниже, чем на контроле. Минимальное значение отмечалось на вариантах с КМН в дозах 10-20 т/га, ТНК и остатками трав 1 г.п. (1,171 ДО г/см3 ). Как и в предыдущие годы, верхний слой (0-10 см) на всех вариантах имел гораздо меньшую плотность, чем нижний (10-20 см).

В легкосуглинистой почве наибольшее разуплотняющее влияние проявил КМН. Даже минимальная доза его вызвала такое же снижение плотности почвы, как и более высокая доза соломы.

Влияние органических субстратов на урожайность палевых культур. Характерной особенностью супесчаной почвы опыта 1 был невысокий уровень ее потенциального и эффективного плодородия, что, наравне С неблагоприятными агроклиматическими условиями, оказало негативное влияние на формирование урожая.

В целом за три года проведения опыта, наибольшая прибавка урожая получена от применения КМН в дозах 10-20 т/га и ТНК, превысившая контрольные делянки на 35-56%. Одинаковой, но более низкой она оказалась на делянках с ЫРК и остатками трав 1-о т.п., а минимальной при использовании соломы (табл. 2).

2. Урожайность возделываемых на опыте 1 культур, кг/ма

Вариант Зе рновыеединицы В среднем заЗ года ± к контролю в среднем за 3 юла

ячмень 2002 г. овес 2003 г. яровая пшеница 2004 г.

1. Контроль 0.119 0,165 0,189 0,147 -

2. КМН 20 т/га 0,260 0,245 0,235 0,230 0,083

З.КМН 15 т/га 0,258 0.226 0,228 0,222 0,075

4. КМН Ют/га 0.226 0,200 0,211 0,199 0,052

5. КМН 5 т/га 0,170 0Л86 0,171 0,163 0.016

6. ТНК 24.5 т/га 0,166 0,257 0,248 0,207 0,060

7. Солома 8,2 т/га 0,135 0,169 0,195 0,155 0,00В

8. ИцаРроКзд 0,218 0,171 0,191 0,182 0,035

9. Травы 1 г.п. 0,150 0,216 0,227 ОЛЮ 0,036

] 0. Травы 7 г. п. 0,154 0,187 0,213 0,172 0,025

НСР0.05 0.021 0,039 0,024 -

На опыте 2 возделывалось звено севооборота, состоящее из вико-овсяной смеси и люпина, убираемых на зеленую массу и озимой ржи на зерно (табл. 3).

кг/м

Зеленая масса Зсрн.ед, В среднем за ± к контролю в

Вариант вико-овес люпин 01. рожь 3 года. среднем за 3

2002 г. 2003 г. 2004 г. зерн.ед. гола

1. Контроль 1,547 2,083 0,264 0,292 0

2. КМН 20 т/га 2.042 2,583 0,3X1 0,386 0,094

3. КМИ 15 т/га 1.982 2,468 0.376 0,374 0,082

4. КМН 1 От/га 1,805 2.417 0,360 0,357 0,065

5, КМН 5 т/га 1,772 2.401 0.320 0,341 0,049

6. ТНК 24.5 т/га 1,763 2,245 0,410 0,361 0,069

7. Содома 8.2 т/га 1,682 2.306 0,297 0,324 0,032

8. Ы|«|РиК84 1,794 2,333 0,319 0L338 0.046

НСР0.05 0,429 0.29 0,078 - -

Аналогично опыту 1, самую высокую прибавку урожайности обеспечили три верхние дозы КМН {10-20 т/га) и ТНК, от 22 до 32%. Менее выраженное значение ее в этом опыте, по сравнению с супесчаной почвой, связано с более высоким уровнем эффективного плодородия, что способствовало получению относительного высокого урожая на ко этроле и наличия в звене севооборота двух кормовых культур.

Эффективность ТНК оказалась на уровне КМН в дозе 10 т/га, а минимальная прибавка урожая отмечена на фоне соломы (4 0,032 кг/м2 зерн.ед,), или 10,9%.

Использование соломы озимой ржи, как и наименьшей дозы КМН (5 т/га), не позволило получить статистически доказанной прибавки урожая.

Окупаемость питател ьпик веществ органических удобрений и растительных остатков полученной прибавкой урожая. Оку паемость I т физической массы исследуемых субстратов дополнительно полученной продукцией колебалась в пределах 10 - 135 кг зерн. ед., хотя, в основном эти показатели находились в пределах 24-52 кг на тонну субстрата, что свидетельствует об их относительно невысокой эффективности. Близкие к нормативу показатели отмечены на вариантах с КМН в дозах 10-15 т/га (50-53 кг. зерн. «я. на 1 т органической массы) в опыте I, а на легкосуглинистой почве на делянках с КМН в дозе 5 т/га окупаемость составила 98 кг зерн. ед Выше традиционных органических удобрений было действие остатков многолетних трав 1~о и 7-о годов пользования (34 и 21 кг зерн. ед. соответственно). Самая низкая окупаемость 1 тонны физической массы соломы (10 кг зерн.ед.) получена в опыте 1, тогда как в опыте 2 она превысила окупаемость ТНК в 4 раза.

Наиболее высокая окупаемость действующего вещества МРК органических субстратов на обеих разновидностях почв имела место на вариантах с КМН в дозе 10 и 15 т/га на супесчаной почве (9,3 и 9,0 кг зерн, ед. соответственно) и КМН 5-10 т/га на легком суглинке (17,7 и 11,7 кг зерн. ед. соответственно). Примерно на уровне окупаемости ТНК оказалась и оплата 1 кг содержащихся в растительных остатках многолетних трав 1-о года пользования.

Наиболее эффективным с точки зрения окупаемости, как единицы физической массы, так и содержащихся в нем №К, дополнительно полученной продукцией, оказался КМН в дозе 10 т/га. Окупаемость соломы но этим показателям была наименьшей, что свидетельствует о ее невысокой удобрительной ценности в принятых звеньях севооборота.

Энергетическая оценка применения разных видов органических субстратов. Об эффективности применения отдельных органических субстратов в звеньях полевого севооборота можно судить по их биоэнергетическому коэффициенту. На супесчаной почве максимальные затраты энергии сформировались при использовании 24,5 т/га ТНК, большая часть которых связана с транспортировкой и внесением повышенной массы субстрата (26,1% от общих затрат). Высокими оказались затраты энергии и на варианте с соломой (917 МДж/ц зери.сд.).

Гораздо ниже оказались затраты энергии на формирование урожая на делянках с КМН в дозе ) 5 т/га и растительными остатками.

В опыте 2 на 1 и зерн. ед. приходилось в среднем 362,0-394,3 МДж энергии, что в 2,3 раза меньше, чем при возделывании зерновых культур. Как и в опыте 1, наиболее затратным было использование ТНК и соломы, а лучшие результаты получены при заделке КМН в дозах 10 и 15 т/га (на 19,7 МДж/'ц зерн.ед. ниже, чем на контроле).

4, Биоэнергетическая эффективность применения органических субстра' тов на дерново-подзолистых почвах, в среднем за 2002-2004 гг.

Псидоагелк Z ё л 1 £ 3 а * ГЦ Р*» * 1 £ 31 £ н X v> ТНК Н,5 г/гз ч 1« 53 г£ у. Е l С 2 в а ^

Получено энергии с продукцией МДж/г» 1 167.9 168,6 176,2 174.8 164.2 145.9 147.) 144.6 188.9 П7,7

2 213,1 199,5 203.1 206.9 207.7 ISO, 6 204,7 218,2 - -

Бмоэморггшческый моффюшенг (Кб.?.) 1 17 1.9 1,9 1,9 1,7 1.3 1.6 1.6 1.9 1.8

2 2.3 I.* 2,4 2.4 2,4 2.4 2,3 2.4 - -

"Затраты ишфлги ия формирование продукции, МДж/и зернен. 1 791,4 751.6 717,4 728,6 736,4 1002,2 917 »67.1 711,8 743,8

2 386,4 372,4 366.4 366.7 376,6 394,1 387,8 362 - •

В целом выполненный расчет показал, что более высокий уровень биоэнергетической эффективности получен при использовании КМН, растительных остатков многолетних трав 1-го года пользования и ТНК.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. В земледелии Центрального Нечерноземья на дерново-подзолистые почвы приходится около 83% от общей площади пахотных земель, большинству из них присуще пониженное содержание гумуса, его фульватный или гуматно-фульватный характер, невысокое содержание подвижных форм элементов питания, маломощный перегнойный горизонт, характеризующийся неблагоприятными водно-физическими свойствами. Для повышения существующего уровня их плодородия и продуктивности палевых севооборотов, следует применять как традиционные органические удобрения, так и новый вид их - компост многоцелевого назначения (КМН) в дозах от 10 до 15 тЛа, а также растительные остатки многолетних трав после первого года пользования.

2. Торфонавозный компост (ТНК), компост многоцелевого назначения (КМН), солома и растительные остаггки многолетних трав заметно отличаются по своему составу. Из органических удобрений более высокое содержание органического вешества характерно для ТИК, а КМН превосходит его по колнче-

ству азота, фосфора к калия, в нем ужо соотношение С:И. Солома озимой ржи головой вылежки по содержанию азота и калия уступает растительным остаткам многолетних трав.

3. Все виды органических субстратов усиливают биологическую активность дерново-подзол истых почв. На их фоне в пахотном слое возрастает количество основных групп микроорганизмов. При остром недостатке влаги в первый год трансформации органических субстратов наибольшее развитие получили почвенные грибы и микроорганизмы, использующие минеральный азот. На второй год увеличила свое развитие цел люлозоразлагаюшая флора, фосфатмобилизую-щие микроорганизмы и аммонификаторы. Преобладающее развитие почвенных микроорганизмов имело место на делянках с более высокими дозами КМН (15 и 20 т/га) и ТНК, а целлюлозоразлагающих микроорганизмов и в почве делянок с соломой.

4. Все исследуемые органические субстраты обеспечивают возрастание в дерново-подзолистых почвах С органического вещества. Более заметная прибавка его происходит в легкосуглинистой разновидности, по сравнению с супесчаной. В сравнительном отношении максимальное увеличение органического вещества обеспечивается внесением ТНК и КМН в дозах 15 и 20 т/га. В почве с растительными остатками многолетних трав содержание углерода органического вещества было таким же, как и на делянках с КМН в дозе 15 т/га. Минимальная прибавка получена от внесения КМН в дозе 5 т/га и запашки остатков многолетних трав 7-о г.п. Каждая тонна физической массы КМН позволила дополнительно сформировать в почве от 157 до 199 кг органического вещества в супесчаной почве и от 173 до 259 кг в лсгкосу глин истой. Окупаемость единицы массы ТНК дополнительным образованием в почве перегноя оказалось на уровне КМН. а у соломы и растительных остатков трав 1-о г.п. была несколько ниже,

5. Все органические субстраты положительно влияют на состав органического вещества почвы. В ней увеличивается количество ПС, особенно их первой фракции, слабо связанной с минеральной частью почвы, и происходит относительное снижение ФК- В результате расширяется отношение ГК:ФК, наиболее заметное в почве делянок с КМН в дозе 15 и 20 т/га, ТНК и растительными остатками трав 1-о г.п. в супесчаной почве с 0,80 на контроле, до 0,87-0,93.

6. Внесенные в почвы органические субстраты существенно изменяли их питательный режим. Наибольшее содержание подвижных форм аммиачного и нитратного азота отмечено в почвах с внесенными КМН в дозах 15-20 т/га, ТНК и растительными остатками трав 1-о г.п. Большее количество фосфора и калия наблюдалось в почве с КМН в дозе 20 т/га. Следует отмстить, что в легкосуг-

линистой почве подвижных форм эгих элементов питания содержалось и а 1225 % больше, чем в супесчаной.

7. Органические удобрения и остатки многолетних трав заметно улучшают физические свойства пахотных дер но во-подзол истых почв. На фоне КМН в дозах 10-20 т/га и пожнивпо-корневых остатков трав 1 г.п. в конце первого года их действия, коэффициент структурности супесчаной почвы повысился на 0,14 - 0,21. На удобренных вариантах происходило формирование иеннмх с агрономической точки зрения почвенных ацетатов диаметром от 1 до 3 мм. В последующий период агрегатный состав почвы приобретает тенденцию к возвращению в исходное состояние,

8. Органические субстраты заметно снижают плотность пахотных дерново-подзолистых почв. На третий год их трансформации она была ниже контрольных вариантов на 0,05-0,08 в супесчаной и на 0,04-0,14 г/см5 в лепсосуглинистой почве. Наибольшее разуплотняющее действие оказали КМН в дозах 10-20 т/га, ТНК и остатки трав 1-о г.п. На всех вариантах плотность верхнего (0-10 см) слоя была на 0,02-0,20 г/см1 ниже, по сравнению с нижним (10-20 см) слоем.

9. Наиболее высокую прибавку урожая возделываемых в зерновом и зерно-травяном звеньях севооборота культур, от равновеликих по азоту доз исследуемых субстратов, обеспечили КМН в дозах 15 и 20 т/га и ТНК, составив в среднем за три года 0,230-0,207 кг/м1 зерн. ед. в опыте 1 и 0,386-0,361 кг/м1 в опыте 2, а запаханные остатки многолетних трав оказались равноценны действию КМН в дозах 5-10 т/га.

10. Самая высокая окупаемость 1 кг ЫРК за 3 года действия субстратов была отмечена на делянках с КМН в дозах 10 и 15 т/га (9,3-9 кгзерн.ед. на супесчаной и 11,7 - 17,7 кг на легкосуглинистой почве). Окупаемость других субстратов оказалось в 1,5 -4 раза ниже.

11. В почве с органическими субстратами, максимальное количество энергии, накопленной урожаем, содержалось в продукции полученной с применением КМН в дозах от 5 до 15 т/га, остатками многолетних трав и на фоне соломы (174,8 - 218,2 МДж/га). Биоэнергетическая эффективность на делянках с КМН в дозах от 10 до 20 т/га и растительными остатками трав 1-0 г.п. в опыте 1 (1,9) н при использовании всех доз КМН н ТНК в опыте 2 (2,4). С учетом затрат энергии на формирование урожая, наиболее выгодным следует считать применение на дерново-подзолистых почвах КМН в дозах от 10 до 15 т/га н растительных остатков многолетних трав 1-о г.п.

Предложения производству

Для поддержания плодородия пахотных дерново-подзолистых супесчаных и легкосуглинистых почв в зерном и зернотравяпом звеньях полевых севооборотов целесообразно вносить в качестве органического удобрения КМН в дозах от 10 - 15 т/га, а также запахивать в почву растительные остатки многолетних трав 1-о г.п. Это позволяет значительно улучшить режим органического вещества почвы, способствует формированию водопрочных агрегатов и улучшает ее микробиологическое состояние. На их фойе урожайность в зерновом звене севооборота па супесчаной почве повышена на 51%, а в зернотравяном на легкосу глин истой почве на 28%.

Список опубликованных работ

1. М.И, Перевалов, Н.В. Лебедев, Д.В. Ларин, А.Е. Шутов. Влияние удобрений на изменение агрофизических свойств почвы и урожайность сельскохозяйственных культур // Студенческая наука - возрождению села Верхневолжья: Сб.научлрудов. -Тверь: ТГСХА, 2002.- С. 36-38.

2. М.И. Перевалов, И.В. Лебедев. Влияние КМН и других видов органических субстратов на питательный режим дерново-подзолистых почв // Проблемы социально-экономического развития села Тверской обл. : Сб.науч. трудов. -Тверь: ТГСХА. -2003. -С.80-82

3. И.Н. Барановский, Н.В. Лебедев. Влияние традиционных органических удобрений и КМН на питательный режим и продуктивность дерново-подзолистой почвы // Гумус и почвообразование. Сб.науч.трудов. -С.-Пб., -2004 г. -С. 109-112.

Подписано в печать 11.04.2005 г. Объем 1,25 уч.-изял. Тираж 100 экз. Заказ № 123 ООО «Софий» г. Тверь, ул. Вагжанова, д. 15, оф. 613 Лицензия на полиграфическую деятельность ПДЦ № 74-71

#1 069 8