Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние соломы и диспергирования почвенных частиц на плодородие и продуктивность каштановой почвы Бурятии

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние соломы и диспергирования почвенных частиц на плодородие и продуктивность каштановой почвы Бурятии"

На правах рукописи

с/

<и

005017156

Галсанова Бальжан Жаргаловна

Влияние соломы и диспергирования почвенных частиц на плодородие и продуктивность каштановой почвы Бурятии

Специальность 06.01.01 — общее земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 ош

Улан-Удэ-2012

005017156

Диссертационная работа выполнена на кафедре общего земледелия Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова»

Научный руководитель:

заслуженный работник сельского хозяйства Российской Федерации, доктор сельскохозяйственных наук, профессор БГСХА им.В.Р. Филиппова

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор БГСХА им. В.Р. Филиппова

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник ГНУ «Бурятский НИИСХ» Россельхозакадемии

Батудаев Антон Прокопьевич

Бутуханов Анатолий Богомолович

Гаркушева Наталья Михайловна

Ведущая организация: ФГБУН «Институт общей и экспериментальной биологии» СО РАН

Зашита состоится 29 мая 2012 г. в 10ш ч. на заседании диссертационного совета Д 220.006.03 при ФГБОУ ВПО «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова» по адресу: 670034, г. Улан-Удэ, ул. Пушкина, 8,тел./факс (3012)44-21-33.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Бурятской ГСХА им. В.Р. Филиппова.

Автореферат разослан «¿6» апреля 2012 г и размещен на официальном сайте ФГБОУ ВПО «Бурятская ГСХА им. В.Р. Филиппова» www.bgsha.ru и в сети Интернет на официальном сайте ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации www.vak.ed.gov.ru

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью предприятия, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета, г

кандидат биологических наук, профессор /Пу Г^О/ Т.М. Корсунова

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Усиление антропогенной деградации почвенного покрова в настоящее время и прогнозируемая активация этого негативного явления в будущем заставляет по-иному осмыслить опыт прошлых лет. В этом аспекте проблема использования различных приемов для восстановления почвенного плодородия становится весьма актуальной, так как сохранение и улучшение почвенного плодородия является необходимым условием стабильного развития сельскохозяйственного производства. И здесь достаточное внимание должно отводиться использованию мелиоративных приемов, направленных на повышение содержания органического вещества в почве, улучшению ее структурно-агрегатного состояния, оптимизацию водного, теплового и питательного режимов почвы.

В современном земледелии Республики Бурятия изучены и используются разные приемы, направленные на сохранение и повышение почвенного плодородия. Однако до настоящего времени мало проведено исследований по изучению соломы как органического удобрения и не полно изучена эффективность диспергирования почвы как способа повышения плодородия малогумусной каштановой почвы.

Цель исследований - изучить влияние соломы, совместного её внесения с азотным удобрением и диспергированных почвенных частиц на плодородие и продуктивность малогумусной каштановой почвы Бурятии.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- установить влияние соломы и совместного её внесения с азотным удобрением на структурно-агрегатный состав, динамику влажности и пищевой режим почвы;

- определить влияние соломы и совместного её внесения с азотным удобрением на целлюлозоразрушающую активность и гумусное состояние почвы;

- выявить воздействие соломы и совместного её внесения с азотным удобрением на урожайность зерновых культур;

- изучить последействие диспергированных почвенных частиц на урожайность сельскохозяйственных культур на каштановой почве.

Защищаемые положения:

- совместное внесение соломы с азотным удобрением повышает плодородие малогумусной каштановой почвы;

- внесение соломы совместно с азотным удобрением повышает урожайность культур и продуктивность севооборота;

- диспергирование почвенных частиц оказывает положительное последействие и повышает продуктивность каштановой почвы.

Научная новизна. Впервые в богарных условиях сухостепной зоны Бурятии изучено влияние соломы на плодородие и продуктивность ма-логумусной каштановой почвы. Получены новые научные данные о влиянии диспергирования на показатели плодородия и продуктивности почвы за 2 ротации 4-х польного зернопарового севооборота.

Практическая значимость. Материалы исследований могут быть использованы при дальнейшем совершенствовании системы земледелия республики, направленном на биологизацию сельскохозяйственного производства.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на международных (Улан-Удэ, 2009; Улаан-Баа-тар, 2010), региональных (Кемерово, 2007; Иркутск, 2008; Барнаул, 2012) научно-практических конференциях и на заседаниях кафедры общего земледелия Бурятской ГСХА им. В.Р.Филиппова в 2009-2011 гг.

Вклад автора. Автор принимала участие в разработке программы исследований, проводила полевые, камеральные и аналитические работы, математическую обработку и интерпретацию материала, подготовку и публикацию основных положений диссертации.

"Публикации. Основные положения диссертации изложены в 6 печатных работах, 1 из которых в издании из списка ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертация представляет собой рукопись, изложенную на 156 страницах основного компьютерного текста, содержит 23 таблицы, 4 рисунка, 24 приложения и список использованной литературы из 182 наименований, 8 из которых иностранных авторов.

Она состоит из введения, 5 глав, выводов, предложения производству, списка использованной литературы и приложения.

Условия, объекты и методика исследований.

Полевые исследования проведены на каштановой почве сухостепной зоны Бурятии на опытном поле Бурятской ГСХА им. В.Р. Филиппова в местности Тапхар .

Реакция верхних горизонтов каштановой мучнисто-карбонатной почвы опытного поля близка к нейтральной. Содержание гумуса-1,34%, сумма поглощенных оснований составляет 12,9 мг-экв./ЮО г почвы, отличается низким содержанием нитратного азота (3,3 мг/кг почвы), содержание подвижных форм фосфора и калия составляет соответственно 17,5 и 8,8 мг/100 г почвы.

Метеорологические условия вегетационных периодов 2009-2011 гг.

в целом характерны для климата сухостепной зоны Бурятии, но распределение осадков и температурный режим по годам исследований отличались от среднемноголетних показателей. Количество атмосферных осадков за май-сентябрь в эти годы находилось в пределах 128-167 мм. Отмечались раннелетние засухи. В целом годы исследований характеризовались как засушливые на фоне повышенных температур воздуха.

Объекты исследования - солома зерновых культур как удобрение и почвенные смеси собственно каштановой почвы с диспергированной почвой.

Опыт 1 «Влияние соломы и совместного её внесения с азотным удобрением на плодородие и продуктивность каштановой почвы Бурятии»

Схема опыта:

1 .Без удобрений (контроль)

2.Солома 10 ц/га

3.Солома 20 ц/га

4.Солома 30 ц/га

5.Солома 10 ц/га + М10

6.Солома 20 ц/га + ТМ20

7.Солома 30 ц/га + М30

Микрополевой опыт заложен в 4-х кратной повторности, площадь делянки 1 м х 1 м, чередование пара и культур во времени следует схеме 3-х польного севооборота: пар чистый - яровая пшеница - овес; сорт яровой пшеницы - Бурятская 79, овса - Догой. Норма высева зерновых культур из расчета 4,5 млн. шт. всхожих семян на га.

Анализы почвы проводились следующими методами: агрегатный состав - по Саввинову; определение влажности почвы - термостатно-весовым методом; целлюлозоразлагающей активности - методом аппликаций; гумуса - по методу Тюрина в модификации Никитина; фракционный состав гумуса - по Тюрину в модификации Пономаревой-Плотниковой; нитратного азота - дисульфофеноловым методом; подвижного фосфора и обменного калия - по Чирикову.

Опыт 2. «Изучение влияния диспергирования на плодородие и продуктивность каштановой почвы»:

1.Контроль - исходная почва.

2.Внесение измельченной почвы 10% от массы почвы в сосуде.

3.Внесение измельченной почвы 20% от массы почвы в сосуде.

4.Внесение измельченной почвы 30% от массы почвы в сосуде.

5.Внесение измельченной почвы 40% от массы почвы в сосуде.

6.Внесение измельченной почвы 50% от массы почвы в сосуде.

Опыт заложен в 2002 году. Схема опыта развернута в вегетацион-но-полевых сосудах (20 х 20 см) без дна в 6-кратной повторности по следующим фонам:

1.Без удобрений.

2.Навоз из расчета 40 т/га.

3.Сидерат (донник) из расчета 10 т/га.

4 N Р К

60^60.

Чередование пара и сельскохозяйственных культур в сосудах следовало схеме 4-х полыгого севооборота: пар чистый-пшеница-овес-овес на зеленую массу, разворачиваемого во времени.

Нормы высева яровой пшеницы сорта Бурятская 79 и овса сорта Догой из расчета 4,5 млн. всхожих семян на гектар. Перед посевом культур проводились поливы до 70% НВ.

Урожайность зерна зерновых культур приведена к 14 % влажности и 100 % чистоте. Результаты исследований подвергнуты обработке математико-статистическим методом по Б.А.Доспехову (1985) и по программе 8пес1есог.

Для изучения гумусного состояния образцы почвы отобраны в конце второй ротации севооборота по неудобренному и сидеральному фонам. Содержание общего углерода определяли по методу Тюрина в модификации Никитиной, фракционный состав гумуса - по Тюрину в модификации Пономаревой-Плотниковой.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влияние соломы и совместного ее внесения с азотным удобрением на агрономические свойства каштановой почвы

Влияние соломы на структурно-агрегатный состав почвы.

Одним из основных путей управлением плодородия почвы является улучшение и поддерживание соответствующего ее структурного состояния. Под структурным составом почвы понимают ее способность распадаться на различные по величине, форме и прочности комочки (агрегаты).

Результаты наших исследований показали (табл.1), что внесение измельченной соломы незначительно повлияло на содержание агрономически ценных агрегатов 0,25-10,0 мм, оно повысилось от 0,3 до 2,2% по сравнению с контролем.

При внесении одной измельченной соломы и соломы с аммиачной селитрой содержание агрономически ценных агрегатов возрастает незначительно, соответственно коэффициент структурности (К) увеличивается несущественно.

Таблица 1 — Структурно-агрегатный состав каштановой почвы при внесении соломы и азотного удобрения, %

№ Вариант Размер фракций, мм К

>10 10-0,25 3-1 >1 <0,25

1 Контроль 2,8 55,9 33,2 37,2 41,2 1,27

2 Солома 10 ц/га 3,2 56,2 34,8 37,2 40,7 1.28

3 Солома 20 ц/га 3,6 55,9 32,5 33,8 40,5 1,27

4 Солома 30 ц/га 2,3 56,4 36,8 37,3 41,3 1,29

5 Солома 10 ц/га + N10 2,9 56,9 30,9 34,6 40,2 1,32

6 Солома 20 ц/га + N20 2,8 57,1 29,3 33,6 40,1 1,33

7 Солома 30 ц/га + №0 2,5 58,1 31,2 34,4 39,4 1,39

НСР0.5 0,07 0,38 0,24 0.13 0,12 0,01

Таким образом, при внесении соломы и совместном внесении соломы и азотного удобрения отмечается слабовыраженная тенденция повышения содержания агрономически ценной фракции (0,25-10 мм). Улучшение коэффициента структурности каштановой почвы проявляется при совместном применении соломы и азотного удобрения.

Влажность почвы. В засушливых условиях основным лимитирующим фактором получения устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур является почвенная влага. В богарном земледелии Бурятии весьма ограничены возможности разработки эффективных приемов накопления, сбережения и рационального использования почвенной влаги.

В зоне недостаточного увлажнения одной из приоритетных направлений паровой обработки почвы является аккумуляция атмосферных осадков, то есть накопление и сохранение влаги.

В задачу наших исследований входило изучение режима влажности каштановой почвы при запашке измельченной соломы в чистом виде и совместно с азотным удобрением.

В среднем за два года наблюдений за влажностью почвы выявлено положительное влияние внесения соломы на увлажненность почвы по сравнению с неудобренным вариантом. На всех представленных вариантах динамика влажности почвы в течение вегетационного периода идентична (табл. 2) и при дополнительном внесении азотного удобрения существенного изменения влажности почвы не наблюдается.

Таким образом, внесение соломенной резки в качестве удобрения обеспечивает повышение влажности почвы по сравнению с контролем на всех вариантах опыта. Это повышение имеет слабую тенденцию большего,проявления при совместном внесении соломы и азотного удобрения. ;

Таблица 2 - Влажность почвы в слое 0-20 см, % абсолютно-сухой

почвы

№ Вариант Срок определения

Май Июнь Июль Август Сентябрь

1 Контроль 3,35 4,85 5,14 3,46 3,00

? Солома 10 ц/га 3,54 4,83 5,19 3.51 3,07

3 Солома 20 ц/га 3,63 4,91 5,20 3,67 3,12

4 Солома 30 ц/га 3,78 5,03 5,25 3,79 3,17

5 Солома 10 ц/га + N10 3,59 4,88 5,20 3,66 3,14

6 Солома 20 ц/га + N20 3,71 4,96 5,21 3,68 3,21

7 Солома 30 ц/га + N30 3,81 5,02 5,32 3,70 3.26

НСР0 5 0,15 0,11 0,07 0,04 0.03

Содержание нитратного азота. В каштановых почвах Забайкалья складывается весьма неблагоприятный азотный режим, что связано с резкой континентальностью климата и нестабильностью режима увлажнения.

Нами исследовалось содержание нитратного азота в почве за вегетационный период в зависимости от внесения соломы в чистом виде и совместно с азотным удобрением.

В среднем за два года наблюдений (табл.3) за содержанием нитратов в зависимости от внесенных удобрений закономерности, отмеченные в отдельные годы наблюдений, сохраняются. Наиболее высокие значения по содержанию нитратов получены в июне-июле, затем в августе, а майские и сентябрьские определения показали примерно равные величины. Наименьшее содержание нитратного азота во все года определения и в среднем за два года получены на контроле (без удобрений). Внесение соломы в дозе 10 ц/га во все сроки определения обеспечивает содержание нитратного азота практически на уровне контрольного варианта, что связано, по-видимому, с иммобилизацией азота. При этом максимальная доза соломы дает превышение содержания нитратов в почве лишь на 6,2% по сравнению с контролем.

Совместное внесение соломы и азотного удобрения позволяет повысить процессы нитратообразования на существенную величину по сравнению с контрольным вариантом. Так, увеличение содержания нитратов на этих вариантах составило 6,7-8,8%. Относительное повышение нитратообеспеченности в наиболее насыщенном удобрением варианте опыта (солома 30 ц/га + М30) к контролю в июне составило 16,0%, в июле - 5,1, в августе - 11,0 и в сентябре - 5,8%. Следует заметить, что по градации Г.П. Гамзикова (2001) содержание нитратного азота по вариантам опыта варьирует в пределах от очень низкого до низкого уровня.

Таблица 3 - Содержание нитратного азота в зависимости от внесения соломы и азотных удобрений, мг/кг

№ Вариант Срок определения

май ИЮНЬ июль август сентябрь

1 Контроль 6,26 11,41 12,51 8,48 6,30

2 Солома 1 0 ц/га 6,33 11,42 12,55 8,60 6,34

3 Солома 20 ц/га 6,46 12,09 12,65 8,70 6,49

4 Солома 30 ц/га 6,65 12,25 12,69 8,80 6,62

5 Солома 10 ц/га + Ыю 6,68 12,72 12,76 9,07 6,53

6 Солома 20 ц/'га + N20 6,77 13,02 12,94 9,37 6,62

7 Солома 30 ц/га + N30 6,81 13,23 13,15 9,41 6,67

НСР„,5 0,58 ■ 0,52 0,12 0,30 0,16

Таким образом, внесение соломы в качестве органического удобрения в условиях каштановых почв Бурятии не обеспечивает улучшения нитратного режима. Заметное повышение содержание нитратного азота в почве под посевами яровой пшеницы отмечается при совместном внесении соломы с азотным удобрением. Вариантом, обеспечивающим лучшую нитратообеспеченность является внесение соломы в дозе 30 ц/га и азотного удобрения в дозе И,,.,.

Содержание подвижных форм фосфора и калия. Исследование современных почвенных процессов и режимов биогенных элементов является одним из важнейших направлений управления плодородием почвы. Непосредственная взаимосвязь минерального питания и продуктивности сельскохозяйственных культур с подвижными формами элементов питания обуславливает практическую значимость изучения их режимов.

Определенный интерес представляют данные наших исследований изменения содержания подвижных форм фосфора и калия при удобрении каштановой почвы соломой зерновых культур (рис.1). Содержание подвижного фосфора и калия на контрольном варианте равно соответственно 21,0 и 11.7 мг/100 г почвы.

30' ■ "

: I 1 1 1 •"З 21 2 22 -2 4

^ ;о "*■ . ..........1• . Р.11-

12.4........12.7 ,,

-о——а

Контроль Си1.'М.110 V.'|"М1 2п !''.1'[>>м:| 'и < -м.| 1 и Солом:»М СочммаЗЛ и г;1 ц г.« ц га и 1N(' и г.'гЧ.-" цгл+ЫЗч

Рис. 1. Содержание подвижных форм фосфора и калия, мг/100 г почвы

Совместное использование соломы и азотного удобрения при повышении доз их внесения дает ту же закономерность возрастания, что и при внесении только соломы. Однако общее содержание подвижных форм фосфора и калия при этом имеет меньшую величину и находится в пределах 21,2-22,4 мг по подвижному фосфору и 12,0-12,7 мг/100 г почвы.

В целом динамика содержания подвижного фосфора изменяется в пределах одной градации (очень высокое) и обменного калия - в пределах повышенного и высокого содержания.

Таким образом, при систематическом использовании соломы в севообороте можно поддерживать оптимальные уровни фосфорного и капийного питания.

Биологическая активность почвы. Показателем общей биологической активности почвы непосредственно в природе является деятельность целлюлозоразлагающих микроорганизмов. В связи с изложенным большой научный и практический интерес представляет рассмотрение влияния соломы на целлюлозоразрушающую способность каштановой почвы Бурятии под посевами зерновых культур.

В наших исследованиях степень разложения льняной ткани по вариантам различается достаточно заметно (табл.5). В 2010 году на контрольном варианте и при внесении соломы в чистом виде (варианты 2-4) процент убыли льняного полотна в среднем за вегетационный период составляет в пределах от 33,3 до 34,0%, что существенно не различается. На вариантах с внесением азотных удобрений (5-7 варианты) заметно увеличивается процент убыли льняной ткани от 43,7 до 44,9%.

Вусловиях2011 года сохранипась тенденция разложения льняной ткани, отмеченная в 2010 году, однако общая активность почвы была значительно ниже, причиной такого спада является низкая влагообеспеченность почвы.

Закономерности в разложении льняной ткани, отмеченные по годам исследований, сохранились и при анализе средних данных за два года.

Таблица 5 - Целлюлозоразрушающая способность почвы в зависимости от внесения соломы и удобрений

№ Вариант % убыли льняного полотна по голам среднее

20 1 0 г. 201 1 г.

1 Контрол ь 33,3 17,6 24,5

2 Солома 10 ц/га 33.3 18,8 26,1

3 Солома 20 ц/га 32.7 20,2 26,5

4 Солома 30 ц/га 34.0 20,0 27,0

5 Солома 10 ц/га + N10 43.7 20,4 32,1

6 Солома 20 ц/га + ЬЬ., 44.8 21.2 33,3

7 Солома 30 ц/га + N30 44,9 21.9 33,4

НСР ,,.< 3 1.3 2

Так, на контрольном варианте величина разложения льняной ткани составила 24,5%, при внесении одной соломы (варианты 2-4) - 26,127,0%, при совместном использовании соломы и азотных удобрений -32,1-33,4%.

Таким образом, анализ полученных результатов исследования позволяет сделать заключение о том, что на разложение относительно бедных азотом растительных остатков, ускоряющее воздействие оказывает внесение в почву минерального азота.

Гумусное состояние почвы. Одним из главных источников пополнения органического вещества в пахотных землях служат пожнивные и корневые остатки полевых культур. Внесение в почву соломы зерновых культур позволит увеличить поступление свежей органики в почву.

Изучение гумусного состояния почвы (табл.6) при внесении соломы и азотных удобрений показало, что содержание Со6щ по вариантам исследований варьирует в пределах 1,03-1,05%. При совместном внесении соломы и азотного удобрения существенных изменений в его содержании не наблюдается.

Таблица 6 - Групповой и фракционный состав гумусовых веществ

№ Вариант С С гк СФК Сгк: но

обш> % 1 2 3 I 1а 1 2 3 I СФК

1 Контроль 1,03 8,4 13,6 6,0 28,0 6,8 4,0 9,9 4,8 25,5 1,1 46,5

2 Солома 10 ц/га 1,04 8,8 14,5 5,5 28,8 4,8 9.3 6,3 3,8 24,2 1,2 47,0

3 Солома 20 ц/га 1,03 9,0 16,2 4,6 29,8 4,3 5,4 4,8 5,5 20,0 1,5 50,2

4 Солома 30 ц/га 1,04 9.9 15,7 4,9 30,5 4,8 5,2 4,1 5,8 19,9 1.5 49,6

5 Солома 10 ц/га + N,0 1,04 9,0 13,3 6,0 28,3 7,1 3,6 3,4 5,8 19,9 1,4 51,8

6 Солома 20 ц/га + н2„ 1,04 9,2 14.8 5,8 29,8 6,0 2,5 6.9 5.1 20,5 1.5 49,7

7 Солома 30 ц/га + N30 1,05 9.2 15,8 5,7 30,7 7.3 3,6 5.0 4.5 20,4 1,5 48,9

Определение фракционно-группового состава гумуса показало, что при внесении соломы и азотного удобрения происходит улучшение его качественного состава. Из гумусовых кислот заметно преобладают гуминовые - от 28,3 до 30,7 %, содержание фульвокислот по вариантам изменяется от 19,9 до 24,2%. При внесении соломы возрастает степень гумификации органического вещества. Так, эта величина на неудобренном варианте равна 28,0%, при внесении соломы она возрастает от 28,8 до 30,5%, а совместно с азотным удобрением - от 28,3 до

30,7%. Также растет отношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот, которое увеличилось до 1,5 на вариантах с внесением максимальной дозы соломы и наибольшей дозы совместного внесения соломы и азота по сравнению с контролем (1,1)-

При анализе данных по фракциям гуминовых кислот видно, что в вариантах опыта возрастает подвижная фракция ГК-1, по сравнению с контролем.

Преобладающей фракцией в составе гуминовых кислот является ГК-2, их содержание варьирует в пределах 13,3-16,2 % от общего углерода. Количественное содержание третьей фракции гуминовых кислот, связанных с илистой фракцией и устойчивыми полуторными окислами (ГК-3) существенно не изменяется, но заметна некоторая тенденция их снижения при применении удобрений.

Группа фульвокислот на контрольном варианте выделяется содержанием фракции ФК-2, связанной с гуминовыми кислотами второй группы. По вариантам внесения соломы и азотного удобрения распределение фульвокислот неоднородное. При внесении соломы в чистом виде содержание ¡фракции 1а, самой агрессивной, снижается, при добавлении азотного удобрения их содержание увеличивается по сравнению с контрольным вариантом. В целом содержание фульвокислот снижается при внесении соломы и азотного удобрения с 24,2 до 19,9% (табл.6).

Третья группа гумусовых веществ, называемая нерастворимым остатком, характеризует прочность закрепления гумусовых веществ с минеральной частью почвы, в частности с илистой фракцией.

В наших исследованиях негидролизуемый остаток в составе гумуса является доминирующей группой и составляет 46,5-51,8 % от общего содержания углерода. Данный факт обусловлен тем, что в условиях жесткого гидротермического режима происходит быстрое обезвоживание новообразованных гумусовых кислот, что способствует их прочному связыванию с минеральной частью почвы и переходу в малоподвижную форму - гумин (Чимитдоржиева, 2008).

Таким образом, внесение соломы способствует улучшению качественного состава гумуса, за счет увеличения содержания гуминовых кислот и снижения фульвокислот, и данная тенденция сохраняется и проявляется при внесении ее совместно с азотным удобрением.

Влияние соломы и совместного ее внесения с азотным удобрением на продуктивность каштановой почвы

Урожайность культур севооборота. Конечным показателем любого агротехнического мероприятия является урожайность сельс-

«»хозяйственных культур. От того, какой величины получен урожай, судят об эффективном плодородии почв.

В последние годы усиливается тенденция биологизации земледелия. Расширение площадей под зерновыми культурами привело к увеличению производства соломы.

Одним из основных задач нашей работы было изучение влияния соломы на продуктивность каштановой почвы. Согласно схеме севооборота (пар чистый - пшеница — овес) на опытном участке в 2010 году возделывалась яровая пшеница (табл.7).

Таблица 7 - Урожайность яровой пшеницы при внесении соломы в чистом виде и совместно с азотным удобрением (2010 г.)

№ Вариант г/м2 Прибавка к контролю, +/-

г/м2 %

1 Контроль 143,6 - -

2 Солома 10 ц/га 135,4 -8,2 -5,7

3 Солома 20 ц/га 146,9 з;з '2,3

4 Солома 30 д/га 153,9 10,3 - 7,2

5 Солома 10 ц/га + Ы№ 169,7 26.1 18,2

6 Солома 20 ц/га + N2» 175,9 32,3 22,5

7 Солома 30 ц/га + N30 185,7 42.1 29,3

НСРо.5 3,74

Следует отметить, что вегетационный период 2010 года отличался засушливостью, так за этот период выпало 125,6 мм осадков, что составляет 63,6 % от среднемноголетней нормы. Анализ урожайности яровой пшеницы по вариантам исследований показал, что по вариантам внесения соломы в чистом виде величина урожая отличается незначительно и при внесении 10 ц соломы она даже несколько ниже, чем на контрольном варианте. Последнее, по-видимому, связано с иммобилизацией азота почвы микрофлорой под этой культурой.

Урожайность пшеницы повышается на варианте 4 при внесении 30 ц соломы и заметно увеличивается при совместном внесении соломы и азотных удобрений от 169,7 до 185,7 г/м2, что на 18,2-29,3% выше, чем на контрольном варианте. Следовательно, урожайность яровой пшеницы повышается за счет внесения удобрений и влияние соломы на продуктивность почвы на период исследований несущественно.

Согласно схеме севооборота на опытном участке в 2011 году воз-делывался овес. Анализ урожайности овса показал, что по вариантам внесения соломы в чистом виде величина урожая отличается незначительно и цри внесении 10 ц соломы она несколько ниже, чем на контрольном Варианте (табл.8).

Таблица 8 - Урожайность овса при внесении соломы в чистом виде и совместно с азотным удобрением (2011 г.)

№ Вариант г/м" Прибавка к контролю, +/-

г/мг %

1 Контроль 236,2 - -

2 Солома 10 ц/га 232,5 -3,7 -1,57

3 Солома 20 ц/га 239,5 3,3 1,39

4 Солома 30 ц/га 242,2 6,0 2,54

5 Солома 10 ц/га + Ыю 254,0 17,8 7,54

6 Солома 20 ц/га + N20 260.4 24,2 10,3

7 Солома 30 ц/га +N30 266,8 30,6 13,0

НСРо.5 10,1

Урожайность овса заметно увеличивается при совместном внесении соломы и азотных удобрений от 254,0 до 266,8 г, превышение при этом составило от 17,8 - 30,6 г, что является статистически достоверным. Таким образом, урожайность овса повышается за счет внесения удобрений и влияние соломы на продуктивность почвы на период исследований также несущественно.

Продуктивность севооборота. Особый интерес при оценке удобрительной ценности соломы представляет определение показателей продуктивности севооборота (табл.9).

Из данных таблицы 9 видно, что средняя урожайность зерновых культур при внесении различных доз соломы существенно не отличается от ее величины на контрольном варианте. При внесении соломы в дозе 10 ц/га урожайность зерновых оказалась ниже, чем на контроле на 6 г/м2. Максимальная доза соломы, принятая в опыте, обеспечила прибавку только в 8 г/м2. Существенное повышение урожайности зерновых отмечается при совместном использовании с соломой азотного удобрения. При этом увеличение дозы азота от ТЧ]0 до Ы30 обеспечило рост этого показателя на 15 г/м2, а к контролю - на 37 г/м2.

Таблица 9 - Продуктивность севооборота в зависимости от удобрения соломой и азотом

Урожайность Продуктивность единицы

№ Вариант зерновых, г/м2 севооборотной площади

выход зерна, г сбор к.ед, г сбор протеина, г

1 Контроль 190.0 127 160 15,7

2 Солома 10 ц/га 184.0 123 157 15,2

3 Солома 20 и/га 194,0 129 164 16,0

4 Солома 30 и/га 198.0 132 167 16.5

5 Солома 10 и/га + Ы,„ 212,0 141 179 17,7

6 Солома 20 и/га + N)Г)- 218.0 145 185 18,3

7 Солома 30 ц/га + N311 227.0 151 192 19,1

Совместное внесение соломы с азотным удобрением повысило урожайность зерновых по отношению к соответствующему варианту чистой соломы на 28 г/м2 (вариант 5), на 14 г/м2 на шестом варианте и 29 г/ м2на варианте с максимальными дозами соломы и азотного удобрения.

Аналогичная закономерность сохранилась и по такому показателю продуктивности севооборота как выход зерна. Существенного изменения этого показателя по отношению к контролю при внесении только соломы не отмечено. При совместном использовании соломы и азотного удобрения выход зерна с единицы севооборотной площади составил 141-151 г при 127 г на контроле.

Определение сбора кормовых единиц с единицы севооборотной площади, рассчитанного с учетом побочной продукции (соломы) показало его варьирование в пределах от 160 г на контроле до 192 г на варианте с наибольшими дозами соломы и азотного удобрения, то есть увеличение составило 32 г к.ед. или 20,0%.

Наибольший сбор протеина с единицы севооборотной площади отмечается на варианте с максимальными дозами соломы и азотного удобрения. Величина сбора протеина здесь составила 19,1 г при 15,7 г на варианте без удобрений (контроль), разница достигла 3,4 г или 21,7%.

Таким образом, совместное внесение соломы и азотного удобрения является эффективным агротехническим приемом в условиях ма-логумусных каштановых почв Бурятии. Применение соломы в дозе 30 ц/га совместно с ТМ30 обеспечивает повышение урожайности зерновых культур на 19,5%, выхода зерна- 18,9%, сбора кормовых единиц-20,0% и сбора протеина - 21,7%. Использование соломы на удобрение в чистом виде в первой ротации севооборота не обеспечивает улучшения показателей продуктивности полевого севооборота.

Влияние диспергирования на плодородие и продуктивность каштановой почвы

Исследованиями М.Н.Сордоновой (2002) и М.Б. Батуевой (2007), проведенными на первых этапах настоящего опыта установлено, что диспергирование каштановой почвы способствует оптимизации гранулометрического состава, улучшению ее структуры и водно-физических свойств. В наших исследованиях рассматривалось гумусное состояние диспергированной каштановой почвы через 8 лет (две ротации) после начала опыта.

Гумусное состояние. Накопление гумусовых веществ, зависит от количества органических остатков, поступающих в почву и от условий закрепления в почве гумусовых веществ илистой фракцией. Запа-

сы гумуса определяются не только его количеством в этих фракциях, но и содержанием последних в почве.

. В связи с этим большое научно-практическое значение имеют исследования и разработка приемов воспроизводства плодородия почвы, в том числе путем мелиоративной коррекции.

Определение содержания углерода гумуса показало, что его содержание варьирует в пределах 1,69-2,01% (табл.10). В зависимости от вариантов смешивания с измельченной почвой содержание общего углерода существенно не различается. При внесении зеленой массы донника отмечается тенденция к увеличению содержания общего углерода.

Анализ данных группового и фракционного состава гумуса выявил преобладание фульвокислот над гуминовыми кислотами по всем вариантам исследований. По неудобренному фону соотношение гуминовых и фульвокислот несколько ниже, чем по сидеральному фону. Отношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот колеблется в пределах 0,89-0,97, тип гумуса гуматно-фульватный.

Таблица 10 - Групповой и фракционный состав гумусовых веществ

% измельченной почвы С общ, % Сгк СФК Сгк: СФК но

1 2 3 1а 1 2 3 £

неудобренный фон

0 1,74 5,9 15,8 12.7 34.4 4,8 7,1 12,9 11,9 36,7 0,94 28,9

10 1,84 6,7 14,8 10,2 31,7 4,3 5.9 15,2 9,8 35,2 0,90 33,1

20 1,72 4.9 14,2 11,7 30,8 5,4 6,6 11,7 8,9 32,6 0,94 36,6

30 1.94 5,2 15,7 12,5 33,4 5,0 7,8 12,6 10,3 35,6 0,94 31,0

40 1,76 5,4 17,0 12,2 34,6 4,4 6,8 13,7 10,9 35.8 0,97 29.6

50 1,69 5,3 13,4 11,1 29,8 5,0 7,2 11,6 9,6 33,4 0,89 36,8

сидеральный фон

0 1,83 6,1 13,9 11,2 30,9 4.8 7,1 12,9 11,9 32,5 0,95 36,6

10 1.98 5,8 15,9 10,7 32,4 4,3 5,9 15,2 9,8 34,5 0,94 33,1

20 1,90 5,2 14,2 11,8 31,2 5,4 6,6 11,7 8,9 32,8 0,95 36,0

30 2.01 6.3 14,1 10,5 30,9 5,0 7,8 12,6 10,3 32,3 0,96 36,8

40 1.87 5,3 15,6 11,6 32.5 4,4 6.8 13,7 10,9 34,1 0,95 •33,4

50 1,79 4,9 14,0 12,3 31,2 5,0 7,2 11,6 9,6 33,7 0,93 35,1

При анализе фракционного состава гуминовых кислот отмечено преобладание кислот, связанных с кальцием ГК-2, их содержание оценивается как среднее. В составе гумуса высока доля прочносвязан-ных гуминовых кислот. Из фульвокислот преобладают ФК-2 и ФК-3. Содержание гумусовых веществ по вариантам смешивания с измельченной почвой фона существенно не различается.

Таким образом, содержание общего углерода и гумусовых веществ по вариантам смешивания измельченной почвы различается незначительно, и какой-либо четкой тенденции, позволяющей судить об изменениях содержания гумуса, не наблюдается. По сидеральному фону

отмечается незначительное увеличение общего углерода в отличие от неудобренного.

Урожайность культур и продуктивность севооборота. Одним из основных задач нашей работы было изучение влияния искусственного измельчения каштановой почвы на урожайность культур и продуктивность севооборота.

При рассмотрении средней урожайности яровой пшеницы за 3 года (табл. 11) отмечено, что повышение наблюдается уже при внесении 10% измельченной почвы по всем фонам. На фоне внесения навоза наибольшая урожайность 12,01 г/сосуд наблюдается при внесении 20 % измельченной почвы. По сидеральному фону урожайность достигает максимума на 4 варианте, при внесении 30 % измельченного материала и составляет 13,32 г/сосуд. На фоне минерального удобрения повышение урожайности наблюдается также до 30 % измельченной почвы, при дальнейшем увеличении дозы мелиоранта происходит постепенное снижение урожайневтн пшеница-

Таблица 11 - Урожайность яровой пшеницы при искусственном

измельчении почвенных частиц, в г/сосуд (среднее за 2003,2007,2011 гг.)

Фон % измельченной почвы от массы почвы в сосудах

0 10 20 30 40 50

Без удобрений 8,54 9,52 10,04 10,03 9,32 9,00

Навоз из расчета 40 т/га 10,11 11,07 12,01 11,92 1 1,67 11,19

Сидерат из расчета 10 т/га 10,27 10,90 12,57 13,32 И,89 1 1,52

ЫйП РАО Юп 9,55 10,43 11,96 12,82 12.20 11,35

НСРо 5 фактор А 0,48; 0,81; 1,64 фактор В 0 39: 0,66; 1,43 (2003, 2007, 201 1гг)

Урожайность зерна яровой пшеницы на варианте без удобрений при повышении доли измельченной почвы изменяется в пределах от 8,54 г/сосуд на собственно почве (без добавления измельченной почвы) до 10,04 г/сосуд. При этом увеличение урожайности наблюдается до варианта с 30% измельченной почвы, дальнейшее повышение ведет к снижению этого показателя. Аналогичная закономерность отмечается и по фонам удобрений, но при разных уровнях урожайности зерна. Эффективность фонового удобрения в повышении урожайности на нулевом варианте (собственно почва) при внесении навоза 18,4%, сиде-рата - 20,3 и (ОТК)60 - 11,8%.

Повышенные дозы измельченного материала (40-50 %) ведут к постепенному снижению урожайности.

В 2004 и 2008 годы, согласно схеме севооборота, в опыте высевался овес (табл.12). Повышение урожайности зерна овса в среднем

за два года наблюдается уже на 2 варианте при внесении 10% измельченного материала, причем резкое повышение урожайности наблюдается по всем фонам. Так, на неудобренном фоне прибавка составила 13,6% по сравнению с контролем, при внесении навоза - 20,5%, сидера-та -8,4% и по минеральному фону она составила 25,0%.

Таблица 12 -Урожайность овса при искусственном измельчении

почвенных частиц, г/сосуд (среднее за 2004 и 2008 гг.)

Фон % измельченной почвы от массы почвы в сосудах

0 Í0 20 30 40 50

Без удобрений 18,71 21,26 22,40 23,01 22,01 21,48

Навоз из расчета 40 т/га 19,52 23,52 25,90 26,48 24,10 23,20

Сидерат из расчета 10 т/га 21,55 23,36 24,78 25,36 22,90 22,64

Nóo Peo К-ео 19,33 24,16 24,42 24,00 22,98 21,92

НСРо.5 фактор А 0,45; 1,93 фактор В 0,37; 1,58 (2004, 2008 гг.)

При увеличении дозы измельченного материала до 30% наблюдается устойчивое повышение урожайности овса по всем фонам. Наибольшая урожайность в 26,48 г/сосуд получена на варианте внесении 30%) измельченной почвы на фоне навоза, на фоне сидерата урожайность составила 25,36 г/сосуд.

При анализе урожайности зеленой массы овса в среднем за два года исследований (табл.13) видно, что её величина по всем фонам растет от нулевого варианта до варианта с 30% измельченной почвы, при дальнейшем увеличении доли измельченной почвы урожайность снижается. Наибольшие уровни урожайности зеленой массы овса по всем вариантам почвенных смесей получены по фону внесения донникового сидерата, на втором месте - урожайность по фону полного минерального удобрения, на третьем - по фону навоза и наименьшими оказались урожайности на неудобренном фоне.

Таблица 13 - Урожайность зеленой массы овса при искусственном измельчении почвенных частиц, в г/сосуд (среднее за 2005 и 2009 гг.)

Фон % измельченной почвы от массы почвы в сосудах

0 10 20 30 40 50

Без удобрений 91,82 100,53 110.05 112,39 105,69 97.81

Навоз и i расчета 40 т/га 1 П.29 126,67 143,03 162,01 149,45 146.90

Сидерат из расчета 10 т/га 121.08 137,82 151,99 164.02 161,45 ! 57.1 5

Р,„,К„„ 119.92 133,15 151.64 173,90 160,61 157.96

HCPus фактор А 14.53, 13,58 фактор В 1 1.86:11,08(2005. 2009 гг.)

На неудобренном фоне максимальное повышение урожайности зеленой массы овса, которое имеет место при использовании почвенной смеси с 30% измельченной почвы, достигает 22,4%, на фоне навоза-45,5%, донникового сидерата - 3 5,5% и полного минерального удобрения (НРК)60 - 45,0%.

Определенный интерес представляет данные исследований продуктивности севооборота (пар чистый-пшеница-овес-овес на зеленую массу). Из данных таблицы 14 видно, что при добавлении в почву искусственно измельченной почвы существенно изменяются показатели продуктивности севооборота, в частности выход зерна и кормовых единиц с одного сосуда. Выход зерна на контроле составил 6,81 г, а кормовых единиц - 12,49 г. Эти показатели при увеличении доли измельченной почвы в почвенных смесях до 30% повышаются соответственно до 8,26 г и 15,19 г к.ед. На остальных вариантах фоновых удобрений они изменяются следующим образом: по фону внесения навоза из расчета 40 т/га они соответственно составили 9,60 и 18,99, по фону донникового сидерата из расчета 10 т/га зеленой массы - 9,67 и 19,20, по полному минеральному удобрению по 60 кг действующего вещества -9,21 г/сосуд и 19,04 к. ед./сосуд.

Таблица 14 - Продуктивность севооборота при искусственном

измельчении почвенных частиц (среднее за 2 ротации)

Выход продукции % измельченной почвы от массы почвы в сосудах

0 1 10 | 20 | 30 | 40 | 50

по неудобренному фону

Зерна, г/сосуд 1 6.81 7,70 8,11 8,26 7,83 7,62

К.ед./сосуд 12,49 13,98 14,90 15,19 14,36 14,00

по фону внесения навоза (из расчета 40 т/га)

Зерна, г/сосуд | 7,41 8,65 9,48 9,60 8,94 8,60

К.ед./сосуд 1 14,10 16,30 18,04 18,99 17,64 17.10

по сидеральному фону (из расчета 10 т/га)

Зерна, г/сосуд 7,96 1 8,57 9.34 1 9,67 1 8.70 8,54

К.ед /сосуд 15,19 16,67 18,26 ] 19,20 | 17,84 17,47

по фону внесения ^РК)(,о

Зерна, г/сосуд 7,22 8,65 9.10 9,21 8.80 8,32

К ед./сосуд 14,22 16,56 17.93 19.04 1 17,95 17,23

При дальнейшем нарастании доли измельченной почвы (40 и 50%) на вариантах опыта выход зерна и кормовых единиц снижается. Данная тенденция, вероятно, связана с тем, что внесение повышенных доз мелиоранта способствует чрезмерному уплотнению почвы, ухудшению водно-воздушного режима почвы и на этих вариантах уменьшается диапазон активной влаги (Сордонова, 2002).

Эти закономерности позволяют отчетливо определить критичес-

кую дозу внесения в почвенную смесь измельченного материала, чтобы не допустить проявления негативных последствий повышенных доз.

Таким образом, использование в составе почвенной смеси 30% измельченной почвы позитивно сказывается не только на свойства, но и на продуктивность каштановой малогумусной почвы.

Выводы

1. Внесение соломы и диспергирование почвы являются эффективными агромелиоративными приемами, способствующими улучшению плодородия и продуктивности малогумусных каштановых почв Бурятии.

2. Внесение измельченной соломы оказывает положительное влияние на водно-физические свойства каштановой почвы. Содержание агрономически ценных агрегатов (0,25-10,0 мм) увеличивается на 0,32,2%, улучшается коэффициент структурности почвы и ее влажность.

3. Солома в качестве органического удобрения в богарных условиях сухостепной зоны Бурятии обеспечивает улучшение пищевого режима малогумусных каштановых почв. Заметное повышение содержание нитратного азота и подвижных форм фосфора и калия в почве под посевами яровой пшеницы отмечается при совместном внесении соломы с азотным удобрением. Вариантом, обеспечивающим лучшую нитратообес-печенность является внесение соломы в дозе 30 ц/га и азотного удобрения в дозе Ы30. Содержание подвижного фосфора по вариантам исследований изменяется в пределах одной градации (очень высокое) и обменного калия - в пределах повышенного и высокого содержания.

4. Использование соломы на удобрение в чистом виде незначительно повышает активность целлюлозоразрушения по сравнению с неудобренной каштановой почвой (на 1,6-2,5%), а совместно с азотным удобрением - на 7,6-8,9%. Величина разложения льняной ткани за вегетационный период составила в собственно каштановой почве 24,5%, при внесении одной соломы - 26,1 -27,0%, при совместном использовании соломы и азотного удобрения - 32,1-33,4%.

5. Внесение соломы способствует улучшению качественного состава гумуса, за счет увеличения содержания гуминовых кислот и снижения фульвокислот, и данная тенденция сохраняется при внесении азотного удобрения.

6. Применение соломы в дозе 30 ц/га совместно с обеспечива-

ет повышение урожайности зерновых культур на 19,5%, выхода зерна - 18,9%, сбора кормовых единиц - 20,0% и сбора протеина - 21,7%. Использование соломы на удобрение в чистом виде не обеспечивает улучшения показателей продуктивности полевого севооборота.

7. Содержание общего углерода и гумусовых веществ по вариантам смешивания измельченной и собственно каштановой почвы различается незначительно, и какой-либо четкой тенденции, позволяющей судить об изменениях содержания гумуса, не наблюдается. По сиде-ральному фону отмечается незначительное увеличение общего углерода в отличие от неудобренного.

8. Последействие диспергирования каштановой почвы благоприятно сказывается на урожайности сельскохозяйственных культур. Устойчивое повышение урожайности культур севооборота отмечается при увеличении доли измельченной почвы в почвенных смесях до 30%. При последующих повышениях доз мелиоранта (40-50% измельченной почвы) по всем фонам происходит постепенное снижение урожайности. Лучшими фонами удобрений при использовании почвенных смесей являются внесение навоза (40 т/га) и (ЫРК)60.

9. При добавлении в почву искусственно измельченной почвы существенно изменяются показатели продуктивности севооборота. Выход зерна на варианте собственно каштановой почвы составил 6,81 г, кормовых единиц- 12,49, которые при увеличении доли измельченной почвы в почвенных смесях до 30% повышаются соответственно до 8,26 г и 15,19 к.ед. На фонах удобрений возрастание продуктивности севооборота также отмечается до дозы измельченной почвы в 30%. При дальнейшем увеличении доли измельченной почвы (40 и 50%) выход зерна и кормовых единиц снижается.

Предложения производству

В условиях каштановых почв Бурятии при наличии в сельскохозяйственных предприятиях излишков соломы или на малоплодородных дальних полях предлагается её использование для обогащения почвы органическим веществом. При этом необходимо обязательное внесение азотного удобрения из расчета 10 кг.д.в. на 1 тонну соломы.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

В рекомендованных ВАК изданиях:

1. Галсанова Б.Ж. Гумусное состояние каштановой почвы при диспергировании / Б.Ж. Галсанова, М.Б. Батуева, А.П. Батудаев, В.Б. Бохиев // Вестник Бурятской ГСХА им. В.Р. Филиппова. - 2012. - №1.

- С. 37-40.

В других изданиях:

2. Галсанова Б.Ж. Дефляция почв в Бурятии / Б.Ж. Галсанова, М.Н. Сордонова // Достижения и перспективы студенческой науки аграрных вузов СФО. - Кемерово: Изд-во КемГСХИ. - 2007. - С. 33-35.

3.Фролов М.В. Улучшение плодородия каштановой почвы путем диспергирования почвенных частиц / М.В. Фролов, Б.Ж. Галсанова// Прикладные аспекты студенческой науки аграрных вузов СФО. - Иркутск: Изд-во ИрГСХА. - 2008. -4.1. - С. 133-136.

4.Сордонова М.Н. Теоретические основы диспергирования почвенных частиц / М.Н. Сордонова, В.Б. Бохиев, М.Б. Батуева, Б.Ж. Галсанова // Современные тенденции развития земледелия и защиты почв.

- Улан-Удэ: Изд-во БГСХА. - 2009. - С.38-41.

5.Батуева М.Б. Повышение урожайности сельскохозяйственных культур при диспергировании / М.Б. Батуева, В.Б. Бохиев, Б.Ж. Галсанова // Монголын газар тариалангийн енеегийн байдал, тулгамдсан асуудал. - Улаан-Баатар: Изд-во МонСХУ. - 2010. - С. 31-34.

6. Батуева М.Б. Использование соломы в качестве альтернативно-то удобрения в условиях Западного Забайкалья / М.Б. Батуева, Б.Ж. Галсанова //Аграрная наука. - сельскому хозяйству. - Барнаул: Изд-во АГАУ. -2012. -С. 118-120.

Подписано в печать 24.04.2012. Бумага офс.№1. Формат 60x84 1/16. Усл.печ.л. 1,0. Тираж 100. Заказ ».933. Цена договорная.

Издательство ФГБОУ В ПО «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В. Р. Филиппова» 670034, г. Улан-Удэ, ул. Пушкина, 8 e-mail: rio_bgsha@mail.ru

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Галсанова, Бальжан Жаргаловна, Улан-Удэ

61 12-6/444

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия

имени В.Р. Филиппова»

На правах рукописи

Галсанова Бальжан Жаргаловна

Влияние соломы и диспергирования почвенных частиц на плодородие и продуктивность каштановой почвы Бурятии

Специальность 06.01.01 - общее земледелие

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: заслуженный работник сельского хозяйства Российской Федерации, доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.П. Батудаев

Улан-Удэ 2012

Содержание

Введение 4 Глава 1. Агромелиоративные приемы, плодородие и продуктивность

почв (обзор литературы) 7

1.1. Влияние приемов повышения плодородия на свойства

почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур 7

1.2. Диспергирование почвы как способ улучшения плодородия

и повышения урожайности культур севооборота 17

1.3. Использование соломы на удобрение 21 Глава 2. Условия и методика исследований 47

2.1. Климатические условия сухостепной зоны Бурятии 47

2.2. Характеристика каштановых почв 50

2.3. Характеристика почвы опытного участка 53

2.4. Метеорологические условия 53

2.5. Методика исследований 5 7

60

Глава 3. Влияние соломы и совместного ее внесения с азотным удобрением на агрономические свойства каштановой почвы

3.1. Структурно-агрегатный состав 60

3.2. Влажность почвы 63

3.3. Содержание нитратного азота 69

3.4. Содержание подвижных форм фосфора и калия 75

3.5. Биологическая активность 77

3.6. Гумусное состояние 82

Глава 4. Влияние соломы и совместного ее внесения с азотным 87 удобрением на продуктивность каштановой почвы

4.1. Урожайность культур севооборота 87

4.2. Продуктивность севооборота 90

Глава 5. Влияние диспергирования почвы на плодородие и

продуктивность каштановой почвы 92

5.1. Влияние искусственного измельчения почвы на ее водно-

физические свойства 92

5.2. Изменение гранулометрического и структурно-агрегатного состава при диспергировании каштановой почвы 94

5.3. Гумусное состояние 98

5.4. Урожайность культур и продуктивность севооборота 101 Выводы и предложения производству 111 Литература И4 Приложения 132

Введение

Актуальность темы. Усиление антропогенной деградации почвенного

покрова в настоящее время и прогнозируемая активация этого негативного

явления в будущем заставляет по-иному осмыслить опыт прошлых лет. В

этом аспекте проблема использования различных приемов для

восстановления почвенного плодородия становится весьма актуальной, так

как сохранение и улучшение почвенного плодородия является необходимым

условием стабильного развития сельскохозяйственного производства. И

здесь достаточное внимание должно отводиться использованию

мелиоративных приемов, направленных на повышение содержания

органического вещества в почве, улучшению ее структурно-агрегатного

состояния и оптимизацию водного, теплового и питательного режимов почвы.

В современном земледелии Республики Бурятия изучены и используются разные приемы, направленные на сохранение и повышение почвенного плодородия. Однако до настоящего времени мало проводились исследования по изучению соломы как органического удобрения и не полно изучена эффективность диспергирования почвы как способа повышения плодородия малогумусной каштановой почвы.

Цель исследований - изучить влияние соломы, совместного её внесения с азотным удобрением и диспергированных почвенных частиц на плодородие и продуктивность малогумусной каштановой почвы Бурятии.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- установить влияние соломы и совместного её внесения с азотным удобрением на структурно-агрегатный состав, динамику влажности и пищевой режим почвы;

- определить влияние соломы и совместного её внесения с азотным удобрением на целлюлозоразрушающую активность и гумусное состояние почвы;

- выявить воздействие соломы и совместного её внесения с азотным удобрением на урожайность зерновых культур;

- изучить последействие диспергированных почвенных частиц на урожайность сельскохозяйственных культур на каштановой почве;

Защищаемые положения:

- совместное внесение соломы с азотным удобрением повышает плодородие малогумусной каштановой почвы;

- внесение соломы совместно с азотным удобрением повышает урожайность культур и продуктивность севооборота;

- диспергирование почвенных частиц оказывает положительное последействие и повышает продуктивность каштановой почвы.

Научная новизна. Впервые в богарных условиях сухостепной зоны Бурятии изучено влияние соломы на плодородие и продуктивность малогумусной каштановой почвы. Получены новые научные данные о влиянии диспергирования на показатели плодородия и продуктивности почвы за 2 ротации 4-х польного зернопарового севооборота.

Практическая значимость. Материалы исследований могут быть использованы при дальнейшем совершенствовании системы земледелия республики, направленном на биологизацию сельскохозяйственного производства.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на международных (Улан-Удэ, 2009; Улаан-Баатар, 2010), региональных (Кемерово, 2007; Иркутск, 2008; Барнаул, 2012) научно-практических конференциях и на заседаниях кафедры общего земледелия Бурятской ГСХА им. В.Р. Филиппова в 2009-2012 гг.

Вклад автора. Автор принимала участие в разработке программы исследований, проводила полевые, камеральные и аналитические работы, математическую обработку и интерпретацию материала, подготовку и публикацию основных положений диссертации.

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 6 печатных работах, 1 из которых в рецензируемом издании из списка ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертация представляет собой рукопись, изложенную на 156 страницах основного компьютерного текста, содержит 23 таблицы, 4 рисунка, 24 приложения и список использованной литературы из 182 наименований, 8 из которых иностранных авторов.

Она состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованной литературы и приложения.

Глава 1. Агромелиоративные приемы, плодородие и продуктивность почв (обзор литературы)

1.1 . Влияние приемов повышения плодородия на свойства почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур

В процессе сельскохозяйственного и промышленного использования земель под воздействием природных или антропогенных факторов происходит ухудшение свойств и снижение плодородия почвы. Сохранение и улучшение почвы и ее плодородия является необходимым условием стабильного развития всего сельскохозяйственного производства.

Земледельческая наука к настоящему времени разработала различные и достаточно эффективные агромелиоративные приемы сохранения и улучшения плодородия почв.

Одним из распространенных приемов восстановления плодородия почвы является сидерация. Сидерация - это комплексный агроприем, положительно влияющий на плодородие почвы, урожай культур и экологическую ситуацию. Поступление в почву органического вещества путем применения сидератов - это один из наиболее реальных путей стабилизации содержания гумуса в почве и увеличения его количества и качества.

В качестве сидеральных культур рекомендуется применять различные растения, быстро создающие богатую надземную массу.

В последние годы многими исследователями (Берзин, 2003; Ломако, 2003; Демарчук, 2005; Артемов, Манаенков, 2007; Лошаков, 2007 и др.) установлено, что сидерация является наиболее экономически выгодным и экологически безопасным источником обогащения почв органическим веществом.

Термин «сидерация» впервые в 19 веке предложен французским ученым Ж. Вилем. В этом названии подчеркивается роль солнечного света в производстве зеленой массы удобрений. Название «сидерация» принято в

трудах классиков российского земледелия Д.Н. Прянишникова (1923) и В.Р. Вильямса (1949). Однако К.А. Тимирязев (1936) считал этот термин не совсем удачным и предлагал пользоваться только определением «зеленое удобрение». В настоящее время оба названия «сидерация» и «зеленое удобрение» применяются как синонимы, а культуры, запахиваемые в почву, называются сидератами (Довбан, 1990).

Н.И. Кашеваров (2008) отмечает, что в Сибири сидеральный пар из люпина был применен в Туринском уезде Тобольской губернии П.В. Будриным. При заделке зеленого удобрения в почву вносится до 5-8 т сухой массы органического вещества на гектар, что близко по содержанию сухой массы в 20-30 т навоза (Берзин, 2003).

В университете г. Абердин (Шотландия), в длительных опытах установлено, что возделывание сельскохозяйственных культур без органических удобрений привело к снижению содержания почвенного углерода на 11,6 и азота на 9,9%, между тем как при применении зеленого удобрения уменьшения содержания этих элементов не наблюдали (Parsons, 1984).

В сельскохозяйственном институте г. Нитра (Чехословакия) исследования влияния зеленой массы вико-овсяной смеси на динамику гумуса и образование гуминовых кислот в буроземной почве показали, что запашка этой смеси на зеленое удобрение обеспечивает положительный баланс гумуса, прежде всего за счет обновления почвенных гумусовых веществ продуктами гумификации, типа гуминовых кислот с более высоким содержанием кислорода, и метоксильных функциональных групп (Sotakova, 1986).

Однако имеется мнение зарубежных исследователей о том, что зеленое удобрение не способствует накоплению гумуса в почве, а скорее поддерживает его содержание на исходном уровне (Frey, Elliott, Paustian, 1999).

Велика роль сидератов в улучшении физико-химических свойств почв. Так, В.В. Вольновым (2000) установлено, что на обыкновенных выщелоченных почвах Алтайского края в севообороте с сидеральным паром содержание водопрочных агрегатов по сравнению с севооборотом с чистым паром увеличилось на 9,6% под повторным посевом пшеницы по пару и на 4,9% под посевами 3-й зерновой культуры.

Выращивание сидеральных культур в условиях Бурятии рекомендуется проводить на паровых полях с последующим запахиванием их массы в почву, то есть по типу занятого пара, но без отчуждения зеленной массы выращенной культуры на корм. Так, пшеница, посеянная по сидеральному пару, дала прибавку в урожае за все годы в среднем в размере 1,5-2,0 ц/га, а урожаи овса на зеленку по непаровым предшественникам повысился на 30-60 ц/га. Кроме того, применение сидератов способствует лучшему накоплению гумуса и питательных элементов дефлированной почве, улучшению ее агрофизических показателей (агрегатный состав, объемный вес и др.).

Сидераты очищают почву от нитратов, переводя их в органическую форму, снижают вымывание азота в грунтовые воды. Урожай биомассы сидератов в 18-20 т/га равноценен внесению 15-17 т/га хорошего навоза (Корсунова и др., 2004).

Сапропель (от греч. sapros — гнилой и pelos — грязь, ил) — это отложения пресноводных водоемов, состоящие из органического вещества и минеральных примесей, формирующиеся в результате биохимических, микробиологических и физико-механических процессов из остатков населяющих озеро или пруд растительных и животных организмов, а также приносимых в водоемы водой и ветром органических частиц. Применять сапропель в качестве удобрений целесообразно на песчаных и супесчаных почвах. Эффективность при этом значительно выше, чем на почвах более тяжелого гранулометрического состава. Повышается не только урожайность растений, но и улучшает свойства почвы, повышается их плодородие (Абашеева и др., 2003).

Сапропели используются в качестве органического удобрения сельскохозяйственных культур. В составе этих озерных отложений имеются все питательные вещества, необходимые для роста и развития растений, поэтому сапропель можно отнести к группе сложных, многофакторных удобрений. Он является удобрением длительного действия, обладает мелиорирующим эффектом и положительно влияет на экологические факторы окружающей среды. Эффективность сапропеля возрастает при совместном использовании с навозом, торфом, древесными отходами и минеральными удобрениями (Лбов и др., 2007).

Внесение сапропеля (оз. Долгое Кабанский район) на серые лесные почвы ОПХ «Байкальское» в дозе 60 т/га обеспечило получение суммарной прибавки зерна яровой пшеницы 14,4 ц/га (последействие 4,0 ц/га) при контрольном варианте урожая 12,0 ц/га. При увеличении дозы сапропеля до 120 т/га урожай пшеницы достиг 23,7 ц/га, то есть прибавка составила 11,7 ц/га (Убугунов и др., 2009).

Л.В. Кирейчева и О.Б. Хохлова (2004) исследовали влияние сапропеля на почву на протяжении семи лет. Исследования показали, что присутствие сапропеля изменило гранулометрический состав почвы. Повысило содержание илистой фракции. В первом варианте - 100 т/га сапропеля -содержание этой фракции остается менее 20%, гранулометрический тип почвы в пахотном слое остается тот же - супесь. В вариантах 200 и 400 т/га содержание илистой фракции в пахотном слое становится более 20% и почва переходит в разряд легких суглинков.

В Ярославской области проводили научно-исследовательскую работу по изучению способов активации их удобрительного действия путем создания различенных смесей. Под руководством Б.Н. Хохлова исследовали различные сапропелевые смеси (сапропель-навоз 1:1; сапропель-торф 1:1; сапропель-МРК) для повышения урожая пшеницы.

Во Владимирской области на экспериментальной базе ВНИПТИОУ изучали влияние компостов на основе сапропеля на плодородие почвы.

Исследовали следующие компосты: сапропель-сидераты 1:1; сапропель-торф-сидераты 1:1:1: и 2:1:1. Наиболее эффективной оказалась смесь: сапропель-торф-сидераты 1:1:1.

Процесс гумусообразования в почве протекает при наличии минеральных глинистых частиц, соединений кальция и органического материала. Минеральные коллоидные частицы - матрицы для формирования новых органо-минеральных комплексов гуминовых веществ. После внесения УМС (удобрительно-мелиорирующих смесей) из сапропели на минеральной матрице сапропелевых коллоидов органический материал формирует гуминовые вещества почвы (Орлов, 1985).

Сапропель характеризуется высоким содержанием (до 30%) карбоната кальция и гуминовых веществ и имеют коллоидную структуру (Кирейчева, Хохлова, 2004). Наличие карбонатов мелиорирует почву. Коллоидная структура, сформированная в почве сапропелем, позволяет повысить влагоемкость и способствует закреплению биогенных элементов. Высокое влагоудерживающее свойство УМС на основе сапропелей определяются наличием в них коллоидных частиц.

При окультуривании загрязненных почв УМС большое значение приобретают сорбционные свойства этих веществ. Сапропели, как илистые структуры с высокой ЕКО, сами служат сорбентами. Они особенно активно сорбируют из почвы тяжелые металлы. Для активации этого процесса в УМС добавляют цеолит, древесный или активированный уголь. Такое сочетание расширяет сорбционные возможности УМС.

Исследования показали, что УМС на основе сапропелей проявляют новые качества, не характерные для отдельных ингредиентов смеси. Они позволяют активизировать гумусообразование в почве и обеспечивать расширенное воспроизводство почвенного плодородия (Кирейчева, Хохлова 2005).

Природные цеолиты относятся к новым нетрадиционным полезным ископаемым. За рубежом и в отдельных регионах нашей страны для

повышения урожайности используют цеолиты. Использование природных цеолитов в земледелии в качестве агромелиорантов оказывают положительное влияние на агрохимические и агрофизические свойства почвы: улучшают структуру пахотного горизонта, увеличивают водоудерживаюшую способность, понижают кислотность, так как они -цеолиты являются адсорбентом.

Применение цеолитов в условиях Бурятии на каштановых и дерново-карбонатных почвах под картофель, овес и пырейник не обнаружено устойчивого повышения урожая растений (Лапухин и др., 1990).

При совместном использовании органоминеральных удобрений с цеолитами прибавка урожая картофеля к контролю составила 67%, в том числе за счет цеолитов - 49 %. Наибольший эффект получен от смеси куриного помета с цеолитом, при этом прибавка урожая овса составила 100% к контролю. При добавлении к этой смеси МРК прибавка оказалась еще выше и составила 150% (Убугунов и др., 2009).

Наибольший эффект от применения цеолитов достигается при совместном внесении с органическими и минеральными удобрениями на 2050%, содержание нитратов в продукции снижается на 50%. Наибольшую прибавку урожая обеспечило внесение при посеве в рядки аммофоса и цеолито-органо-минеральной смеси 1,8-2,0 ц/га или 21,4-23,5% к контролю (Васильева, 2005).

При использовании цеолитовых туфов в земледелии необходимо придерживаться определенных требований, предъявляемых к их качеству: содержание полезного компонента -