Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние удобрений на агрохимические показатели плодородия почв Чувашской Республики

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние удобрений на агрохимические показатели плодородия почв Чувашской Республики"

На правах рукописи

Игнатьев Михаил Васильевич

Влияние удобрений на агрохимические показатели плодородия почв Чувашской Республики

06.01.04 - агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов-2009

003487876

Работа выполнена на кафедре почвоведения и агрохимии Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Михайлов Леонид Николаевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Пронько Виктор Васильевич кандидат сельскохозяйственных наук Ярошенко Татьяна Михайловна

Ведущая организация: Государственное научное учреждение

«Чувашский научно-исследовательский

институт

сельского хозяйства»

Защита состоится а?'6 » декабря 2009 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.05 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл., 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова».

Автореферат разослан «_£-?_» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор с.-х. наук, профессор

\

Н.А. Пронько

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На основе длительных наблюдений за состоянием почвенного покрова, выполненных в различных почвенно-климатических зонах страны, а также за рубежом, установлено, что в процессе сельскохозяйственного использования их важнейшие агрохимические показатели претерпевают существенные изменения. Снижается содержание гумуса и изменяется его качество, уменьшаются запасы валовых форм питательных веществ, трансформируется реакция почвенного раствора и биологическая активность почв (Минеев В.Г., 2003; Сычев В.Г., 2006).

Аналогичная картина характерна и для почв Чувашской Республики.

Для обоснованного принятия решений, по рациональному использованию удобрений необходимо установить характер и интенсивность трансформации основных агрохимических показателей в различных почвенно-климатических условиях и влияние на эти процессы удобрений. Однако, до последнего времени на территории Чувашской республики подобные исследования и обобщения, несмотря на их актуальность и большую практическую значимость, практически не проводились.

Цель исследований. Выявить влияние удобрений на динамику изменения агрохимических показателей плодородия основных типов почв Чувашской Республики при сельскохозяйственном использовании.

Задачи исследований:

- определить запасы гумуса и валовых форм питательных веществ в дерново-слабоподзолистых, темно-серых лесных почвах и черноземах выщелоченных супесчаных Чувашской Республики;

- выявить динамику основных агрохимических показателей, микроэлементов и тяжелых металлов в пахотном и метровом слоях почв;

- рассчитать баланс гумуса и основных элементов питания в почвах

' N

Чувашской Республики и дать им оценку \

- установить запасы валовых и подвижных форм тяжелых металлов в почвах Чувашской Республики и характер их трансформации при внесении удобрений;

- определить влияние удобрений на урожайность зерновых культур на разных типах почв Чувашской Республики;

- дать биоэнергетическую и экономическую оценку применения удобрений при возделывании сельскохозяйственных культур;

Научная новизна. Впервые на почвах Чувашской Республики изучена трансформация запасов гумуса и валовых форм питательных веществ при внесении удобрений. Определены запасы и динамика микроэлементов в пахотном, подпахотном и метровом слоях дерново-слабоподзолистых, темно-серых лесных и черноземных почвах Чувашской Республики. Выявлено изменение агрохимических свойств почв во времени. Рассчитан баланс питательных веществ для основных типов почв Республики. Определены особенности накопления микроэлементов в урожае сельскохозяйственных культур, в зависимости от почвенно-климатических условий и удобренности почвы.

Практическая значимость работы. Полученные результаты являются основой для планирования работ по сохранению и стабилизации плодородия почв, для расчёта доз удобрений под запланированные урожаи и получения высококачественной сельскохозяйственной продукции, охране окружающей среды в Чувашской Республике и повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Материалы диссертационной работы используются при изучении дисциплин - «Агрохимия», «Почвоведение», «Сельскохозяйственная экология» в ФГОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия».

Основные положения, выносимые на защиту:

- изменения агрохимических показателей, запасов элементов питания, микроэлементов в пахотном и подпахотном горизонтах почв, расположенных

в разных почвенно-климатических зонах Чувашской Республики под влиянием удобрений;

- баланс гумуса и основных элементов питания в пахотном горизонте дерново-слабоподзолистых, темно-серых лесных и черноземных почвах Чувашии;

- урожайность сельскохозяйственных культур в зависимости от уровня плодородия почвы и внесения удобрений.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава Чувашской ГСХА (Чебоксары, 2007; 2008; 2009 гг.), Всероссийской научно-практической конференции «Вавиловские чтения - 2009» (Саратов, 2009 г.), на V Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных, аспирантов и студентов «Молодёжь и инновации XXI века» (7 апреля 2009 г., Чебоксары), на республиканских научно-производственных конференциях и агрономических совещаниях (Чебоксары, 2004-2009 гг.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 6 работ, в том числе 2 - в журналах, рекомендованных ВАК Минобразования РФ.

Степень личного участия. Разработка программы, закладка реперных участков, анализ и обобщение полученных результатов проводились соискателем лично. Агрохимические анализы почвенных и растительных образцов проведены совместно с сотрудниками агрохимцентра «Чувашский», которым автор выражает свою глубокую благодарность.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 157 страницах компьютерного текста, включает 24 таблицы, 4 рисунка, 4 приложения. Состоит из введения, 4 глав, выводов и рекомендаций производству, списка цитируемой литературы из 210 названий, в том числе 17 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Условия проведения опытов и методика исследований

Изучение плодородия почв проводились на реперных участках, созданных по инициативе Министерства сельского хозяйства Чувашской Республики. В 1994 было заложено 14, а в 2003 году дополнительно 6 реперных участков в 6 различных почвенно-климатических зонах республики. Для анализа нами были взяты результаты определения агрохимических показателей в 2008 г. и их сравнивали с данными за 2000 г.

В почвенном покрове Чувашии преобладают дерново-подзолистые почвы (3,2% почвенного покрова), серые лесные (60,0%), чернозёмы (15,2 %). Соответственно на данных типах почв заложено 9, 6 и 5 реперных участков. На этих участках имеются делянки, где удобрения не вносились и где удобрения систематически применялись с 1994 г. Поля для реперных участков отбирали типичные, по рельефу, гранулометрическому составу и мощности горизонта А для данной почвенно-климатической зоны..

Из шурфов до глубины 100 см через каждые 20см отбирались почвенные образцы для проведения агрохимического анализа. С контрольных точек отбирались почвенные образцы на глубину пахотного слоя. Отбор растительных образцов производился перед уборкой сельскохозяйственной продукции.

В почвенных образцах, взятых с шурфов, определялся гумус (в %), подвижный фосфор, обменный калий (в мг/кг), рНКсь гидролитическая кислотность (в мг/экв/100 г), валовые формы серы, бора, цинка, кобальта, меди, марганца и подвижные формы тяжелых металлов: цинка, меди, свинца, кадмия и хрома (в мг/кг). Методы определения агрохимических показателей, тяжелых металлов в почве и продукции растениеводства приведены в табл. 1.

Наблюдения проводились в северной, центральной и южной зонах. Агрометеорологические показатели северной зоны: сумма 1°С выше +10°С за вегетационный период (2000-2008 гг.) колебалась в пределах 1937-2167, а

количество осадков варьировало в пределах 233-475 мм. Преобладают дерново-подзолистые среднесуглинистые почвы.

Таблица 1

Методы определения агрохимических показателей и тяжёлых металлов в _почве и растениеводческой продукции _

Показатель Методы определения ГОСТ (ОСТ)

Гумус Метод Тюрина в модификации ЦИНАО ГОСТ 26027-91

Подвижный фосфор и обменный кадий Метод Кирсанова в модификации ЦИНАО ГОСТ 26027-91

рНш В К.С1 суспензии ГОСТ 26487-85

Гидролитическая кислотность Метод Калпена в модификации ЦИНАО ГОСТ 26212-84

Сумма поглощенных оснований Метод Каппена ГОСТ 27821-88

Тяжелые металлы '¿п, Си, РЬ, СсЗ и др. в почвах к продукции растениеводства Методические указания по определению тяжелых металлов Издание 2, ЦИНАО, 1992.

Агрометеорологические показатели центральной зоны, где распространены темно-серые лесные тяжелосуглинистые почвы: сумма 1СС выше +10°С за вегетационный период (2000-2008 гг.) колебалась в пределах 1850-2296, а количество осадков варьировало в пределах 263-396 мм. Агрометеорологические показатели южной зоны, где наиболее распространены черноземы супесчаные выщелоченные: сумма 1°С выше + 10°С за вегетационный период (2000-2008 гг.) колебалась в пределах 19202310, а количество осадков варьировало в пределах 257-384 мм. На удобренных участках дерново-слабоподзолистых почв (северная зона) за период 2000-2008 гг. было внесено N24? 15 на 1 га севооборотной площади.

На темно-серых лесных почвах (центральная зона) на этот же период внесли 4,2 т навоза + №5Р31К15 на 1 га севооборотной площади. В южной зоне на черноземах вносили только минеральные удобрения - ШЗР20К10 на 1 га севооборотной площади.

Баланс гумуса, азота, фосфора и калия определялся расчетным методом с учётом поступления и выноса элементов питания. Биоэнергетическая и экономическая эффективность применения удобрений рассчитывалась по Минееву (2004). Статистическая обработка данных полевого опыта осуществлялась по Доспехову (1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Динамика агрохимических показателей в пахотных горизонтах почв. Результаты исследований показали, что содержание гумуса в дерново-слабоподзолистых почвах северной зоны за изучаемый период снизилось на 0,08-0,13%, тогда как в почвах центральной (темно-серые лесные почвы) и южной (чернозем выщелоченный супесчаный) зоны достигнут положительный баланс гумуса при внесении удобрений (табл. 2). На неудобренных реперных участках, расположенных на темно-серых лесных почвах и черноземах наблюдалось снижение содержания гумуса. Положительный баланс гумуса на реперных участках достигнут за счет регулярного совместного применения органических и минеральных удобрений.

Максимальное накопление в пахотном слое нитратного азота и обменного аммония наблюдалось в темно-серых лесных почвах центральной зоны. На дерново-слабоподзолистых почвах северной зоны и супесчаных черноземах южной зоны условия для нитрификации были хуже.

В почвах северной зоны за рассматриваемый период содержание подвижного Р205 несколько снизилось, а на участках центральной и южной

зоны осталось на исходном уровне или даже несколько повысилось (табл. 2). Связано это с регулярным внесением удобрений.

Таблица 2

Содержание гумуса, подвижных форм элементов питания

и обменная кислотность почв в слое 0-20 см

Ткп почвы Год обслед. Фон Гумус, % мг/кг рНш

N03 | >1Н4 | Р205 | К20

Северная зона

Дерново-слабоподзолистая 2000 неудобр. 2,83 51,1 43,3 228 123 5,3

удобрен. 3,00 61,4 48,8 252 128 5,6

2008 неудобр. 2,75 49,9 42,2 21,9 129 5,0

удобрен. 2,92 54,4 48,1 233 134 5,3

НСР 0,5% 0,07

Центральная зона

Темно-серая лесная 2000 неудобр. 4,82 112 104 154 129 5,8

удобрен. 4,95 122 102 169 120 6,1

2008 неудобр. 4,75 102 110 188 120 5,7

удобрен. 5,12 121 108 199 133 6,4

НСР 0,5% 0,09

Южная зона

Чернозем выщелоченный супесчаный 2000 неудобр. 2,15 51,4 26,2 124 118 5,7

удобрен. 2,21 62.2 28,8 129 116 5,9

2008 неудобр. 2,13 60,6 29,9 131 115 5,6

удобрен. 2,31 68,8 30,4 144 121 5,9

НСР 0,5% 0,06

В запасах обменного калия на всех трех типах почв за период наблюдений существенных изменений не произошло.

Обменная кислотность в изучаемых почвах существенных изменений не претерпела, но при этом на всех реперных участках наблюдается тенденция ее смещения в сторону нейтральной.

Содержание валовых форм микроэлементов в почвах, как известно, определяется геохимическим составом материнских пород. Поэтому их колебания в пределах одного типа почв по срокам определения и степени удобренности почвы носили несущественный характер (табл. 3).

Определение количества подвижных форм тяжелых металлов в слое 020 см показало, что их содержание значительно ниже ПДК (табл. 4). При этом, следует отметить, что отмечается некоторая тенденция к накоплению

свинца на удобренных фонах дерново-слабоподзолистой и черноземной почвах. При этом одновременно наблюдалось некоторое снижение содержания подвижной меди.

Таблица 3

Содержание валовых форм микроэлементов и серы в слое почвы 0-20 см, мг/кг

Тип почвы Год обслед. Фон В Си Мп Со Б

Северная зона

Дерново-слабоподзолистая 2000 неудобр. 1,69 6,99 1,31 19,5 1,40 11,2

удобрен. 2,33 8,56 1,28 11,7 1,42 9,43

2008 неудобр. 1,73 8,00 1,28 11,6 1,36 11,4

удобрен. 2,30 7,03 1,33 10,7 1,28 9,53

Центральная зона

Темно-серая лесная 2000 неудобр. 0,85 5,46 1,99 13,1 1,80 8,2

удобрен. 0,75 5,74 1,20 14,2 1,44 9,4

2008 неудобр. 1,22 5,52 1,58 8,3 1,22 13,3

удобрен. 1,30 5,60 1,60 8,8 1,12 12,9

Южная зона

Чернозем выщелоченный супесчаный 2000 неудобр. 0,75 2,88 1,40 10,3 1,90 6,3

удобрен. 0,85 2,66 1,50 7,8 2,05 8,9

2008 неудобр. 0,96 2,50 1,10 11,2 1,67 10,5

удобрен. 1,55 2,30 1,45 8,7 1,60 9,8

Таблица 4

Содержание подвижных форм тяжелых металлов в слое почвы 0-20 см, мг/кг

Тип почвы Год обслед. Фон Си гп Сё РЬ Сг

Северная зона

Дерново-слабоподзолнстая 2000 неудобр. 0,30 2,33 0,10 0,16 0,18

удобрен. 0,38 2,08 ОДО 0,14 0,11

2008 неудобр. 0,13 1,07 0,14 0,16 0,28

удобрен. 0,10 1,05 0,11 0,25 0,30

Центральная зона

Темно-серая лесная 2000 неудобр. 0,20 2,04 0,01 0,19 0,29

удобрен. 0,21 1,99 0,08 0,30 0,36

2008 неудобр. 0,22 1,20 0,07 0,20 0,26

удобрен. 0,24 1,64 0,03 0,11 0,36

Южная зона

Чернозем выщелоченный супесчаный 2000 неудобр. 0,14 1,82 0,02 0,15 0,12

удобрен. 0,20 1,50 0,07 0,19 0,18

2008 неудобр. 0,03 1,10 0,02 0,14 0,28

удобрен. 0,05 1,48 0,02 0,19 0,20

Примечание: ПДК, мг/кг 3,0 23,0 2,8 6,0 6,0

Агрохимические свойства метрового слоя почв. Наблюдение показали, что на всех реперных участках, вне зависимости от их расположения, по мере углубления до метрового слоя выявляется общепринятая закономерность: содержание гумуса и основных элементов питания снижается, обнаруживается незначительное подкисление, вместе с тем содержание обменного кальция и магния имеет тенденцию к увеличению (табл. 5). Так, в метровом слое дерново-слабоподзолистой почвы в северной природно-сельскохозяйственной зоне возросло содержание гумуса в пахотном и подпахотном горизонтах, что, прежде всего, связано с миграцией фульвокислот. Повысилось содержание подвижного фосфора, однако снизилось количество обменного калия. Реакция среды сместилась в сторону нейтральной. Объясняется это, прежде всего тем, что на данном участке вносились органические и фосфорные удобрения, производили известкование. Об этом свидетельствует снижение уровня гидролитической кислотности.

В темно-серых лесных почвах центральной природно-сельскохозяйственной зоны (Вурнарский район), наоборот, отмечена стабилизация в содержании гумуса, и некоторое снижение запасов основных элементов питания. Проявляется усиление кислотности почв, что свидетельствует об отсутствии известкования за 2000-2008 гг.

На выщелоченных супесчаных черноземах южной природно-сельскохозяйственной зоны (Батыревский район) также обнаруживается самое низкое среди изучаемых почв содержание гумуса и обменного калия. Практически не изменилось содержание подвижного фосфора. Обменная кислотность в нижних слоях почвы сместилась в нейтральную сторону, гидролитическая кислотность при этом практически не изменилась.

Таблица 5

Агрохимическая характеристика метрового слоя почв реперных участков

Тип почвы Сроки отбора Глубина отбора, см Гумус % мг/кг рНш Нг Обменный

Са2+

мг-экв. на 100 г почвы

Р205 | к2о

Северная зона

Дерново-слабоподзолистая 2000 0-20 2,9 224 162 5,7 2,1 10,5 3,4

20-40 2,8 152 106 5,7 2,8 12,2 3,9

40-60 2,7 93 104 5,0 3,6 14,2 4,8

60-80 1,6 90 96 4,7 3,6 14,7 4,8

80-100 1,3 83 89 4,5 3,7 15,4 5,0

2008 0-20 3,7 280 87 6,3 2,0 11,5 3,4

20-40 3,4 120 73 6,0 2,1 10,0 5,0

40-60 2,6 92 84 6,1 2,2 13,0 5Д

60-80 1,6 90 90 6,1 2,3 14,1 5,2

80-100 1,3 83 88 6,0 1,8 15,8 5,5

и ентральная зона

Темно-серая лесная 2000 0-20 4,8 154 120 5,8 4,0 16,4 5,6

20-40 4,0 150 110 5,7 4,0 17,2 4,6

40-60 2,7 93 96 5,5 2,5 18,1 4,5

60-80 1,6 92 89 5,4 2,2 19,6 5,0

80-100 1,3 91 80 5,4 1,8 20,3 5,6

2008 0-20 4,8 128 124 4,9 4,1 16,7 5,8

20-40 4,3 128 123 4,8 4,0 17,0 5,6

40-60 2,8 85 86 4,7 3,6 18,2 5,5

60-80 1,8 88 87 4,6 2,4 18,9 5,4

80-100 1,5 89 81 4,9 1,9 19,9 5,7

Южная зона

Чернозем выщелоченный супесчаный 2000 0-20 2,2 131 101 5,1 2,9 8,2 1,5

20-40 1,9 130 100 5,2 2,8 8,3 1,5

40-60 1,9 101 99 5,3 2,7 8,9 1,4

60-80 1,6 93 90 5,3 2,6 9,0 1,8

80-100 1,3 89 85 5,4 2,6 9,2 1,0

2008 0-20 2,1 130 104 5,7 2,7 8,3 1,6

20-40 1,8 130 107 5,7 2,6 8,6 1,6

40-60 1,8 128 82 6,5 2,5 9,4 1,0

60-80 1,6 73 90 6,5 2,4 9,3 1,1

80-100 1,5 85 78 6,4 2,5 10,8 1,2

Содержание микроэлементов и тяжелых металлов в слое 0-100 см реперных участков. Анализ данных, приведенные в табл. 6 показал, что по всем горизонтам изучаемых почв исходное содержание (2000 г.) подвижных

форм серы и бора, валовых форм кадмия, никеля, цинка и меди заметно отличается, поскольку изучаемые почвы сформировались на различных материнских породах. Для серы, бора и кадмия характерна общая закономерность: по мере углубления почвенного профиля, их количество, как правило, снижается, тогда как содержание валовых форм никеля, цинка и меда, наоборот, имеет тенденцию к увеличению.

Таблица 6

Содержание микроэлементов и тяжелых металлов в почве реперных участков

Тип почвы Срок отбора Глубина отбора, см Подвижные формы, мг/кг Валовые формы (вытяжка 5 мл НКОз), мг/кг

я 1 и СЛ 1 № 1 7,п 1 Пт

Очепна чона

Дерново-слабо-подзолисгая 2000 0-20 9.0 0,5 0.18 16.6 44,4 17.9

20-40 7,2 0.3 0,29 11.0 38.1 16,0

40-60 0.2 0.7 0.18 15.3 42.0 19.8

60-80 0.3 0.3 0.21 21.8 44.1 21.7

80-100 0.1 0.4 0.20 22.1 47.1 22.6

2008 0-20 7,0 0.3 0.20 14.7 40,7 20,4

20-40 7.5 0.2 0,24 16,0 38,7 18.5

40-60 9,3 0.7 0.20 15,5 37,3 16,0

60-80 6.8 0.8 0.12 17.5 42.2 17.8

80-100 6.7 0.4 0.05 17.7 42.4 19.1

Пентвальн ая зона

Темно-серая лесная 2000 0-20 10,6 1,0 0,23 16,5 45,1 20,0

20-40 10,0 0,9 0,29 15,8 44,3 20,0

40-60 7,3 0,4 0,13 14,3 40,8 17,1

60-80 8,8 0,2 0,(4 18,7 44,8 19,3

80-100 7,1 0,9 0,13 16,9 44,3 19,7

2008 0-20 10,0 0,9 0,21 18,1 49,6 23,2

20-40 9,4 1,1 0,25 15,8 52,1 22,8

40-60 7,8 0.4 0,19 17,9 48,1 22,2

60-80 6,8 0,9 0,14 20,2 49,5 23,3

80-100 5,4 1,0 0,09 16,2 48,8 23,6

Южная зона

Чернозем выщелоченный супесчаный 2000 0-20 6.3 0,1 0,35 15.2 37,3 15,9

20-40 6,2 0,2 0,06 13,2 36,3 15,0

40-60 7,6 1,4 0,00 13,4 33,7 14,6

60-80 6,9 0,7 0,03 14,2 32,4 16,1

80-100 6,2 0,4 0,04 14,2 32,0 16,6

2008 0-20 6,2 0,! 0,22 16,6 39,7 18,4

20-40 6,2 0,7 0,07 18,7 37,2 15,7

40-60 5,0 0,1 0,19 19,4 40,9 16,6

60-80 5.3 0,3 0,11 20,3 42,8 19,3

80-100 4,3 0,4 0,07 18,2 42,9 18,6

ПДК, мг/кг рН> 5,5 2,0 рН> 5,5 80,0 рН> 5,5 220,0 рН> 5,5 132,0

За период наблюдений на данных почвах к 2008 году обнаружились следующие изменения.

В пахотном слое дерново-слабоподзолистой почвы содержание серы, бора, цинка снизилось, а в нижележащих горизонтах их количество возросло. Валовые запасы кадмия, никеля и меди в нижележащих горизонтах также увеличились по сравнению с исходным состоянием.

В темно-серых лесных почвах в пахотном слое незначительно сократилось содержание серы, бора и кадмия, а количество никеля, цинка и меди возросло. Особенно заметно повышение в нижележащих горизонтах содержания цинка и меди.

В пахотном слое чернозема выщелоченного супесчаного содержание серы и бора осталось практически на исходном уровне, кадмия - снизилось, а количество никеля, цинка и меди возросло. Выявилось увеличение содержания никеля, цинка и меди в нижележащих горизонтах.

Изменения содержания подвижных форм серы, борз, валовых форм тяжелых металлов как в пахотном, так и в нижележащих горизонтах определяются свойствами материнских пород, гидрологическими условиями территории, а также видовым составом возделываемых сельскохозяйственных культур и их урожайности.

Весьма показательным и положительным является то, что содержание всех изучаемых микроэлементов и тяжелых металлов, как в пахотном слое, так и в нижележащих горизонтах рассматриваемых почв, расположенных в разных почвенно-климатических условиях Чувашской Республики находится в пределах допустимых концентраций.

Баланс гумуса питательных веществ. Результаты расчетов представлены в табл. 7. Расходную часть определяли с учетом сложившейся структуры посевов по выносу элементов питания с урожаем (гумус - по выносу азота), полученным в 2008 г в указанных районах, потерями от эрозии, вымывания и денитрификации (азот). Приходная часть включала

поступление элементов питания с удобрениями (органическими и минеральными), пожнивно-корневыми остатками и за счет симбиотической и несимбиотической азотфиксации.

Установлено, что самый высокий дефицит гумуса имеет место на черноземах южной зоны (545 кг/га в год), минимальный - на дерново-слабоподзолистых почвах Чебоксарского района (175 кг/га в год). Дефицитный баланс сложился также по всем трем элементам питания. Исключение составил баланс азота по Чебоксарскому району.

Расчеты показывают, а результаты агрохимических анализов (табл. 2) подтверждают необходимость первоочередного внесения удобрений на выщелоченных черноземах южной зоны.

Таблица 7

Баланс гумуса и питательных веществ за 2008 год

№ Наименование районов Приход Расход Баланс

Гумус, т/га пашни

1. Батыревский 0,376 0,921 -0,545

2. Вурнарский 0,434 0,735 -0,302

3. Чебоксарский 0,308 0,482 -0,175

ПО РЕСПУБЛИКЕ 0,321 0,598 -0,277

Азот, кг/га

1. Батыревский 45,2 88,6 -43,4

2. Вурнарский 73,7 82,3 -8,6

3. Чебоксарский 61,4 59,1 2,3

ПО РЕСПУБЛИКЕ 51,3 53,2 -1,9

Фосфор, кг/га

1. Батыревский 12,4 33,0 -20,6

2. Вурнарский 17,8 28,5 -10,7

3. Чебоксарский 9,2 23,1 -13,8

ПО РЕСПУБЛИКЕ 10,7 19,7 -8,9

Калий, кг/га

1. Батыревский 19,0 77,4 -58,4

2. Вурнарский 28,6 65,9 -37,3

3. Чебоксарский 11,4 47,2 -35,8

ПО РЕСПУБЛИКЕ 18,8 43,4 -24,6

Влияние удобрений на урожай сельскохозяйственных культур. На полях, где расположены реперные участки, в среднем за 2004-2007 гг. прибавки урожая на дерново-слабоподзолистых почвах от внесения

И40Р30К20 составили: у ячменя - 6,3 и/га, яровой пшеницы - 4,6 ц/га, озимой пшеницы - 8,4 ц/га. На темно-серых лесных почвах прибавки урожая Ю0Р20К15 составили по этим же культурам соответственно 5,3; 5,8; 6,2 ц/га, а на черноземах выщелоченных супесчаных от применения Ж0Р5()К40 -4,2; 5,0; 4,6 ц/га.

Биоэнергетическая и экономическая эффективность применения минеральных удобрений. Расчёт биоэнергетической эффективности применения удобрений показывает, что на единицу энергетических затрат в СХПК им. Свердлова Чебоксарского района (северная зона) получено 2,54, в СХПК «Новый путь» Вурнарского района (центральная зона) - 2,1, а в СХПК «Красное Знамя» Батыревского района (южная зона) 1,17 единиц энергии, содержащейся в прибавке урожая от минеральных удобрений.

Расчёт экономической эффективности применения удобрений при возделывании зерновых культур показал, что в зависимости от плодородия почвы прибавки урожая от применения минеральных удобрений изменяются. Самыми высокими они были на дерново-слабоподзолистых почвах, где уровень рентабельности составил в среднем 85,8, серых лесных почвах-87,9, на чернозёмах выщелоченных - 74,8 %.

ВЫВОДЫ

1. Систематическое внесение минеральных удобрений (И24Р15 на 1 га севооборотной площади) на дерново-слабоподзолистых почвах Чувашии снизило содержание гумуса в слое 0-20 см за период с 2000 до 2008 г. на 0,08%. Без внесения удобрений потери составили 0,07%. Обменная кислотность и запасы доступных для растений питательных веществ практически не изменилась.

2. На темно-серых лесных почвах внесение на 1 га севооборотной площади 4,2 т навоза и Ы55Р31К15 привело к повышению содержания гумуса за 2000-2008 г. на 0,17%, а на неудобренном фоне произошло снижение на 0,07%. При этом в пахотном слое удобренной почвы

увеличилось содержание доступного фосфора и наметилась тенденция снижения обменной кислотности..

3. Внесение №ЗР20К10 на 1 га севооборотной площади на черноземах выщелоченных супесчаных способствовало увеличению содержания гумуса на 0,1%, а в неудобренной почве — снижению на 0,06%. Запасы доступных форм питательных веществ и показатель обменной кислотности при этом практически не изменились.

4. Содержание валовых форм микроэлементов и серы незначительно различалось по изучаемым типам почв. Каких-либо изменений в их содержании по разноудобренным фонам обнаружить не удалось. Дерново-слабоподзолистые почвы (по сравнению с темно-серой лесной и выщелоченным черноземом) отличались повышенным содержанием бора, меди и марганца.

5. Подвижных форм тяжелых металлов (медь, цинк, кадмий, свинец, хром) во всех изучаемых типах почв находилось значительно ниже (в 10-20 раз) предельно допустимых концентраций (ПДК). Отмечено снижение под влиянием удобрений содержания меди и цинка в пахотном слое дерново-слабоподзолистых почв и черноземов выщелоченных. В этих же почвах отмечено незначительное повышение свинца в почве удобренных фонов.

6. Анализ метрового слоя изучаемых почв показал, что идет накопление органического вещества в подпахотных слоях, обусловленное миграцией фульвокислот. Содержание доступных форм фосфора и калия при этом резко снижается. Во всех трех типах почв с глубиной уменьшается накопление валовых форм кадмия и повышается концентрация никеля.

7. На основных типах почв Чувашии баланс гумуса и питательных веществ складывается дефицитным. Самый высокий дефицит гумуса (545 кг/га в год) отмечен на черноземе выщелоченном супесчаном. На дерново-слабоподзолистой почве он составляет 302 кг/га в год, на темно-серых лесных почвах - 175 кг/га. Максимальный дефицит баланса азота, фосфора и

калия также отмечен на супесчаных черноземных почвах южной зоны Чувашии.

8. Внесение минеральных удобрений Ш0Р30К20 на дерново-слабоподзолйстых почвах позволили получить прибавку урожая в среднем за 2004-2007 гг.: ячменя - 6,3 ц/га, яровой пшеницы - 4,6 ц/га, озимой пшеницы

- 8,4 ц/га. Уровень рентабельности (с учетом республиканской дотации на покупку удобрений) составил в целом по зерновым культурам 85,8%.

9. На темно-серых лесных почвах внесение №0Р20К15 в среднем за 2004-2007 гг. повысило урожай зерна ячменя на 5,3 ц/га, яровой пшеницы -5,8 ц/га, озимой пшеницы - 6,2 ц/га при среднем уровне рентабельности 87,9%.

10. На черноземах выщелоченных супесчаных, имеющих низкое эффективное плодородие, внесение в 2004-2007 гг. Ж0Р50К40 увеличило сбор зерна ячменя на 4,2 ц/га, яровой пшеницы - 5,0 ц/га, озимой пшеницы — 4,6 ц/га. Уровень рентабельности от применения минеральных удобрений на зерновых культурах составил 74,8%.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

Для получения урожаев зерна ячменя 25 ц/га, яровой пшеницы 26 ц/га и озимой пшеницы 28 ц/га предлагаем:

- на дерново-слабоподзолистых почвах Чувашской Республики вносить Ы40Р30К20;

- на темно-серых лесных почвах - Ш0Р20К15;

- на черноземах выщелоченных супесчаных - Ы60Р50К40.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Игнатьев М.В. Динамика агрохимических показателей в почвах реперных участков /М.В. Игнатьев// Журнал «Аграрная наука», №9,2009.- с. 8-10.

2. Игнатьев М.В. Динамика содержания микроэлементов и тяжелых металлов в почвах Чувашской Республики/М.В. Игнатьев// Журнал «Агрохимический вестник», №4 2009.- с. 22-23.

Публикации в сборниках и материалах конференций

3. Игнатьев М.В. Динамика агрохимических показателей пахотного горизонта почв реперных участков в Чувашской Республике/М.В. Игнатьев// Молодёжь и инновации XXI века; Материалы V Всеросс. научн. Конференции молодых учёных, аспирантов и студентов. - Чебоксары: ООО «Полиграф», 2009.- с. 216-218.

4. Игнатьев М.В. Урожайность и качественные показатели сельскохозяйственных культур на реперных участках в условиях Чувашской Республике/М.В. Игнатьев// Молодёжь и инновации XXI века: Материалы V Всеросс. научн. Конференции молодых учёных, аспирантов и студентов. - Чебоксары: ООО «Полиграф», 2009,- с. 218-220.

5. Игнатьев М.В. Экономическая эффективность применения минеральных удобрений при возделывании ярового ячменя/М.В. Игнатьев, Л.Н. Михайлов// Журнал «Arpo Инновации», Чебоксары, типография NN Press, №3 2009.- с. 12.

6. Игнатьев М.В. Энергетическая эффективность применения минеральных удобрений при возделывании ярового ячменя/М.В. Игнатьев, Л.Н. Михайлов//Журнал «Arpo Инновации», Чебоксары, типография NN Press, №3 2009.- с. 13.

Подписано в печать 26.11.2009 Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печ. л. 1,0. Тираж 120. Заказ 796/2009

Типография ОООп «Орион» 410031, г. Саратов, ул. Московская, 62 тел.: (8452) 23-60-18