Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Возобновляемые биоресурсы повышения плодородия пахотных почв подтаежной зоны Западной Сибири
ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия
Автореферат диссертации по теме "Возобновляемые биоресурсы повышения плодородия пахотных почв подтаежной зоны Западной Сибири"
На правах рукописи
Сорокин Игорь Борисович
Возобновляемые биоресурсы повышения плодородия пахотных почв подтаежной зоны Западной Сибири
Специальность 06.01.04 - агрохимия
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук
1 О МАР 2011
Барнаул-2011
4840148
Диссертация выполнена в ГНУ Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства и торфа Россельхозакадемии
Научный консультант - доктор сельскохозяйственных наук
Титова Эльза Владимировна
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук
Курсакова Валентина Сергеевна
доктор сельскохозяйственных наук Семендяева Нина Вячеславовна доктор сельскохозяйственных наук Михайлова Надежда Викторовна
Ведущая организация: Алтайский НИИ сельского хозяйства СО РАСХН
Защита состоится 30 марта 2011 г. в 10 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д.220.002.01 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Алтайский государственный аграрный университет», 656099, г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98, факс 8(3852) 62-83-96 E-mail: arrow64@mail.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный аграрный университет»
Автореферат разослан « »_2011 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
Пивоварова Е.Г.
Актуальность проблемы. Современные требования к земледелию заключаются в необходимости интенсификации с целью увеличения производства сельскохозяйственной продукции экологически безопасной. Но часто интенсификация осуществляется методами широкого применения химизации, интенсивных почвенных обработок с высокой пестицидной нагрузкой, приводящими к снижению плодородия, ухудшению качества продукции, дефициту органического вещества и снижению биоразнообразия в почве. Это нарушает естественный баланс биогеосистемы и для поддержания ее в относительном равновесии требуется затрачивать все больше и больше сил, энергии и труда. Такой путь интенсификации ведет в экологический тупик. Это подтверждается многими исследователями.
Изменение в неблагоприятную сторону структурных взаимосвязей между свойствами почв, а также между процессами и режимами приводит к меньшей эффективности использования антропогенных вещества и энергии, к неадекватности ответных реакций почв на внешние воздействия, к нарушению процессов саморазвития почв, к разбалансировке системы и, в конечном итоге, к уменьшению ее долговечности и надежности, к интенсивной деградации [Савич и др., 2005].
Минеральная система удобрения не оправдана с энергетической точки зрения, так как она приводит к снижению содержания органического вещества почвы [Стадник, 2005].
Другой путь для интенсификации земледелия - максимальное применение в первую очередь легковозобновляемых биоресурсов, обеспечивающих устойчивость экосистемы, восстановление и расширенное воспроизводство плодородия, положительный баланс энергии. Это определяет высокую окупаемость антропогенных затрат.
Органическому веществу (ОВ) в системе агроценозов принадлежит главная роль. Растительные остатки, солома, сидераты, урожай, частично использованный в животноводстве и возвращенный в почву в виде органических удобрений (ОУ), - все это рационально организованный круговорот питательных веществ растений и поток энергии в конкретной системе земледелия. Чем больше по объему круговорот веществ и поток энергии, чем правильнее (теоретически и технологически) они организованы, тем выше эффективность системы земледелия и производительнее агроландшафт в целом [Еськов с соавт., 2000, Лыков с соавт., 2004 и др.].
Чтобы обеспечить максимальную продуктивность агроландшафтов, соблюдая принципы экономической и экологической целесообразности мероприятий по поддержанию (созданию) системы, необходим баланс фитофильных веществ, непрерывность поступления достаточного количества энергии и распределение потоков информации. Это предполагает создание и поддержание регулируемого равновесия и системной сбалансированности режимов и процессов в агроландшафте, что требует детального изучения и анализа возможности широкого применения возобновляемых биоресурсов в местных условиях.
Цель работы - разработать и обосновать пути достижения бездефицитного (или положительного) баланса почвенного органического вещества применением легковозобновляемых биоресурсов в системах земледелия, адаптированных к природным особенностям ландшафтов подтаежной зоны Сибири на примере Томской области.
Задачи: - сделать анализ почвенного покрова и климатических условий подтаежной зоны в границах Томской области, как агроэкологического ресурса земледелия;
- оценить структуру использования сельхозугодий и баланс органического вещества в почвах, проанализировать возможности его воспроизводства применением органических удобрений и биоресурсов и определить пути достижения бездефицитного (или положительного) баланса органического вещества;
- исследовать местные ресурсы органических удобрений с целью их рационального использования в достижении бездефицитного (или положительного) баланса почвенного органического вещества и в продукционном процессе;
- дать сравнительную оценку биологических особенностей различных видов сидеральных культур, их влияние на плодородие серой лесной почвы, активность микрофлоры, фитосанитарное состояние и урожайность зерновых; разработать и обосновать приемы и способы применения сидератов в подтаежной зоне;
- исследовать систематическое применение соломы зерновых в качестве удобрения: сроки внесения; совместно с минеральными удобрениями и сидератами; влияние ее на агрохимические, микробиологические и физические свойства серой оподзоленной почвы, распространение корневых гнилей, урожайность зерновых и качество зерна пшеницы;
- изучить влияние продуктов вермикомпостирования в сравнении с торфо-навозной смесью и навозом: на агрохимические и микробиологические свойства серой лесной почвы; на рост и урожайность сельскохозяйственных культур и качество картофеля;
- систематизировать данные полевого опыта длительного последействия мелиоративных доз торфа, полученные в период 1988-2004гг и продолжить исследования его влияния на агрохимические и физические свойства, гумусное состояние серой лесной почвы, урожайность сельскохозяйственных культур;
- обосновать экономическую эффективность возобновляемых биоресурсов и новых способов их применения в земледелии подтаежной зоны Западной Сибири.
Научная новизна. Впервые проведена комплексная оценка местных возобновляемых биоресурсов и их влияния на гумусное состояние, агрофизические и агрохимические свойства серых лесных почв и продуктивность сельскохозяйственных культур в подтаежной зоне Западной Сибири.
Показано, что системообразующим началом при разработке и внедрении адаптивно-ландшафтных систем земледелия в подтаежной зоне для всех звеньев и уровней интенсификации является воспроизводство органического вещества в агроландшафтах в первую очередь применением легковозобновляемых биоресурсов.
Впервые для серых лесных почв Томской области определено влияние видов сидератов, внесения соломы и способов их совместного применения на агрохимические свойства, пул и состав микрофлоры, физиологическую и биологическую активности почвы, распространение корневых гнилей. Изучены продуктивность и биологические особенности ряда сидеральных культур и сегетальной флоры в агроценозах, закономерности формирования надземной и подземной биомассы клевера красного в подтаежной зоне.
Исследовали влияние продуктов вермикомпостирования на урожайность сельскохозяйственных культур и качество урожая в сравнении с торфо-навозной смесью и навозом на серых оподзоленных почвах.
Установлено, что ряд агроприемов и рекомендаций для других регионов требуют адаптации к местным почвенно-климатическим особенностям подтаежной зоны Сибири.
Изучены эффективность длительного последействия (до 22 лет) мелиоративных доз торфа и систематического внесения соломы за 10 лет на серых лесных почвах под сельскохозяйственные культуры.
Разработаны для условий подтаежной зоны новые ресурсосберегающие приемы и способы улучшения гумусного состояния почв применением местных биоресурсов.
На защиту выносятся: 1. Использование возобновляемых биоресурсов обеспечивает бездефицитный (или положительный) баланс органического вещества в серых лесных почвах агроландшафтов подтаежной зоны Западной Сибири.
2. Комплексное применение возобновляемых биоресурсов в адаптивно-ландшафтных системах земледелия подтаежной зоны Западной Сибири позволяет повышать урожайность
сельскохозяйственных культур, потенциальное почвенное плодородие и биоразнообразие, а также экономическую эффективность земледелия.
3. Новые способы применения возобновляемых биоресурсов, обеспечивающие сохранение и повышение плодородия почв, являются ресурсосберегающими.
Теоретическая и практическая значимость. Теоретически обоснованы проблемные противоречия, связанные с дефицитным режимом органического вещества в пахотных почвах и пути их разрешения при разработке, внедрении и развитии новых адаптивно-ландшафтных систем земледелия в условиях подтаежной зоны Западной Сибири.
Разработаны эффективные приемы применения биоресурсов в условиях подтаежной зоны, обеспечивающие сохранение и повышение плодородия почв агроценозов, а также снижающие общие основные затраты на применение органических удобрений до 40%.
Разработан способ обогащения почвы биомассой подсевного клевера красного первого года жизни совместно с соломой, позволяющий снизить затраты на 1т внесенных органических удобрений на 16-24%, повысить урожайность зерновых на 16% и окупаемость затрат в 2 раза (Патент на изобретение №2401528).
Полученные новые экспериментальные данные применения биоресурсов и органических удобрений в местных условиях природно-географических особенностей агроландшафтов являются основой для комплексного подхода к разработке и внедрению адаптивно-ландшафтных систем земледелия в подтаежной зоне Сибири.
По результатам исследований разработаны рекомендации, используемые в производстве: «Применение соломы зерновых культур на удобрение в Томской области» (2005); «Стратегия и тактика полевых работ 2006 года в Томской области» (2006); «Солома зерновых и зеленое удобрение» (2006); «Тактика комплекса осенних полевых работ в Томской области в 2006 году» (2006); «Применение стимулятора роста растений гуминовой природы из торфа в сельском хозяйстве Томской области» (2006); «Секреты живых гряд (о вермикультивировании)» (2006); «Рекомендации по проведению комплекса весенних полевых работ 2007 года в Томской области» (2007); «Агротехнические рекомендации возделывания сельскохозяйственных культур в Томской области 2009 года»; «Полевые работы в Сибири в 2009 году»; «Проведение весенних полевых работ в Томской области в 2010 году», «Основы биологизации земледелия в подтаежной зоне Западной Сибири» (2010).
Апробация результатов исследований. Материалы исследований докладывались ежегодно на научно-техническом совете специалистов сельского хозяйства Томской области в 2000-2010гг.; на конференциях в г. Новосибирске, 1999г.; в г. Барнауле, 2000г.; на выездной сессии Ученого совета СО РАСХН в г. Абакане, 2001г.; на конференциях: памяти Д.Н. Прянишникова в г. Улан-Уде, 2002г., «Научно-образовательный комплекс - сельскому хозяйству» в г. Томске, 2003г., «Агрохимия: наука и производство» в г. Кемерово, 2004г.; на семинаре почвоведов в ИПА, г. Новосибирск, 2005г.; на международной конференции «Биологические источники элементов минерального питания растений» (3 Сибирские Прянишниковские чтения) в г. Омске, 2006г.; на заседаниях Ученых советов: СибНИИЗХим, г. Краснообск, 2002, 2008гг., СибНИИСХиТ, г. Томск, 2006-2010 гг.; на координационном совете ВНИИА (задание РАСХН 02.03), г. Москва, 2008г.; на международных конференциях: в г. Омске (к 100-летию со д.р. А.Е. Кочергина), 2008г., (Проблемы малоплодородных земель)-2009г., в г. Барнауле, 2009г, в г. Новосибирске (4-е Сибирские Прянишниковские чтения), 2010г., в г. Томске (ТГУ), 2010г.
По материалам исследований опубликовано 58 научных работ, в том числе 10 - в рецензируемых источниках, патент на изобретение, монография и 11 рекомендаций.
Вклад автора в разработку проблемы. Диссертационная работа написана на основании постановки и проведения исследований в серии вегетационных и полевых
опытов: 3-х стационарных многолетних и 7 краткосрочных (повторяемых до трех лет в действии и последействии).
Автору принадлежит анализ почвенно-климатических условий и режима органического вещества в пахотных почвах Томской области, выявление актуальных противоречий в режиме органического вещества агрогеоценозов и путей их разрешения применением биоресурсов в подтаежной зоне на примере Томской области, разработка программы исследований и ее реализация на всех этапах НИР: в полевых и лабораторных исследованиях, обработке и обобщении информации.
Диссертационная работа выполнена при реализации: - конкурсных заданий Администрации Томской области (в 1999-2003гт.) по изучению соломы и сидератов (автор - ответственный за исполнение) и по разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия (в 2004-2008гг. участие автора в творческом коллективе); - НИР по заданиям Россельхозакадемии (где автор был ответственным за исполнение): на период 2001-2005гг. -тема-07.02. (автор - продолжал и заканчивал исследования в 2004-2005гг.); на период 20062010гг. две темы -02.03. и -02.04. (автор - научный руководитель).
Автор выражает глубокую признательность за помощь в работе и ценные консультации д.с.-х.н. Э.В. Титовой, д.с.-х.н., проф., академику РАСХН А.Н. Власенко, д.с.-х.н. Л.Ф. Ашмариной, к.с.-х.н. Е.Д. Кондратьевой, д.с.-х.н., проф. JI.M. Бурлаковой, д.с.-х.н., проф. О.И. Антоновой, д.с.-х.н. В.И. Усенко, д.б.н. И.Н. Шаркову, д.б.н. В.Н. Якименко, д.с.-х.н., В.Н. Пакуль благодарен за участие в исследованиях Е.А. Сиротиной, JI.B. Петровой, д.б.н. H.H. Терещенко, к.х.н. JI.B. Касимовой, A.B. Кравец, к.с.-х.н. О.В. Порываевой, а также сотрудникам ГНУ СибНИИЗХим СО Россельхозакадемии за предварительную экспертизу материалов диссертации и конструктивное рассмотрение на Ученом совете.
Структура и объем работы. Диссертация объемом 382 страницы, состоит из введения,
8 глав, выводов, 12 приложений и списка цитируемой литературы из 333 источников, в т.ч.
9 иностранных. Диссертация иллюстрирована 93 таблицами, 50 рисунками.
1. Основные аспекты воспроизводства органического вещества в почвах агроландшафтов
В главе рассмотрены литературные источники по основным положениям о почвозащитной и экологической роли почвенного органического вещества (OB), а также его влиянии на продукционный процесс. Место возобновляемых биоресурсов в развитии адаптивно-ландшафтных систем земледелия (АЛСЗ) и возможности воспроизводства OB в агроландшафтах.
Среди основных факторов управления состоянием OB почвы приоритет отдается растению. [Körschens, Schulz, 1999; Цыгуткин, Карпухин, 2005]. Важно обеспечение всего жизненного комплекса: от микрофлоры до почвенной фауны и растений. Поэтому внесение высоких доз органических удобрений (ОУ) на длительный срок менее эффективно, чем ежегодное поступление умеренных доз [Щапова, 2004]. Жизнь по своей природе не уменьшает, а увеличивает запасы аккумулированной солнечной энергии на Земле [В.И. Вернадский, 1989; В.А. Шапиро, 2006]. Это является основой эволюции биосферы.
В сложившейся ситуации снижения объемов внесения ОУ необходимо для восполнения OB применять местные биоресурсы в земледелии [Казеев и др., 1999; Жежер с соавт. 2001; Котелкина 2000; Сухов и др., 2001; Чуданов, Пронина, 2001; Кираев и др., 2001, Титова с соавт., 2000,2002; Анисимова, 2002; Храмцов, Воронкова, 2002; Федотова, Алимбетова, 2005; Лыков, 2006; Карпова с соавт., 2008 и др.].
Для условий подтаежной зоны с достаточным обеспечением влагой особо актуально использование сидератов и больших запасов торфяных отложений. Изучение закономерностей трансформации OB и разработка способов применения биоресурсов в местных условиях является основой для формирования АЛСЗ.
2. Объекты, методы и условия проведения исследований 2.1 Особенности почвенного покрова подтаежной зоны Сибири в границах Томской области. 51% общей площади занимают преимущественно хвойные леса и 31% -болота. Поэтому наиболее точно отражает общий характер природных ресурсов определение - таежно-болотная. Сельхозугодий менее 5%, в том числе пашни 2,1% - 668 тыс. га до 1990 года (рис.1). Доля гидроморфных почв увеличивается с юга на север: от 1025% до 75% и более.
сенокосы и
пастбища пацхя 2,1% 2,7%
серые оподзо-
леса и
ку старники
вода
2%
аллювиальные
Рис. 1. Структуры территории и почвенного покрова Томской области
По Западной Сибири Томская область находится на последнем месте по качеству пахотных земель (ниже на 12-35 баллов). Большой стратегический резерв для освоения: более 18 млн. га пахотнопригодных земель под лесом и около 10 млн. га почв болотных экосистем. Поэтому в нашей работе наряду с улучшением гумусного состояния пахотных почв, уделено внимание перспективе использования торфяников, как возобновляемого источника ОУ и потенциальных сельскохозяйственных угодий. Потенциально запасов торфа достаточно, чтобы создать мощный плодородный слой на всей территории.
В период с 1992г. наблюдается снижение посевных площадей на 34%. Но вопрос увеличения площади пашни неизбежно встанет в будущем, поэтому рассматривать почвенный покров с этих позиций необходимо, но экологически взвешенно.
Серые лесные почвы составляют 74% пашни. Они же представляют основу пахотнопригодных земель области, распаханных на 23,1%. Поэтому исследования проводились на серых лесных почвах
2.2. Климатические условия. Представлено гидролого-климатическое районирование Западно-Сибирской равнины и агроклиматическое районирование Томской области.
Формирование климата Западной Сибири определяется отдалённостью от тёплых океанов. При уклоне на север, территория открыта для доступа холодного арктического воздуха, что определяет резкие похолодания и ветреную погоду зимой, поздние весенние и ранние осенние заморозки. Н.Ф. Тюменцев (1960) отмечает влияние на климат огромных геосистем болот, называя их очагами холода сместившими северную подзону на юг. Это выражено ночными похолоданиями, а также сокращает безморозный период на 5-10 дней. Более типичны весны с резкой сменой температур и возвратом холодов. Последние весенние заморозки наблюдаются в конце мая, а в отдельные годы - до 20 июня.
Средние показатели климатических условий складываются из разнообразия крайних, а годы, в которые совокупные условия бывают близкими к средним, случаются реже, чем годы с крайними отклонениями [Сдобников, 2000].
Обеспеченность ^ >Ю°С, равная 1700°, изменяется с юга на север от 50-70 до 5%, так же продолжительность периода с >10°С - от 110 дней и более до 95 дней и менее. Средняя температура воздуха в июле составляет 17-18°С, а средняя температура в январе -минус 20-23°С. Абсолютный минимум в январе - минус 55°С.
Переход среднесуточной температуры воздуха через 10°С, наблюдается во 2-й декаде мая и сентября. Осенние заморозки возможны со 2-й декады августа. После заморозков может еще продолжаться теплая погода, но большинство культур прекращает рост.
Установлено, что большинство культур занимают посевные площади 47-65% периода вегетации, а агроклиматический потенциал подтаежной зоны позволяет увеличить период активного фотосинтеза на пахотных землях за счет культур холодостойких и устойчивых к заморозкам, используемых в качестве парозанимающих, многолетних трав, пожнивных (подсевных) культур. Они способны продлить период вегетации, с активным усвоением ФАР и наращиванием ОВ до устойчивого похолодания - во второй половине октября.
Среднемноголетнее количество осадков за год увеличивается по направлению с юга на север - от 390 до 536мм. До 80% - выпадает в теплый период года. Это определяет устойчивую возможность выращивать сидеральные культуры.
2.3 Объекты и методы исследований. Объекты исследований: серая лесная почва, ! сидсраты, дождевые черви, биогумус, солома, торф и др. ОУ. Вегетационные опыты ' поставлены по А.В. Петербургскому (1979), полевые опыты - по В.А. Доспехову (1968) на четырех стационарах. !
В Губино - длительное последействие мелиоративных доз торфа, по схеме: 1. [ Контроль; 2. Торф 200т/га; 3. Торф 400т/га; 4. К60РбоКбо - фон; 5. Фон + торф 200т/га; 6. Фон ( + торф 400т/га. |
В Поросино в 2002-2005гг. - ОУ и продукты вермикомпостирования в действии на картофеле и последействие (до 2-х лет) на яровой пшенице: 1.Контроль; 2,Биогумус-Зт/га; З.Вермикомпост-бт/га; 4.Торфонавозная смесь (ТНС)-20т/га; 5.Навоз-20т/га.
В Новоархангельском заложен в 1999г. опыт для изучения систематического внесения соломы (5т\га) в зернопаровом севообороте: 1.Контроль; 2.М45; 3.Солома +N45; 4.Солома; 5.Солома + сидерат. В 2003 году заложен опыт по изучению видов сидератов: 1.Контроль; 2.Рапс яровой; З.Люпин многолетний; 4.Клевер красный.
В Лучаново - исследования с 2005г. - сидератов, соломы и их совместного действия и последействия: 1) 1.Контроль; 2.Рапс; 3.Фацелия; 4.Сурепица; 5.Однолетние сорняки; 2)1.Контроль; 2.Клевер; З.Клевер+тимофеевка; 4.Люпин многолетний; 3) 1.Контроль;
2.Солома-5т/га; 3.Солома (5т/га)+сидерат; 4.Сидерат (клевер);
- пожнивных сидератов: 1.Контроль; 2.Клевер (1-го года жизни); 3. Рапс (пожнивной).
Влажность определяли весовым методом; рН водной и солевой вытяжки - по методу ЦИНАО; подвижный фосфор и обменный калий - по Кирсанову; гидролитическая | кислотность - по методу Каппена в модификации ЦИНАО; валовые азот, фосфор и калий -по Гинзбургу; сумма поглощённых оснований, аммонийный азот - по Каппену; нитраты - \ по методу ЦИНАО; водорастворимое ОВ - по Тюрину; ЛОВ [Ганжара, Борисов, 2002]. Сухое ОВ в водном экстракте - по весовой разности сухого и прокалённого остатков; гуминовые и фульвокислоты в водных экстрактах - по Пономарёвой-Плотниковой. : Гранулометрический состав - по Качинскому. Определение качества зерна пшеницы ! (клейковина, белок, стекловидность) на анализаторе инфракрасном «Инфра ЛЮМ ФТ-10». В растительных образцах валовые: азот - колориметрически; фосфор - ванадиево-молибдатным; калий - пламенно фотометрическим методом. Определение белка и | нитратного азота - по ГОСТ 13496.19-86. Микробиологические исследования - [Методы..., | 1983]. Статистическая обработка в программе Снедекор. ;
3. Характеристика использования почв агроландшафтов в границах Томской области
3.1 Структура использования пахотных земель. Динамика структуры посевных плошадей в Томской области: общая посевная площадь с 1992 по 2005г. снизилась с 599,6 до 393,6 тыс. га, доля залежей составила более 18% пашни. Наблюдается преобладание
экономических интересов над экологическими. Например: доля многолетних трав <20%, посевы ячменя увеличились в 2 раза, пшеницы - на 45% и чистые пары - с 9 до 18%.
Анализом установлена возможность перейти к бездефицитному балансу ОВ в почве реорганизацией землепользования и структуры посевных площадей с увеличением доли многолетних трав до 30% за счет залежей (без уменьшения площади основных культур) и заменой чистых паров сидеральными.
3.2 Состояние баланса ОВ в агроландшафтах. За 3 тура агрохимических обследований (1988-2003 гг.) в пашне Томской области снизилось содержание гумуса на 0,57%. Это характеризует систему землепользования как не рациональную. В среднем по РФ отмечено снижение - на 0,21%, по Сибирскому округу - на 0,20%.
Для положительного баланса ОВ в почве пахотных земель применение ОУ явно недостаточно даже в лучшие годы (1980-90гг.) (рис.2).
ТЫС.Т 2500 2000 1500 1000 500 0
> "К.
+ + , ггр*тр%"* 11'*' 111, П, Г1, г-1, 1*1
5 т/га 4 Е 3 2 1 0
1991 1993 1995
1997 1999 2001 2003 2005 2007 Рис.2. Внесено ОУ по Томской области
3 по Томской области, тыс.т
- на 1 га посевной площади, т
При структуре использования пашни (на 2005г.) на серых лесных почвах тт ежегодная потребность в ОУ для обеспечения бездефицитного баланса ОВ по нормативному методу расчета - 8,7т/га; на всю пашню - 4770 тыс.т.
Анализ показывает, что доступные ресурсы ОУ без изменения структуры посевных площадей не позволяют достичь бездефицитного баланса почвенного ОВ (рис.3).
□дефицит ОВ □сидераты И солома ■ навоз
минимальная современное потребность использование ресурсов
ресурсы ОУ
Рис.3. Потребность в ОВ и доступные ресурсы в Томской области (тыс.т условного ОУ)
3.3. Местные источники органических удобрений и биоресурсы для воспроизводства почвенного плодородия. Для обеспечения потребности в ОУ есть неограниченные биоресурсы залежей торфа (табл. 1). Но пока добыча торфа прекращена.
Таблица 1 - Потенциальные ресурсы ОУ в Томской области, тыс. тонн
Ресурсы ОУ Физический вес В условном ОУ
Животноводство: - производство - подсобные хозяйства 1045,6 1020,3 817,8 796,3
Растениеводство: - солома -сидераты 415,9 2000-3000 х2= 831,8 х0,8= 1600-2400
Коммунальное хозяйство: - осадок сточных вод - твердые бытовые отходы 24,66 508,7 х0,8= 19,73
Органогенные ископаемые: - торф - сапропель 30833,7 млн. т 1576,7 млн. т х0,8= 1261,36 млн. т
Даже полное внесение навоза обеспечит потребность лишь на 17%. С другой стороны сбор соломы также - до 17% ОУ. Коммунальные отходы в сельском производстве не используются. Замена чистых паров сидеральными обеспечивает 34-50% общей
потребности. После раноубираемых культур (до 11% площади) возможно применение пожнивных сидератов, способных обеспечить до 18% потребности в ОУ, а в комплексе с другими ресурсами - перейти к расширенному воспроизводству почвенного OB.
По содержанию NPK, % в условиях подтаежной зоны ОУ располагаются по убыванию: помет куриный подстилочный (4,1); зеленая масса - донника (3,8), - клевера (3,2); помет куриный полужидкий (3,1), навоз свиной бесподстилочный (1,6), солома яровой пшеницы и торф низинный (1,5), зеленая масса рапса (1,4), навоз свиной подстилочный (1,3), солома озимой ржи (1,2), навоз КРС (1,2%). Таким образом, по содержанию NPK ОУ растительного происхождения не уступают животноводческим при естественной влажности. Положительный баланс OB можно обеспечить увеличением доли многолетних трав, заменой чистых паров сидеральными и более полным использованием всех ресурсов ОУ.
4. Зеленое удобрение 4.1. Виды сидератов, их продуктивность и классификация по способам применения. В разделе рассмотрены уточнения классификации сидератов в соответствии со смежными научными дисциплинами, основные требования к сидеральным культурам, биологические особенности и результаты их отбора для условий подтаежной зоны.
В подтаежной зоне клевер красный (Trifolium pratense) дает стабильно высокие урожаи зеленой массы 35-48 т/га (4,7-6,6 т/га а.с.в.), а новая для Томской области культура люпин многолетний (Lupinus polyphyllus L.) - лишь 9-21 т/га (1,4-3,4 т/га а.с.в.) не обеспечивая в местных условиях ряд других требований к сидеральным культурам.
Из однолетних сидератов в первую очередь доступны культуры, которые уже получили распространение в местных условиях: рапс яровой (Brassica napus L), сурепица (Brassica campestris L.), фацелия пижмолистная (Phacelia tanacetifolia) и др. Возможна также интродукция диких видов и культур. В ряде случаев, на начальном этапе освоения AJIC3, при отсутствии многолетних сорняков, можно использовать в качестве сидерата естественную засоренность однолетними сорняками. Они не требуют сева, но важно избежать формирования всхожих семян. Среди однолетних сорняков преобладало куриное просо Echinochloa crus galli - 52-93% массы. В наших исследованиях зависимости урожайности от вида однолетних сидератов не выявлено (рис.4).
о
ц/га
Д5: 22.5 -22,-3— —24г7—
НИ»
3,9 4,5 з J 4,1 ршмЯИ I I
□ pane
Н фацелия
□ сурепица
□ сорняки
зеленая масса
Примечание: зеленая масса - НСРо5= 7,45, сухой вес - НСР05 = 2,8
Рис. 4. Средняя урожайность зеленой массы однолетних сидератов, т/га
Способность отрастания отавы после раннего укоса зеленой массы позволяет продлить срок фотосинтетической аккумуляции ОВ в агроценозе. На рис. 5 - данные о сумме зеленой массы за 2 укоса: первый - в начале июля, а второй - прирост отавы - в 3 декаде сентября перед запашкой сидератов. Наибольшая способность к отрастанию после скашивания отмечена у многолетних культур и рапса. Доля отавы в общем урожае у них от 23 до 47%.
Пожнивным посевам препятствует высокая напряженность осенних полевых работ в подтаежной зоне, когда основные усилия направлены на уборку урожая. Подсев многолетних бобовых культур под покров позволяет избежать затрат, связанных с пожнивным посевом.
При использовании многолетних культур в качестве пожнивного сидерата, представляет интерес накопление ОВ в первый год жизни (табл. 2).
Рис. 5. Урожайность надземной массы сидератов за два укоса (Лучаново)
Таблица 2 - Продуктивность зеленой массы в 1-й год жизни многолетних культур (октябрь)
Культура Свежая зеленая масса, т/га Сухая масса, т/га Валовое содержание, %
азот фосфор калий
Клевер красный 3,91 0,8 4,2 0,4 0,9
Люпин многолетний 1,31 0,3 2,9 0,2 0,8
Клевер красный первого года жизни, также превысил пожнивной рапс по средней урожайности зеленой массы в 3 раза (табл. 3). Для ярового рапса в подтаежной зоне после уборки на зерно ячменя недостаточно времени для выращивания зеленой массы.
Таблица 3 - Зеленая масса пожнивных сидератов за 3 года, т/га
Сидерат 2007г. 2008г. 2009г. Среднегодовое по всем повторностям Отклонение
Пожнивной рапс 1,53 0,92 1,85 1,45
Подсевной клевер 3,83 1,93 8,19 4,44 +2,99
НСР05 1,18 1,03 5,85 1,68
Несмотря на то, что наибольший урожай зеленой массы клевер красный наращивает со второго года жизни, целесообразна также его заделка в почву в конце первого года жизни. Так как это позволяет обогащать почву ОВ богатым азотом в промежуток времени между основными культурами, а не занимать поле на следующий год для выращивания сидерата, вместо получения урожая.
По сравнению с однолетними культурами подсевной клевер развивает большую долю корней, которые также являются ОУ. Методом почвенных монолитов установили, что уже в первый год жизни клевер формирует в пахотном горизонте до 70% подземной биомассы (рис. 6). В первый год жизни клевера красного в пахотном горизонте образуется 6,8-15,5т/га подземной биомассы. Во 2-й год жизни рост корневой системы продолжается до 21т/га.
подсевной клевер бутонизация подсевной клевер бутонизация
Рис. 6. Средняя продуктивность надземной зеленой массы и корней в пахотном горизонте в первый и второй год жизни клевера красного, т/га
Таким образом, клевер красный первого года жизни является перспективным также в качестве пожнивного сидерата. В условиях подтаежной зоны он обеспечивает стабильную среднюю продуктивность сухого ОВ 3,85т/га. В фазе бутонизации клевер формирует 9,85т/га сухого ОВ надземной и подземной биомассы.
4.2. Влияние еидератов на режим почвенного минерального питания. В зеленой массе клевера в конце первого года жизни азота на 33-67% больше, за счет этого выше и содержание суммы чем в фазу бутонизации и во второй укос (отава) (рис. 7).
Ш МРК. % А Азот, %
подсевной (1г.ж.) б/тонизация отава созревание семян
Рис. 7. Содержание №К в сухой зеленой массе клевера по фазам развития
В зеленой массе подсевного клевера первого года жизни выше чем в фазу
бутонизация-цветение - на 17-26%, а также ниже влажность зеленой массы на 8-10%. Поэтому если надземная зеленая масса подсевного клевера меньше в 10 раз, чем у клевера в фазу бутонизации, то разница по сухому веществу сокращается до 5 раз, а по поступлению азота, отличается в 3,4 раза. С клеверной соломой поступает в почву азота на 24% меньше, чем в фазу бутонизации. Полное использование на удобрение всей зеленой массы первого укоса (в фазу бутонизации) и отавы осенью позволяет увеличить поступление азота в почву на 55% по сравнению с летней запашкой зеленой массы.
Клевер уже в первый год жизни накапливает в надземной зеленой массе от 30,2 до 50,1 кг/га биологически связанного азота. Такое количество действующего вещества азота содержит 88-147кг аммиачной селитры в физическом весе туков. Это позволяет экономить на азотных удобрениях.
Посевы еидератов позволяют снизить непродуктивные потери питательных веществ из почвы, как это бывает когда пашня не покрыта зелеными растениями. Так, в первую половину вегетационного периода (2004г., июль), наблюдается существенно (в 2-5 раз) меньшее содержание нитратного азота в почвенных горизонтах до 100см глубины под многолетними сидератами по сравнению с чистым паром и яровым рапсом (рис. 8).
0-20см
20-40см
40-60см
60-80см
80-100см
<3;
Ьч.
I к ц
: к Ё
Контроль
X Клевер
Рис. 8. Содержание в почве азота в полевом опыте (Новоархангельское, 2004-2006гг.)
Это говорит о возможных потерях азота в результате вымывания в чистом пару и поздних посевах ярового рапса, который еще не укрывает почву. В октябре 2004 года сохраняется тенденция к потерям нитратного азота в чистом пару, а в посевах рапса ярового
глубже пахотного горизонта уже не наблюдалось превышения азота. Очевидно, это связано с потреблением азота рапсом и снижением процессов минерализации почвенного ОВ под его посевами.
4.3. Влияние однолетних сидератов на активность микрофлоры. Внесение сидератов увеличило численность микроорганизмов, предпочитающих минеральный азот и, напротив, сократило количество аммонификаторов. Это повысило коэффициент минерализации в вариантах с сидератами в 2-4 раза по сравнению с контролем, что свидетельствует об активном разложении свежего ОВ. Но во втором году после внесения сидератов наблюдается повышенная активность аммонификаторов, что отразилось на снижении коэффициента минерализации. Вероятно, на 2-й год после внесения сидерата подошло к завершению разложение свежего ОВ.
Наибольшее увеличение общей численности микроорганизмов и отдельных групп наблюдалось через 1,5 месяца после внесении зеленой массы куриного проса по сравнению с культурными сидератами. Об этом же говорит явное доминирование в данном варианте миксобактерий над грибами - (табл. 4). Это показывает, что сукцессия целлюлозолитиков
Таблица 4 - Влияние однолетних сидератов через 1,5 месяца на целлюлозолитическую _ микрофлору; N х 103 КОЕ в 1г а.с.в. _
Вариант опыта Общая численность Миксобактерии Актиномицеты Грибы
Ых 103 %
1. Контроль (чистый пар) 184,1 40,40 1,9 135,98 7,70
2. Рапс 127,5 31,68 25,0 89,05 6,84
3. Фацелия 124,1 29,97 24,2 89,00 9,14
4. Сурепица 200,9 11,02 5,5 174,60 15,25
5. Однолетние сорняки 144,4 88,58 61,5 52,46 3,44
при внесении зеленой массы сорняков находится на более зрелой стадии, чем в других вариантах, где основу составляют грибы и актиномицеты. Максимальная численность сахаролитических грибов и дрожжей также говорит об активности процессов деструкции целлюлозы сорняков. Вероятно, местное сообщество микроорганизмов более приспособлено к разложению ОВ постоянно растущей здесь сегетальной флоры.
Индекс биоразнообразия Симпсона за 2 года наблюдений при внесении сидератов был выше контроля от 18% при внесении зеленой массы однолетних сорняков до 204% при внесении - рапса (табл. 5). После 2-х лет этот показатель не выше контроля.
Таблица 5 - Среднеее значение индекса Симпсона за 2 года действия однолетних сидератов
Вариант опыта Индекс Симпсона Отклонение от контроля
1. Контроль (чистый пар) 3,75 -
2. Рапс 7,65 3,9
3. Фацелия 6,75 3,0
4. Сурепица 6,15 2,4
5. Однолетние сорняки 4,75 1,0
Действие однолетних сидератов на развитие и повышение биоразнообразия почвенной микрофлоры ограничивается двумя годами. Необходимо сочетание в севообороте сидератов с другими биоресурсами и ОУ.
4.4. Влияние сидератов на фитосанитарное состояние посевов. Сидераты, внесенные в почву, активизируют механизм ее оздоровления. Благодаря интенсивному размножению микроорганизмов, супрессивность корнеобитаемой зоны повышается. Выявлено влияние однолетних сидератов на снижение заболеваний корневыми гнилями в подтаежной зоне от 4,4 до 24% в течение одного года действия (табл. 6).
Вариант опыта 2007г. 2008г.
июнь август
больные растения отклонение больные растения отклонение больные растения отклонение
1 .Контроль 29,5 - 10,2 - 10,9 -
2.Рапс 5,5 -24,0 0 - 10,2 6,5 -4,4
3. Фацелия 13,0 -16,5 9,3 -0,9 3,3 -7,7
4.Сурепица 21,0 -8,5 3,4 -6,8 5,4 -5,5
5. Сорняки 19,0 - 10,5 6,0 -4,2 6,3 -4,7
НСР05 4,9 (НСР0| = 8,2) 13,2 2,7(НСР01 = 4,4)
Среди вариантов опыта с однолетними сидератами засоренность посевов в фазу кущения пшеницы на 1-3 балла (по 10-балльной шкале) выше чистого пара. После химической прополки все варианты были на одном уровне.
Многолетние сидераты оказали более продолжительное влияние на снижение распространения корневых гнилей, чем однолетние (табл. 7). Клевер красный и в последействии 2-го года оказал достоверное влияние на снижение процента больных растений овса на 6,7%.
Таблица 7 - Поражённость ячменя корневыми гнилями в последействии сидератов, 2009г.
Вариант Кущение Колошение
среднее отклонение среднее отклонение
1. Контроль 11 - 8,8 -
2. Клевер 6,5 -4,5 4,1 -4,7
3. Клевер+тимофеевка 5,3 -5,8 9,3 0,5
4. Люпин 5,4 -5,6 4,7 -4,2
НСР05 0,7 3,4
4.5. Влияние сидератов на рост и урожайность зерновых. Действие сидератов на серой лесной тяжелосуглинистой почве в 2005 году на повышение урожайности ячменя отмечено во всех вариантах от 9 до 14% (табл. 8). В последействии отмечается тенденция повышения урожайности от внесения клевера и многолетнего люпина на 14% и 24% соответственно. В среднем за два года действия и последействия зеленого удобрения достоверны прибавки урожайности от применения клевера и люпина. Учитывая, что в варианте с люпином доля сорняков в зеленой массе составляла более 85%, то следует принимать во внимание их суммарное воздействие.
Таблица 8 - Влияние сидератов на урожайность зерновых, ц/га. Новоархангельское
Вариант опыта 2005г 2006г Средняя по всем повторностям Прибавка урожайности
ц/га %
1. Контроль - чистый пар 19,6 13,6 16,2 - -
2. Рапс яровой 21,3 13,9 17,1 0,9 6
3. Люпин многолетний 21,4 16,9 18,8 2,6 16
4. Клевер красный 22,3 15,5 18,4 2,2 14
НСР05 1,5 2,3 1,4
На более плодородной темно-серой лесной среднесуглинистой почве стационара Лучаново влияние сидерального пара на урожайность зерновых установлена на уровне чистого пара. Достоверное снижение урожайности зерновых на 25% отмечено у люпина многолетнего из-за низкой продуктивности зеленой массы в условиях подтаежной зоны.
Как известно чистый пар является отличным предшественником, повышающим урожайность зерновых на 40-50%. Но его принципиальный недостаток, в том, что эффективное плодородие создается путем невосполненной минерализации почвенного ОВ. Сидеральный пар так же как чистый увеличивает урожайность последующих культур, но за счет минерализации сидерата, сохраняя и приумножая почвенное ОВ. Это подтверждают данные опыта, где действие клеверного пара сравнивается с непаровым предшественником - ячменем, убранным на зерно 2-й культурой после чистого пара (табл. 9).
Таблица 9 - Действие соломы и сидерата на урожайность овса и сбор соломы. Лучаново, 2008г.
Вариант опыта Урожайность, ц/га Сбор соломы, т/га
среднее отклонение среднее отклонение
ц/га % т/га %
1 .Контроль 37,8 . - 3,6 - -
2. Солома, 5т/га 40,3 2,4 6 3,3 -0,3 9
3. Солома, 5т/га + сидерат (клевер) 53,0 15,2 40 4,8 +1,2 32
4. Сидерат(клевер) 55,8 18,0 48 5,1 + 1,4 39
НСР„5 4,6 0,5
В действии пожнивных сидератов в среднем за 2 года удобрение биомассой подсевного клевера (1-го года жизни) достоверно повысило урожайность овса на 15,7% (табл. 10). Учитывая низкую урожайность биомассы рапса можно было ожидать повышения урожайности от 3-х кратного лущения стерни с соломой перед посевом рапса, но в итоге этот прием оказался неэффективен в местных условиях. Данный опыт показывает преимущество подсевного клевера, который наращивает биомассу одновременно с ростом покровной культуры (ячменя), причем, не снижая ее урожайности.
Таблица 10 - Влияние пожнивных сидератов на урожайность овса, ц/га
Вариант опыта 2008г. 2009г. Среднее Отклонение
1. Контроль 37,8 41,2 39,5 -
2.Пожнивной рапс 42,5 40,7 41,6 2,1
3.Подсевной клевер 44,8 46,7 45,7 6,2
НСРо, 6,4 4,2 5,9
4.6. Приемы и способы применения сидератов. Чтобы получить максимальный положительный эффект от сидерации необходимо подбирать вид и место сидератов в АЛСЗ, систему агротехники с учетом особенностей сидеральных и основных культур в севооборотах, а также местных условий. В настоящее время научно-практические рекомендации по применению сидератов имеются для европейской части России и некоторых других регионов, которые в основной части не подходят для условий подтаежной зоны Сибири.
В полевых опытах исследованы как традиционные, так и новые приемы применения сидератов. Установлено, что в данных почвенно-климатических условиях малоэффективны ряд рекомендаций, например, лущение стерни ярового ячменя, примененного перед посевом пожнивного рапса (см. табл. 10). В местных условиях люпин многолетний не соответствует требованиям, как сидерат. Недостаточно ресурсов активных температур для выращивания пожнивного сидерата после яровых зерновых. Смесь клевера красного с тимофеевкой луговой в качестве сидерата не имеет преимуществ перед чистым клевером.
Разработан способ обогащения почвы применением в качестве пожнивного сидерата подсевного клевера первого года жизни [патент РФ №2401528]. Это обеспечивает: -поступление в пахотный горизонт 3,85т/га сухой биомассы; - умеренную минерализацию растительной массы при поздней заделке, снижающую непроизводительные потери ОВ; -
15
сокращение технологических операций по сравнению с яровыми пожнивными сидератами; - повышение урожайности зерновых на 15,7% (на 6,2 ц/га).
Определен видовой состав сидератов на основе уже возделываемых в местных условиях культур: рапса, фацелии, сурепицы, клевера красного, а также возможность применения в качестве зеленого удобрения однолетних сорных растений. Это позволяет экономить на семенах и технологических операциях по севу; обеспечить поступление в почву 2,6-5,6т/га сухого ОВ, не уступающего культурным сидератам ни по количеству, ни по качеству. Ограничивает эту возможность засоренность многолетними сорняками. Но их можно контролировать другими мерами, например, применением системных гербицидов.
При заделке в почву сидератов с высокой продуктивностью зеленой массы приходится прибегать к трудоемким операциям ее измельчения перед запашкой. Разработан рациональный способ внесения зеленой массы в сидеральном пару, включающий раннее скашивание без измельчения, период роста отавы и ее осеннюю запашку. Новый способ является ресурсосберегающим, потому что даже высокий урожай зеленой массы не требует измельчения. Скошенная растительная масса является убежищем и пищей для полезной мезофауны и микроорганизмов. Она консервируется от быстрой минерализации путем естественного высушивания на поверхности почвы и в то же время, при длительной вылежке нарушается целостность растительных волокон, стебли становятся ломкими, частично разрушаются, плотно прилегают к поверхности почвы. Эти процессы обеспечивают хорошее качество дальнейшей обработки почвы без подготовительных работ. Подросшая отава, как правило, не является препятствием для качественной почвенной обработки, но за счет нее увеличивается общий объем зеленого удобрения до 47%. Таким образом, полнее используются агроклиматические ресурсы для фотосинтеза.
5. Солома зерновых и ее совместное применение с сидератами
5.1. Выход соломы в агроценозах и ее свойства. В условиях подтаежной зоны выход соломы варьирует от 1,8 до 6,6т/га и составляет несколько большую долю в поступлении ОВ в почву (в среднем 3-3,5т/га), чем в более южных зонах. Химический состав с высоким содержанием безазотистых веществ и низким - азота и минеральных элементов. В среднем в сухом веществе соломы зерновых содержится 0,5% азота, 0,25 - фосфора, 0,8 - калия и 35-40% углерода. Строение клетчатки соломы и соотношение С/К=60-70(до 100) в ней снижают скорость разложения в сотни раз. Но при этом выше коэффициент гумификации.
Использование соломы на корм нерационально из-за низкой питательности и для подстилки животным есть альтернатива, например, верховой торф и сухие опилки позволяют оставить солому на удобрение. Внесение соломы в почву - основной наиболее доступный ресурс восстановления почвенного плодородия.
5.2. Влияние соломы на биологическую активность почвы и физиологическую активность почвенных экстрактов. В разделе - результаты исследований в модельных вегетационных опытах по срокам применения соломы. При внесении соломы к 3-му месяцу компостирования повышается активность серой лесной почвы: биологическая - до 15%, а физиологическая активность почвенных экстрактов (ФА) - до 30%. Запашка соломы непосредственно под зябь сразу после уборки обеспечивает до 3-х месяцев осеннее-весеннего периода положительных почвенных температур с микробиологической активностью. Внесение минерального фона с соломой пролонгирует ФА до 6 месяцев, что может быть полезно при выращивании пожнивных культур.
5.3. Влияние на агрохимические свойства, гумусиое состояние серой лесной почвы и активность микрофлоры. Компостирование соломы с серой лесной почвой, снизило содержание доступного азота: аммонийного на 45%, а нитратного - на 13% и подвижного фосфора - на 21% (табл. 11). Сопоставление этих данных с ростом количества микроорганизмов (табл. 12) потребляющих азот в 2,2 раза, аммонификаторов в 1,7 раза,
Таблица 11 - Влияние соломы (5т/га) на агрохимические свойства серой оподзоленной почвы после компостирования без растений
Варианты опыта Нг, мг-экв. /100г почвы рНс ол. Сумма поглощённых оснований, мг-экв. /ЮОг Содержание, мг/кг сухой почвы
N-N03 РА К20
1. Контроль 7,3 4,7 16,0 23,9 32,2 354,1 127,8
2. Солома 5,9 4,8 16,7 16,1 28,0 278,9 129,5
3. Солома + N45 5,2 4,8 15,6 21,2 32,9 309,1 124,0
4. N4} -мин. фон 5,8 4,7 16,6 21,6 25,1 311,3 131,2
НСР„5 0,2 0,02 0,2 0,7 0,8 9,4 3,6
Таблица 12 - Влияние внесения соломы (5т/га) через 3 месяца компостирования на численность микроорганизмов (м.о.) в почве,
N410а клеток в 1 грамме а.с.в.
Варианты опыта Аммонии-фикаторы ИхЮ5 М.о. потребляющие мин. азот Ш105 Коэффициент минерализации Бациллы ЖЮ4 Актино-мицеты Ш105 Грибы ИхЮ5 Нитрифика- торы Ш102 Азот-фиксаторы, % Целлюлозо-литики КхЮ3
1. Контроль 75,8 94,2 1,24 43,2 12,3 1,7 116,3 0 35,2
2. Солома 127,9 202,1 1,8 56,3 17,9 0,9 75,1 3,4 46,5
3. Солома +N43 87,0 149,7 1,74 312,9 24,2 2,7 26,9 0 132,7
4. N45 -мин. фон 115,4 100,8 0,87 266,1 29,1 2,7 2,7 0 251,6
целлюлозолитиков на 32% в вариантах с соломой, позволяет сделать вывод, что снижение доступных элементов питания вызвано их иммобилизацией в плазму развивающихся микроорганизмов. В чистом пару это может сохранить почвенный азот от потерь в результате вымывания и денитрификации. Внесение минерального азота привело к резкому увеличению численности целлюлозолитиков.
Основные изменения в составе гумуса направлены на накопление нерастворимого остатка, вероятно, за счет накопления целлюлозы и лигнина, привнесенных с соломой.
Из химического анализа соломы следует, что при урожае соломы в 5т/га в почву возвращается до 40 кг/га К ¡О, 7кг фосфора и до 29 кг/га азота. По содержанию питательных веществ в минеральных удобрениях, это сравнимо с внесением 80кг/га калийных и до 81 кг/га азотных удобрений в физическом весе туков. Кроме того, в соломе содержатся многие микроэлементы. Но питательные элементы, связанные в ОВ, будут доступны для растений только через 3-5 лет - после разложения соломы. Естественно предположить, что при систематическом внесении соломы возврат элементов питания в результате минерализации будет регулярным, при общем увеличении запасов зольных элементов и содержания почвенного ОВ.
При внесении соломы с минеральными удобрениями (рис. 9) распределение численности азотфиксаторов по вариантам опыта совпадает с распределением численности разрушителей целлюлозы. По результатам классической парной корреляции (по Пирсону) на уровне достоверности 1% г =0,76, что соответствует тесной зависимости.
В опыте не наблюдалось ингибирования азотфиксации от вносимого минерального азота. Это является косвенным свидетельством интенсивных целлюлозолитических процессов. Видимо, весь вносимый минеральный азот активно усваивается целлюлозолитической микрофлорой и растениями пшеницы, что снимает негативное воздействие азота на азотобактер.
-Я— целлюлозопитики ~1^"азотфиксаторы
Рис. 9. Численность целлюлозолитической микрофлоры и азотобактера (г =0,76).
Дисперсионный анализ массива многолетних данных по содержанию элементов питания в почве стационара Новоархангельское показывает тенденцию снижения N-N114 при внесении удобрений, причем солома в чистом виде - в наибольшей степени (табл. 13).
Таблица 13 - Среднемноголетнее содержание элементов питания в почве полевого опыта в 2000_2009гг. (Новоархангельское), мг/кг почвы __
Варианты опыта N-N»4 N-N03 Р2О5 К,0
1. Контроль 12,33 7,03 13,98 8,58
2. N45 11,59 7,74 14,33 8,46
3. Солома+N4; 11,95 8,79 14,26 9,39
4. Солома 11,49 6,68 14,13 8,41
5. Солома + сидерат 12,09 7,34 14,41 8,08
НСР05 0,75 1,41 1,09 1,03
Систематическое внесение соломы, минерального азота и периодическое - зеленого удобрения не оказывает существенного влияния на содержание подвижного фосфора. Можно отметить лишь слабую тенденцию повышения до 3% при внесении удобрений.
Рассматривая динамику К20 в почве установили, что существенного влияния на содержание в почве К20 вносимые удобрения также не оказывают. Но отмечена тенденция повышения на 9% К20 в почве при внесении соломы совместно с минеральным азотом, в то время как в других вариантах опыта наблюдается обратная тенденция. Вероятно, азот ускоряет деструкцию соломы и это несколько увеличивает поступление К20 в почву. На роль соломы в калийном питании также указывает статистически достоверное превышение К20 в 2007 году в вариантах с внесением соломы - на 28-31% в слое почвы 0-20см. Это стало очевидным, потому что в этот период поле паровалось, следовательно, был исключен фактор потребления калия растениями.
По динамике кислотности установлена тенденция понижения рН со временем во всех вариантах. Вероятно, это в большой мере связано с изменением характера использования опытного участка - переходом от многолетних трав в зернопаровой севооборот.
При дисперсионном анализе многолетних определений кислотности почвы во все периоды вегетации в этом же опыте выявлено статистически достоверное снижение показателя рН на 3,5-4% во всех вариантах с внесением соломы по сравнению с контролем. Однако делать вывод о том, что солома повышает кислотность почвы только по этому показателю некорректно. Анализ динамики кислотности почвы по периодам вегетации показывает наибольшую разницу между вариантами в летнее время, когда активно проходят процессы деструкции соломы, а в весенний и осенний периоды эти показатели различаются менее значительно. Вероятно, здесь имеет место неизбежное сезонное подкисление почвы, вызываемое в результате выделения углекислого газа при деструкции соломы, который, растворяясь в почвенной влаге, образует Н2С03, что повышает концентрацию ионов водорода в растворе. Но эта кислота (Н2СОз) нейтрализуется поглощенными основаниями и карбонатами Са и Мц. Они также поступают в почву при разложении соломы.
Математическая обработка данных показателя кислотности почвы весной и осенью (без летних) действительно частично подтверждает факт сезонного подкисления, поскольку снижается разница рЯС0Л. с 4% до 2% (табл. 14).
Таблица 14 - Среднемноголетнее значение рН в почве полевого опыта в начале и в конце вегетационных периодов с 1999 по 2009гг., (Новоархангельское)_
Варианты опыта рНт Отклонение от контроля
1. Контроль 5,08 -
2. N45 5,03 -0,05
З.Солома +N45 4,98 -0,10
4. Солома 4,96 -0,12
5.Солома + сидерат 4,98 -0,10
НСР05 0,06
Гидролитическая кислотность по вариантам опыта существенно не различается. Профиль почвы характеризуется высокой насыщенностью основаниями до 70% и более. Поэтому данная почва обладает достаточной буферной способностью для того, чтобы нивелировать незначительное сезонное повышение кислотности.
По многолетним данным из вариантов полевого опыта только регулярное внесение соломы с минеральным азотом (Новоархангельское) показывает слабую тенденцию к увеличению содержания гумуса в пахотном горизонте серой лесной почвы.
Отмечается тенденция к уменьшению подвижности ГК. Через 7 лет регулярного внесения соломы увеличилось соотношение ГК/ФК только в варианте внесения соломы без
азота и без зеленого удобрения до 1,1 как в пахотном горизонте почвы, так и ниже (табл. 15).
Таблица 15 - Влияние внесения соломы (5т/га) на фракционный состав гумуса в многолетнем полевом опыте (Новоархангельское, 2007г.), %__
Варианты опыта Глубина, см С общ. % Гуминовые кислоты Фульвокислоты ПС ФК НО
1 2 3 сумма 1а 1 2 3 сумма
1. Контроль 0-20 20-40 2,3 1,5 6,55 2,65 12,2 12.6 9.61 6.62 28,38 21,85 3,28 3,61 5,68 3,98 14,4 15,9 7,43 5,63 30,80 29,11 0,9 0,8 40,82 49,04
2. 0-20 20-40 2,1 1,4 3,85 0,71 13,9 10,7 8,65 5,00 26,44 16,42 3,61 3,35 3,37 3,42 15,6 16,4 6,73 5,00 29,34 28,20 0,9 0,6 44,22 55,38
3.Солома +N45 0-20 20-40 2,2 1,6 5,83 1,91 13,0 10,2 9,42 5,10 28,25 17,20 3,36 3,77 4,48 4,27 15,5 17,5 7,17 4,78 30,48 30,34 0,9 0,6 41,27 52,46
4. Солома 0-20 20-40 2,1 1,5 6,07 3,33 14,5 18,0 11,21 8,67 31,77 30,00 3,50 4,33 5,84 5,67 11,5 12.3 7,48 5,67 28,27 28,00 1,1 1,1 39,96 42,00
5.Солома + сидерат 0-20 20-40 2,2 1,7 4.17 1.18 12,0 9,5 8,80 4,73 25,01 15,38 4,01 3,85 5,93 5,83 12,2 13,0 7,09 6,51 29,22 29,21 0,9 0,5 45,77 55,41
Известно, что применение соломы с бобовым сидератом, занимающим пар, позволяет оптимизировать условия разложения ОВ в почве. Наши исследования показывают, что использование соломы совместно с подсевным клевером первого года жизни также позволяет добиться соотношения в растительной массе С:М - 20-30:1. При запашке зелёной массы клевера (среднее - С:Ы=9:1) ускоряется минерализация азота, что может вызвать его потери из пахотного горизонта (рис. 10). А при внесении соломы (среднее - С:Ы=76:1) может происходить иммобилизация почвенного азота. В корневой массе подсевного клевера практически оптимальное отношение С:Ы -19-20: 1.
см
90 60 30 О
--гП—«=™= ÜS-О—-
О"" __— _
солома ....... C/N з.м.+солома
■корни
2007
2008
2009
™ СМ з.м. подсевного клевера
Рис. 10. Динамика при применении соломы и подсевного клевера на удобрение. Лучаново.
Среднего урожая зеленой массы подсевного клевера уже достаточно для оптимизации C:N в поступающем ОУ, несмотря на высокий урожай соломы ячменя. В 2008 засушливом году пониженный урожай зеленой массы не обеспечил достаточного количества азота для оптимизации отношения C:N в смеси с соломой, тем не менее совокупность биомассы: соломы, надземной части и корней клевера находились в оптимальном диапазоне.
Совместное внесение соломы и сидерата повысило численность в почве микроорганизмов: аммонификаторов на 57%, фосфатрастворяющих бактерий - в 60 раз, актиномицетов - в 3,5 раза, коэффициент биоразнообразия Симпсона - в 2 раза (табл. 16).
Таблица 16 - Влияние соломы и сидератов на численность микроорганизмов в почве;
N х 10" КОЕ / г а.с.в.
Вариант опыта Аммони-фикаторы; N х106 Микроор-мы наКАА; N хЮ6 Актино-мицеты; N*10s Фосфатрас-творяющие бактерии; N хЮ5 Сахаролит. грибы, N *103 Коэффициент Симпсона
1. Контроль 63,2 154,3 2,2 3,3 14,4 5,6
2. Солома 53,8 160,3 5,8 5,8 25,7 6,3
3. Солома+сидерат 99,0 169,4 7,7 198,0 23,1 11,6
4. Сидерат (клевер) 32,6 102,7 4,3 50,3 7,5 7,4
5. Клевер подсевной 25,3 66,0 4,4 39,6 19,8 8,7
6. Рапс пожнивной 63,9 213,2 5,7 214,3 30,8 8,6
5.4. Влияние соломы на физические свойства почвы. Анализ объемной массы тяжелосуглинистой почвы (Новоархангельское) показал, что поле уплотнено выше оптимального предела во всех вариантах (табл. 17). Вызвано это переходом хозяйства на минимальную систему обработки почвы - поле не пахалось два года. Выявлено достоверное положительное влияние ежегодного внесения соломы 5т/га в вариантах: Солома + N45 и Солома без азота отмечено снижение плотности почвы на 4-5% в пахотном горизонте. Трудно объяснимо увеличение плотности почвы на эту же величину в варианте совместного внесения соломы с сидератом в горизонтах 0-10см и 20-30см. Предположительно место заложенного разреза в этом варианте попало на проход колеса тяжелого трактора.
Таблица 17 - Анализ объемной массы почвы, г/см3 (Новоархангельское, 2007г.)
Вариант опыта Глубина отбора, см
0-10 10-20 20-30 30-40
1. Контроль 1,49 1,54 1,47 1,47
2.N« 1,49 1,52 1,49 1,45
3. Солома 5т/га + N45 1,43 1,49 1,49 1,47
4. Солома 5т/га 1,44 1,47 1,43 1,43
5. Солома 5т/га + сидерат 1,56 1,52 1,58 1,49
НСР„5 0,02 0,04 0,02 0,04
Существенного влияния соломы на порозность серой лесной тяжелосуглинистой почвы за данный период не выявлено.
5.5. Влияние соломы на фитосанитарное состояние посевов зерновых.
ОУ кроме регулирования пищевого режима и физических свойств почвы, повышения физиологической и биологической активности, также влияют на активность и количество фитопатогенных организмов в агроценозах. Это имеет значение, поскольку потери количества и качества урожая от заболеваний и вредителей могут быть значительными.
Мнение, что солома и пожнивные остатки являются источником распространения корневых гнилей являлось одним из аргументов против внесения соломы в почву. Но исследования показывают, что при внесении OB в почве образуются элементы питания и физиологически активные вещества, стимулирующие рост и развитие растений, которые в присутствии паразита способствуют повышению общей резистентности организма; повышается общее количество сапротрофных микроорганизмов и их биоразнообразие в почве. Их трофическая конкуренция с патогенами в почве также снижает заболеваемость.
Установлено, что при запашке соломы в почву повышается численность групп микроорганизмов - целлюлозоразрушителей и антагонистов возбудителей корневой гнили. К таким микроорганизмам относится и род Trichoderma.
В 2001 году увеличился процент больных растений при внесении удобрений (табл. 18). При внесении соломы зараженность корневыми гнилями увеличилась на 9-13%. Это дает основание утверждать, что на соломе сохраняются (но не размножаются!) патогенные микроорганизмы. Очевидно, на увеличение зараженности наиболее повлияли преднамеренно созданные условия, способствующие развитию корневых гнилей -повторный посев пшеницы по пшенице, как культуры-переносчика инфекционного начала и наиболее подверженной заболеваниям корневыми гнилями. В результате этого положительные качества удобрений в опыте нивелируются отрицательным действием корневых гнилей на продуктивность растений. Но даже по такому неблагоприятному фону урожайность при внесении соломы 5т/га у зерновых не снизилась. Очевидно, применение
средств защиты растений и (или) соблюдение научно обоснованных севооборотов позволит снизить поражаемость растений корневыми гнилями, следовательно, факт повышения заражённости растений пшеницы корневыми гнилями при внесении соломы, можно рассматривать как выявленный резерв повышения урожайности зерновых при применении соломы в качестве удобрения [Сорокин, 2002].
Таблица 18 - Распространение корневых гнилей в посевах яровой пшеницы в фазу _молочно-восковой спелости, %. Новоархангельское 2001 и 2009гг._
Вариант опыта 2001г. 2009г.
Средний % Отклонение Средний % Отклонение
больных растений от контроля больных растений от контроля
1. Контроль 16 - 10,5 -
2. N45 30 + 14 5,5 -5,1
З.Солома+К45 29 +13 4,1 -6,4
4. Солома 26 + 11 7,5 -3,4
5. Сидерат+солома 25 +9 10,3 -0,2
НСР05 8 3,2
Систематическое внесение соломы через 10 лет от начала опыта (в 2009г.) достоверно уменьшает распространение корневых гнилей в посевах яровой пшеницы.
Внесение соломы (5т/га) в 2007-2008гг. на другом стационаре (Лучаново) вызвало лишь тенденцию увеличения количества растений с признаками заболевания корневыми гнилями ячменя (2007г.) на 9%. Повторное внесение соломы под следующую зерновую культуру (овес) достоверно снизило заболевания как в начале вегетации, так и в конце.
Это позволяет сделать вывод, что систематическое внесение соломы снижает распространение корневых гнилей в посевах зерновых культур на 3,4-5,9%.
5.6. Влияние соломы на рост и урожайность зерновых. Со временем положительное влияние регулярного внесения соломы возрастает. Это может проявиться на второй, третий год. На эффективность соломы как удобрения оказывают влияние сроки внесения, особенно в первый раз. Так, в вегетационных опытах весеннее внесение соломы снизило урожайность вегетативной массы пшеницы на 24%, при повторном весеннем внесении, наоборот повысилась до 15%. Очевидно систематическое применение соломы повышает ее эффективность. Осеннее внесение соломы в первый раз повысило урожайность вегетативной массы пшеницы до 35%.
Среднемноголетнее влияние соломы и соломы с сидератом достоверно повысило урожайность зерновых - по 10%; и максимальная прибавка - внесение соломы по минеральному фону азота - 24% (табл. 19). Достоверные прибавки урожайности - не каждый год, но очевидно есть отложенный экологический эффект от регулярного внесения ОУ. Так, в 2008 году все варианты с внесением соломы достоверно выше контроля; солома с азотом - на 59%, солома без азота - на 47% и солома с сидератом - на 49%.
Таблица 19 - Влияние регулярного внесения соломы (5т/га) на урожайность зерновых. __Новоархангельское, ц/га___
Вариант опыта Годы Средняя Прибавка
2000 2001 2002 2003 2005 2006 2008 2009 ц/га %
[.Контроль 32,5 21,0 8,8 13,9 26,3 10,3 19,3 29,7 20,2 - -
2М45 36,4 22,5 18,4 21,1 24,1 10,3 27,5 33,5 24,2 4,0 19,8
З.Солома +N45 35,2 20,5 20,2 22,0 25,0 10,0 30,7 36,2 25,0 4,8 23,8
4.Солома 37,7 21,7 13,1 14,1 23,7 10,4 28,4 29,8 22,4 2,1 10,4
5.Солома +сидерат - 29,8 9,5 16,7 33,1 12,2 28,8 24,8 22,2 2,0 9,9
НСРм | 6,7 | 3,8 [ 2,5 | 4,6 | 4,1 | 3,3 | 5,0 | 3,2 | 2,0 |
Анализ качества зерна пшеницы в последние годы показал, что достоверно на качественные показатели зерна пшеницы повлиял вариант систематического внесения соломы по минеральному фону азота (табл. 20).
Таблица 20 - Влияние соломы (5т/га) на качество зерна пшеницы, 2008-2009гг. (Новоархангельское)
Вариант опыта Белок, % Клейковина, % Стекловидность, %
2008 2009 среднее ± 2008 2009 среднее ± 2008 2009 среднее ±
1. Контроль п,з 11,6 11,5 - 11,6 16,7 14,1 - 37,2 36,2 36,7 -
2. N45 11,1 12,4 11,8 0,3 11,9 19,5 15,7 1.5 36,7 38,3 37,5 0,8
3. Солома+ N45 12,0 13,8 12,9 1,4 13,7 23,7 18,7 4,6 39,5 41,0 40,2 3,5
4. Солома 10,9 12,8 11,8 0,4 9,5 19,9 14,7 0,6 37,0 39,0 38,0 1,3
5. Солома + сидерат 10,6 12,6 11,6 0,1 10,5 19,6 15,0 0,9 35,5 38,4 36,9 0,2
НСР05 0,2 0,6 1,4 0,5 1,7 4,3 1,6 1,7 2,9
По средним данным при внесении соломы с азотом стекловидность зерна увеличилась на 3,5%, общее содержание белка на 1,4% (или относительно контроля - на 12%) и содержание клейковины в белке повысилось на 4,6% (32,6% от контроля). Азот без соломы, как и солома без азота оказались менее эффективными для повышения качества зерна.
Если на стационаре Новоархангельское в 1-ю ротацию севооборота преднамеренно не соблюдалось оптимальное чередование культур, то это не могло привести к высоким прибавкам урожайности. Внесение соломы под вспашку зяби в другом опыте с внесением соломы (5т/га) на стационаре в Лучаново повысило урожайность ячменя уже в первый год на 24%. Солома на следующий год повторного внесения проявила тенденцию к увеличению урожайности овса лишь на 6%. Вероятно, это связано с засушливыми условиями вегетационного периода 2008 года. Двулетнее внесение соломы в темно-серую среднесуглинистую почву в среднем повысило урожайность зерновых на 12%.
5,9. Приемы и способы применения соломы. В публикациях [Калугин, 1973] есть наблюдения, что прямая запашка соломы создает в почве прослойку, прерывающую капиллярное снабжение влагой растений. Мы не установили такого влияния. Современные плуги не оборачивают пласт полностью, а происходит «взмет пласта» под углом к поверхности. Поэтому сплошной прослойки, изолирующей от подъема грунтовой влаги пахотный горизонт, из соломы не образуется. Кроме того, на тяжелосуглинистых почвах подтаежной зоны посевы часто страдают не от засухи, а от вымокания. В этом случае запаханная солома играет роль дренажа, повышая влаго- и воздухопроницаемость почвы.
Солома, сидераты и растительные остатки распределены по полю равномерно. Но при их внесении также есть важные особенности. При уборке зерновых настраивают разбрасывание соломы комбайном на ширину жатки. Измельчение соломы повышает ее эффективность, т.к. нарушаются естественные защитные оболочки из воска и пектина, которые защищают клетчатку от разложения, а также увеличивается площадь питания для микроорганизмов. Измельченная солома позволяет сразу после уборки обрабатывать почву без дополнительной подготовки или осуществлять прямой посев.
Сопоставили результаты модельных опытов по изменению физиологической активности почвенных экстрактов (ФА) и влияния на рост пшеницы соломы в процентах относительно контроля. ФА при компостировании с почвой (без растений) повысилась на 10% через 3 месяца после внесения соломы (рис. 11). Выращивание пшеницы в этот период (при моделировании весеннего внесения соломы) не выше контроля. После уборки урожая до посева следующей яровой культуры в условиях подтаежной зоны имеется 2-3 месяца
теплого периода осенью и весной, когда продолжаются и возобновляются после зимы почвенные процессы. Такие условия создаются при осеннем внесении соломы.
компостированиеспочвой осенцеее внесение
л р л
..... ' „. __ __________ '
1^0. через Змее. весеннее .....................Щ..................внесемие.г.вЛ
Рис. 11. Динамика физиологической активности в вегетационных опытах, % от контроля
Осеннее внесение, как по минеральному фону, повысило ФА на 14-18% в первые два месяца вегетации (на 4-5 месяц после внесения соломы). Снижение физиологической активности к концу вегетации растений (6 мес.) уже не имеет значения, т.к. в этот период урожай яровых зерновых культур уже сформировался. При повторном весеннем внесении соломы ФА повысилась на 17%.
Очевидно, повышение микробиологической активности почвы через 2 месяца после внесения соломы в серую оподзоленную почву вызывает повышение ФА и продуктивности растений. Установлено отрицательное действие на урожайность зеленой массы пшеницы весеннего внесения соломы и, в общем, положительное действие осеннего и повторного внесения соломы в серую лесную почву (рис. 12).
весеннее внесение
осеннее внесение
15 -5 -25
ГДТ
д«
С растениями через 3 мес.
5 мес.
А Урожайность
повторное весеннее внесение, 6-й мес.
Рис. 12. Урожайность зеленой массы пшеницы, % относительно контроля (без удобрений)
Итак, в условиях подтаежной зоны наиболее эффективный срок внесения соломы под яровые зерновые - осенью под раннюю зябь. От внесения соломы до посева яровых имеется 2-3 месяца с положительными температурами почвы, когда микрофлора активна и нет вреда от иммобилизации питательных веществ для ее размножения. К посеву проходит пик размножения, и затем закрепленные вещества высвобождаются из отмирающих микроорганизмов. Образуются также биологически активные вещества, стимулирующие рост растений и снижается содержание фитотоксинов.
При совместном использовании соломы и сидерата разложение ОВ протекает нормально при отношении С:N - 20-30: 1. Для оптимизации в поступившем в почву ОВ отношения С:У достаточно запахать вместе с соломой биомассу подсевного клевера первого года жизни, что равноценно по сухой массе этих видов ОУ (рис. 13).
клевер
□ ячменная солома Шз.м. подсевного клевера ■ корни клевера
Рис. 13. Средний сбор с 1га соломы зерновых и биомассы подсевного клевера
6. Навоз, помет, компосты и вермикультивированне 6.1. Влияние на агрономические свойства и гумусное состояние почвы.
Укрупнение животноводческих ферм хорошо для механизации и автоматизации, но с другой стороны - комплексы отдаляются от пашни, где производятся корма. А с ростом цен на горючее дальние перевозки подстилки для животных и ОУ становятся нерентабельны.
С 1990 по 2000 год выход навоза коллективных хозяйств сократился вдвое (до 11001200 тыс.т) в связи с резким сокращением поголовья, в 2005 году - составил 797-884 тыс. т. Этого количества явно недостаточно, но с точки зрения утилизации навозных масс - это обязательный источник ОУ. Поэтому необходимы пути переработки, уменьшения объемов перевозок и повышения эффективности ОУ. Например, вермикомпостирование.
По содержанию нитратного азота биогумус (БГ) превышает навоз в 11 -26 раз, торф низинный - в 4-7 раз, торфо-навозную смесь (ТНС) - в 10-13 раз. По Р2О5 БГ превышает навоз в 1,2 раза, торф - в 7-10 раз, ТНС - в 1,8 раз. Дисперсионный анализ пятилетних данных подтверждает достоверное превышение биогумуса и вермикомпоста (ВК) по содержанию N-NO3 и Р205. По К20 и N-NH4 выше навоз и ТНС. Но нет достоверной разницы по содержанию К?0 и N-NH4 между БГ, ВК и исходным сырьем - ТНС (табл. 21).
Таблица 21 - Среднее содержание основных элементов питания в ОУ, 2001-2005гг, мг/кг
Вид удобрения N-NH4 N-NOj Р:0< К,О
среднее ± среднее ± среднее ± среднее ±
Торф 339 . 339 - 637 - 195 -
Навоз 1617 1278 136 -203 2252 1614 15809 15614
ТНС 1003 663 167 -172 1478 840 9070 8875
БГ 616 278 1397 1058 2541 1903 3874 3679
ВК 697 358 1256 917 2749 2111 5599 5404
НСР05 959 859 953 6397
6.2. Влияние на активность микрофлоры и распространение корневых гнилей зерновых. Максимальная численность аммонификаторов при внесении ТНС и БГ (табл. 22). Более низкая доза БГ по сравнению с ТНС (20т/га) обеспечили почти одинаковый уровень микробиологической активности. Максимальный уровень азотфиксации и фосфатмобилизующих микроорганизмов так же в вариантах с внесением ТНС и БГ.
Таблица 22 - Влияние ОУ на микробиологические свойства почвы в ризосфере картофеля
Варианты опыта Аммони- фикаторы, п*105 м.о., усваивающие мин. азот, п*105 Индекс разнообразия Актино-мицеты, п*105 Активность азотобактера, % Фосфат-мобилизующие м. O..N- 10"
1. Контроль 148,3 536,8 10 65,7 4,3 33,3
2. БГ-Зт/га 355,2 735,4 10 135,0 14,3 78,6
3. ВК - 6 т/га 242,0 311,7 14 52,3 62,4 55,0
4. ТНС - 20 т/га 399,7 852,5 13 39,4 100 110,0
5. Навоз-20 т/га 134,8 415,3 13 84,3 57,5 33,9
БГ и ВК в последействии повысили коэффициент минерализации в 2,6-2,7 раза и увеличили число фосфатмобилизующих микроорганизмов в варианте БГ в 3 раза, а ВК - в 1,6 раза. Закономерно эффективнее в последействии ТНС и навоз в отношении целлюлозолитиков, т.к. внесено больше энергетического материала.
В последействии 2-го года ОУ различаются не значительно, но сохраняется их влияние на микробиологическую активность в сравнении с контролем. Грибы, относящиеся к роду
Тпс1юс1егта, принадлежащие к микрофлоре биоконтроля за возбудителями грибных инфекций, были обнаружены в вариантах БГ и ВК.
Подтверждение влияния БГ и других удобрений на распространение корневых гнилей получили в посевах яровой пшеницы. БГ снизил количество растений с признаками заболеваний корневыми гнилями относительно контроля на 3%.
При локальном внесении БГ по сравнению со сплошным способом в ризосфере картофеля выше коэффициент минерализации ОВ в 2,1 раза, а также численность фосфатмобилизующих микроорганизмов - в 4,4 раза и актиномицетов - в 1,9 раза (но ниже контроля на 16%); снизилась численность грибов в 1,4 раза. Присутствие азотобактера обеспечивает только локальное внесение БГ.
6.3. Влияние на рост и урожайность сельскохозяйственных культур. В среднем за 3 года установлено достоверное повышение урожайности картофеля в вариантах: вермикомпост на 18% и навоз на 17% (табл. 23). Возможно, здесь были в большей мере сбалансированы потребности картофеля в минеральном питании. Остальные ОУ проявляют устойчивую тенденцию повышения урожайности до 9-10%.
Таблица 23 - Влияние на урожайность картофеля органических удобрений, 2002-2004 гг,
Варианты опыта Урожайность, ц/га Среднее Отклонение от контроля
2002 2003 2004
1. Контроль 165,6 186,2 417,1 256,3 -
2. Биогумус-3 т/га 253,5 181,3 404,1 279,6 23,3
3. Вермикомпост - 6 т/га 270,2 215,6 424,7 303,5 47,2
4. ТНС - 20 т/га 278,7 202,2 368,6 283,2 26,9
5. Навоз -20т/га 284,5 200,1 417,8 300,8 44,5
НСР05 46,6 57,7 79,6 38,7
В сравнении с традиционными ОУ (по 20т/га), продукты вермикультивирования не уступают во влиянии на урожайность картофеля при меньших дозах. А так же повышается качество (табл. 24). В среднем за 3 года достоверно повысил содержание крахмала ВК на 3,6%, у БГ - тенденция повышения - на 1,9%. Применение ВК увеличивает сухое вещество в клубнях на 3,5%. У традиционных ОУ, наоборот - тенденция снижения этого показателя.
Таблица 24 - Содержание крахмала и сухого вещества в картофеле при внесении ОУ, 2002-2004 гг.
Варианты опыта Содержание крахмала, % Содержание сухого вещества, %
среднее отклонение среднее отклонение
1. Контроль 15,8 - 26,9 -
2. Биогумус-3 т/га 17,7 1,9 26,3 -0,6
3. Вермикомпост - 6 т/га 19,3 3,6 30,5 3,5
4. ТНС - 20 т/га 16,3 0,5 25,2 -1,8
5. Навоз -20т/га 14,3 -1,4 25,8 -1,2
НСРо; 2,98 1,9
В последействии БГ и ВК обеспечивают прибавку урожайности выше традиционных ОУ, как в среднем за 3 года (14-17% выше контроля), так и по абсолютной сумме прибавок (табл. 25).
Таблица 25 - Урожайность яровой пшеницы в последействии ОУ, 2003-2005 гг.
Варианты опытов Урожайность, ц/га Среднее Отклонение от контроля 2 прибавки, ц/га
2003 2004 2005
1. Контроль 16,2 30,4 12,5 19,7 - -
2. Биогумус-3 т/га 16,6 38,2 12,8 22,5 2,8 8,5
3. Вермикомпост -бт/га 18,5 39,9 10,5 23,0 3,3 9,8
4. ТНС - 20 т/га 16,9 34,5 11,6 21,0 1,3 3,9
5. Навоз - 20 т/га 17,8 36,4 12,8 I 22,4 1 2,7 7,9
НСР05 3,3 4,3 2,6 1 2,8
На стационаре Лучаново биогумус в действии под яровую пшеницу обеспечил достоверную прибавку урожайности на уровне минерального удобрения (табл. 26). В 2008 году действие биогумуса наибольшее - 13%. Продукт химической активации торфа -ТОГУФ мало эффективен в исследуемой дозе внесения.
Таблица 26 - Действие биологически активных ОУ на урожайность яровой пшеницы. 2006-2008гг.
Варианты опыта Урожайность, ц/га Среднее за 3 года
2006 2007 2008 по всем данным отклонение отклонение, %
1. Контроль 13,8 20,3 26,3 21,0 - -
2. Биогумус-3 т/га 15,3 18,7 29,7 22,5 1,5 7
3. ^цРзоКзо мин. фон 15,7 19,3 31,0 22,4 1,4 7
4. ТОГУФ - 1,64 т/га 14,7 18,3 28,1 22,0 1,0 5
НСР05 4,0 2,4 2,5 1,3
В последействии биогумус и ТОГУФ проявили лишь тенденцию повышения урожайности ячменя на 17% при достоверном повышении элементов структуры урожая: увеличение количества соцветий на 18% и зерен в колосе - на 28%.
Результаты исследований позволяют утверждать, что ОУ, полученные путем вермикомпостирования, обеспечивают более высокую эффективность, учитывая их низкие дозы внесения, по сравнению с ТНС и навозом. Очевидно, их биологическая активность способствует «оживлению» пахотного горизонта почвы и стимуляции роста растений.
6.4. Способы применения органических удобрений. В современных экономических условиях многие из ранее разработанных технологий применения ОУ стали нерентабельными. Поэтому необходим поиск и разработка ресурсосберегающих способов применения продуктов обмена животных в земледелии. Например, обезвоживание позволяет сократить объемы внесения и транспортировки, снизить дозы внесения. Сухой птичий помет содержит более 11% основных элементов питания: 4-7% азота, 2-3% фосфора, 2-2,5% калия. Гранулирование его придает свойства минеральных туков.
Переработка навоза с применением биоресурса дождевых червей, сокращает объемы перевозок ОУ и повышает их эффективность. Установлено, что они являются биологически активными и эффективны для повышения урожайности культур в малых дозах биогумус -Зт/га, вермикомпост - бт/га. Они примерно равной эффективности при удобрении картофеля и зерновых культур в подтаежной зоне. Очевидно, при небольшой удаленности рационально удобрять вермикомпостом, чем получать более концентрированное удобрение.
7. Торфяники как источник ОУ и потенциальные агроландшафты
7.1. Использование агроландшафтов осушенных торфяников. Торф является возобновляемым энергетическим биоресурсом с коротким геологическим циклом формирования. Особый географический район по условиям торфонакопления - ЗападноСибирская равнина. Запасы торфа в 31 млрд. т. сформировались в Томской области за 900О лет, т.е. в среднем по 3,4 млн. т в год - это примерный экологически безопасный максимум ежегодной добычи торфа в области, обеспеченный ежегодным естественным воспроизводством и ограничивающий трансгрессию болот на суходолы. Освоение болот должно быть экологически взвешенное и адаптированное к местным условиям.
Торфяные запасы могут обеспечить добычу для различных нужд в необходимых количествах (рис. 14). Низинный торф богат питательными элементами, с высокой степенью разложения, слабокислой или щелочной реакцией среды, часто расположен локально на территориях сельхозпредприятий, что делает его доступнее.
Комплексный подход к применению и переработке торфа способен обеспечить экономическую целесообразность разработки торфяных залежей.
Верховой - 57% Переходный -21% Низинный - 20% Смешанный - 2%
Рис. 14. Структура торфяного
фонда Томской области по типам залежи
7.2. Влияние низинного торфа на агрохимические свойства и гумусное состояние серой лесной почвы. Длительным последействием обладают мелиоративные дозы низинного торфа. Внесение от 1988 года торфа Кандинского месторождения, частично нейтрализовало реакцию среды серой оподзоленной почвы. Дисперсионный анализ всех определений кислотности за 5 лет (2005-2009гг.) показывает достоверное влияние торфа на снижение кислотности (табл. 27). Ежегодное внесение минеральных удобрений почти не изменило рН. Очевидно, серая лесная почва обладает достаточной способностью к нейтрализации физиологически кислых удобрений. Также нет разницы между внесением торфа 400т/га с минеральным фоном и без него. Но при меньшей дозе торфа 200т/га имеется статистически существенная разница в пахотном горизонте: вариант - торф 200т/га без фона на 0,44 рН лучше нейтрализует почвенную кислотность, чем торф 200т/га по фону. То же - в слое 20-40см. Между дозами торфа, как с минеральным фоном, так и без него наблюдаются достоверное снижение кислотности с увеличением дозы торфа.
Таблица 27 - Влияние торфа в длительном последействии на рНсоя. серой лесной почвы стационара Губино за период 2005-2009гг.
Вариант опыта Слой 0-20см 20-40см
среднее отклонения среднее отклонения
1. Контроль 5,27 - 4,95 -
2. Торф - 200 т/га 6,10 +0,83 5,82 +0,87
3. Торф - 400 т/га 6,40 +1,13 6,24 +1,29
4. "М60РбоКбо - фон 5,23 -0,04 5,10 +0,15
5. Фон + торф 200 т/га 5,67 +0,39 5,56 +0,61
6. Фон + торф 400 т/га 6,30 +1,02 6,24 +1,29
НСР„5 0,30 0,40
В динамике гидролитической кислотности при внесении торфа без фона наблюдается ее снижение до 76-82%). При внесении торфа 400т/га с фоном влияние на снижение Н.-гидр. (на 76%) сохранилось к 2006 году, а меньшая доза торфа 200т/га + фон к этому времени приблизилась к контролю.
Степень насыщенности основаниями в пахотном слое к 2006 году: - торф 200т/га+фон -на уровне контроля, а торф 400т/га+фон выше - на 8%. В то же время, при внесении только №К, она, наоборот, снизилась на 8% от контроля. Так же - на глубине 20-40см.
По содержанию N-№4 варианты существенно не отличаются (табл. 28). Содержание N-N03 (0-20см) при внесении торф+фон в 2,2-2,9 раза выше контроля. При этом ежегодное внесение хотя и выше контроля на 60%, но не достоверно. В подпахотном горизонте достоверно в 2,7 раза повышает N-№14 только вариант ИРК + торф 200т/га.
Стабильное достоверное увеличение Р205 от ежегодного внесения на 72-85% (020см) и на 41-55% (20-40см). Торф имеет тенденцию повышения Р205 до 8%.
Содержание К20 также достоверно повышает на 34-44% только внесение ОТК.
Таблица 28 - Среднее содержание в почве элементов питания (мг/кг) в Губино за 2005 - 2009гг.
Вариант опыта Глубина отбора
0-20 20-40
среднее | отклонение среднее I отклонение
n-nh4
Контроль 8,77 - 7,10 -
Торф 200 т/га 10,01 +1,23 7,00 -0,10
Торф 400 т/га 8,83 +0,06 7,02 -0,08
ИРК- фон 9,86 +1,08 8,19 +1,09
№>К + торф 200 т/га 10,40 +1,63 8,03 +0,93
ЫРК +торф 400 т/га 10,25 +1,48 8,31 +1,21
НСР„; 1,85 1,55
n-no,
Контроль 2,24 - 1,80 -
Торф 200 т/га 2,68 +0,43 1,53 -0,27
Торф 400 т/га 3,05 +0,81 2,14 +0,34
NPK 3,61 + 1,37 3,27 + 1,47
NPK + торф 200 т/га 6,45 +4,20 4,96 +3,16
NPK + торф 400 т/га 4,89 +2,64 2,64 +0,84
НСР05 1,68 1,55
р20;
Контроль 174,4 - 177,2 -
Торф 200 т/га 181,3 +6,8 175,9 -1,3
Торф 400 т/га 189,3 + 14,8 196,7 + 19,5
NPK 300,1 +125,6 250,2 +73,0
NPK + торф 200 т/га 322,9 +148,4 274,8 +97,6
NPK + торф 400 т/га 323,3 +148,9 261,5 +84,3
НСР„5 33,2 28,0
к2о
Контроль 40,02 - 32,59 -
Торф 200 т/га 44,09 +4,07 39,32 +6,73
Торф 400 т/га 39,15 -0,87 35,85 +3,27
дак 53,49 +13,46 44,00 +11,41
ОТК + торф 200 т/га 57,67 +17,65 45,99 +13,40
даК + торф 400 т/га 53,81 +13,78 46,96 +14,37
НСР05 7,59 7,23
Применение торфа (200-400т/га) способно изменить групповой состав гумуса на длительный период, т.к. низинный торф содержит более 40% гумусовых веществ.
Увеличилось содержание гуминовых кислот (ГК) за счет наиболее ценной 2-ой фракции, связанной с кальцием. В составе фульвокислот (ФК) уменьшилась доля агрессивных фракций (1а+1). В результате - сменился тип гумуса - из гуматно-фульватного в фульватно-гуматный. Отношение ГК/ФК возросло от 0,9 (в контроле) до 1,3-1,4 с торфом 200т/га и 1,5 - 1,6 с дозой - 400 т/га (2001г.). К 18 годам после внесения торфа это соотношение во всех вариантах опыта вернулось к исходному, но сохранилось более высокое содержание гумуса (2006г.).
Так содержание гумуса на 2006 год в слое 0-20см выше в среднем в 1,4 раза при внесении торфа 200т/га и 400т/га и на минеральном фоне в 1,6 раз (3,47% исх. и в последействии - 4,86% и 4,97%; 5,69% и 5,71% соответственно) (рис. 15).
Дисперсионный анализ подтверждает существенные различия в среднемноголетнем содержании гумуса, % по дозам внесенного торфа без NPK: торф 200т/га увеличил содержание гумуса в 1,21 раза, а торф 400т/га- в 1,35 раза.
—Ф—Контроль "♦■Торф 200 т/га 'Торф 400 т/га NPK - фон
■"О—Фон + торф 200 т/га
1988г. 1997г. 2001г. 2006г. 2007г. 2008г. 2009г.__ л ,АПП ,
~0»Фон + торф 400 т/га
Рис. 15. Изменения содержания гумуса (%) в почве при внесении торфа. Губино
Эта разница между дозами торфа без NPK статистически достоверна (табл. 29). Регулярное внесение N60P6oK.óo повысило содержание гумуса в 1,2 раза. Внесение торфа по фону NPK повысило гумус в 1,42-1,45 раз. При этом нет различий между дозами торфа.
Таблица 29 - среднемноголетнее влияние торфа и минеральных удобрений на
Варианты опыта Гумус, % Отклонение от контроля
1. Контроль 4,2 -
2. Торф - 200 т/га 5,1 0,9
3. Торф - 400 т/га 5,7 1,5
4. КЛоК® - фон 5,0 0,8
5. Фон + торф 200т/га 6,1 1,9
6. Фон + торф 400т/га 6,0 1,8
НСР„5 0,6
7.3. Влияние торфа на физические свойства почвы. В конце первой ротации (1993г.) последействия мелиоративных доз торфа произошло снижение агрономически ценных структурных фракций от 0,25 до 10мм и увеличение менее ценных - >10 и <0,25мм во всех вариантах, включая контроль. Однако проведенный одновременно с сухим просеиванием агрегатный анализ показал, что при этом увеличилось количество водопрочных агрегатов в пахотном горизонте на 75% и в слое 20-40см на 37%, от контроля [Перченко и др., 2002].
Внесение торфа способствовало снижению объемной массы (до 1,0-1,1 г/см3 в 2001г.): в среднем на 24% в слое 0-20см, и на 6% - в слое 20-40см на вариантах с внесением торфа 200т/га и на 27% и 5% соответственно с внесением торфа 400т/га. Такая плотность сложения пахотного горизонта является оптимальной для выращивания зерновых культур.
При продолжении этих исследований мы выявили в 2006 году отсутствие существенных различий по вариантам опыта в содержании почвенных агрегатов в пахотном горизонте. Вероятно, это связано с изменившимся характером использования опытного участка - с 2004 года он засеян многолетними травами.
Также наблюдается неустойчивая тенденция повышения агрономически ценных водостойких агрегатов с внесением удобрений (рис. 16). Торф увеличил их долю в почве на 11-22%. Причем не наблюдается преимущества от дозы торфа и №К.
□ контроль
■ торф 200
□ торф 400
□ NPK - фон
■ Фон+торф 200
□ Фон+торф 400
Рис. 16. Содержание в почве стационара Губино в 2006 году водопрочных агрегатов, % 7.4. Влияние на рост и урожайность сельскохозяйственных культур. Применение низинного торфа, повысила урожайность выращиваемых в севообороте культур, которая была приведена к единой системе - зерновых единиц в ц/га (табл. 30). Высокая агрономическая эффективность в среднем продолжается уже 22 года после внесения торфа в возрастающем порядке торф-200 - на 19%; торф-400 - на 24%, NPK - фон - на 79%, торф-200+фон - на 81%; торф-400+фон - на 89%.
Таблица 30 - Влияние на урожайность сельскохозяйственных культур длительного последействия торфа с 1994 по 2010гг., ц/га зерновых единиц__
Вариант опыта 1994 1995 1996 1999 2000 2002 2003 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Среднее Отклонение
1. Контроль 6,7 26,5 9,9 27,2 10,0 13,2 6.9 16,7 26,2 30,1 16,6 12,2 11,9 16,5 -
2. Торф -200 т/га 8,3 29,7 11,3 35.6 11,6 17,3 14,8 18,1 30,2 29,8 19,6 19,2 9,9 19,6 + 3,1
3. Торф -400 т/га 10,4 31,7 12,2 35,7 11,8 18,0 17,1 18,4 30,3 31,6 20,4 14,6 13,5 20,4 + 3,9
4.NPK-фон 13,5 31,0 И,1 43,8 13,2 18,2 17,9 23,8 30,2 51,1 38,7 36,9 53,8 29,5 + 13,0
5. Фон + торф 200 14.7 33,9 11,7 52,6 18,6 18,7 20,2 28,3 32,2 39.1 31,2 40,6 45,1 29,8 + 13,3
6. Фон + торф 400 19,1 35,8 14.3 53,8 19,0 21,9 23,3 32,4 37,7 37,0 34,7 35,9 41,0 31,2 + 14,8
_НСРся_|_2,6
Примечание: 1994, 1995, 2000, 2002 гг., - яровая пшеница, 1996, 1999г - кукуруза, 2001г. - черный пар, 2003г. - рапс на зеленый корм, 1997, 1998, 2004гг. - нет данных, с 2005г. - многолетние травы
Детальным анализом по годам выявлен «переломный момент» в многолетнем действии торфа. До 2007 года все удобрения имели достоверные прибавки урожайности в зависимости от дозы торфа: больше доза - больше прибавка урожайности (особенно на фоне ОТК). Далее эта закономерность теряется, лишь КРК стабилизирует высокую урожайность, а без фона - закономерный спад продуктивности стареющего травяного агроценоза. Для дальнейшего развития агроландшафта требуется омоложение путем плодосмена или пересева многолетних трав, а также возобновление применения ОУ и биоресурсов.
8. Экономическая целесообразность применения биоресурсов в земледелии. Эффект от применения ОУ нельзя в полной мере оценить только по стоимости прибавки урожайности. Эта мера достаточно изменчива и очень зависит от уровня цен. Но с этим нужно считаться, особенно в обстановке ограниченности в ресурсах. Поэтому разработаны ресурсосберегающие способы применения биоресурсов в АЛСЗ подтаежной зоны Сибири.
Наиболее дешевым ОУ является солома. Использование ее на удобрение по сравнению с удалением ее с поля снижает себестоимость зерна за счет сокращения затрат на уборку соломы, увеличивает урожайность, а также - участвует в сохранении и восстановлении почвенных ресурсов потраченных на урожай. Систематическое внесение повышает ее
эффективность. Анализ технологических карт показывает, что прямое комбайнирование с измельчением соломы снижает на 14,4% норму выработки и увеличивает расход ГСМ - на 23,5% по сравнению с уборкой без измельчения соломы, что и определяет затраты на внесение соломы (рис. 17). По сравнению со сбором и удалением соломы с поля эти затраты меньше на 66% (475 руб./га).
1т соломы эквивалентна 3,5-4,От подстилочного навоза. Следовательно, внесение соломы Зт/га будет соответствовать внесению 10,5-12,0 т/га условного ОУ. Это определяет
тыс.руб. на 100га
■ фонд з/пл.
а гсм
Внесение соломы
вывозка соломы
Рис.17 - Основные технологические затраты на уборку 100га зерновых с внесением соломы и ее удалением с поля, тыс. руб.
затраты на внесение соломы 3,9-4,5руб./1т. (в условном ОУ). Среднемноголетняя прибавка урожайности зерновых от внесения соломы составила 2,4ц/га. При средней цене Зруб./кг зерна дополнительный доход - 720 руб./га.
Применение сидератов требует затрат на семена и посев. Но их можно минимизировать.
Сравним основные затраты в технологиях сидеральных паров и пара чистого с внесением ЗОт/га навоза (рис. 18). Это количество близко к минимально необходимой компенсации минерализуемого в чистом пару ОВ (27т/га условного ОУ). В затратах на удобрение навозом не учтена стоимость навоза. Предполагается, что это объект утилизации, хотя рыночная цена навоза достигает 500 руб./т.
Основные затраты на клеверный пар лишь на 6% превышают затраты на чистый пар удобряемый навозом (рис.18). При этом клевер с положительным балансом почвенного ОВ (+10т/га за счет корневых остатков), кроме того, поступает с надземной массой 35-40т/га ОУ. Затраты на 1т удобрения при урожайности 35т/га - 73,6 руб. Однолетние сидераты (рапс) ниже по затратам чистого пара на 18%, за счет более низкой цены на семена, но затраты на 1т ОУ возрастают до 99 руб., т.к. меньше урожайность сидерата (20т/га). Также по сравнению с клевером, при возделывании рапса выше энергетические (ГСМ - на 16%) и трудовые затраты (оплата труда - на 18%). Это связано с необходимостью предпосевной подготовки почвы.
□ Стоимость семяи И фонд з/пл. И ГСМ
навоз в пару многолетним однопетнии клевер на сидерат (клевер) сидерат (рапс) семена
Рис. 18 - Основные технологические затраты на 100га парового поля, тыс.руб.
Большие затраты на ГСМ в технологии навозного пара требуют высокой энергонасыщенности хозяйства. Это влечет расходы на амортизацию техники, ее ремонт и обслуживание. Повышение трудовых затрат (количества нормо-смен) вызывает организационные издержки (обеспечение горячего питания механизаторов,
транспортировка к месту работы и обратно, охрана техники в поле или ее ежедневные перегоны, отчисления на зарплату и т.д.). Такие затраты имеют свои особенности в каждом хозяйстве.
В клеверном пару до половины затрат приходится на покупку семян. Поэтому рационально получать семена непосредственно в паровом поле, удобряя его клеверной соломой. Технология выращивания семян клевера дешевле навозного пара на 19%, а себестоимость семян будет до 25тыс. руб./т против рыночной цены 80-100 тыс. руб./т. Это позволит снизить затраты клеверного пара на 32%. Требуется до 15% клеверного пара оставлять под семенники (из минимального сбора 1ц/га семян). Сортообновление или сортосмена нужны только в пределах этой площади.
Разработана новая ресурсосберегающая технология внесения сидерата (рис. 19). Она включает: подкашивание сидерата без измельчения зеленой массы и запашка после отрастания отавы. Это позволяет снизить потребность в ГСМ на 46% и фонд оплаты труда на 64%. В итоге основные затраты ниже на 40% и составляют 30,2 руб. на 1т массы клевера (без учета отавы). Та же тенденция у однолетних сидератов. Эта технология внесения позволяет использовать засоренность однолетними сорняками для выращивания зеленого удобрения вместо посева сидеральной культуры. Известно, что сорняки быстро формируют семена, но раннее скашивание прекращает этот процесс и продолжается рост вегетативной массы. Способ применения однолетних сорняков в качестве сидерата сокращает затраты на покупку семян и их посев по сравнению с рапсом - на 40%,
□ Стоимость семян ■ фонд з/пл. И ГСМ
клевер измельчаемый
клевер скашиваемый
рапс скашиваемый
Рис. 19 - Основные технологические затраты на 100га сидерального пара, тыс. руб.
Затраты на 1т биомассы подсевного клевера первого года жизни, включающие подсев, себестоимость семян и зяблевую вспашку составляют 61,8 руб./т, что ниже затрат на навоз на 24% и на - 1т сидерата в пару - на 16%, т.к. не требуется затрат по предпосевной обработке почвы, измельчению и скашиванию зеленой массы. Затраты на 1га внесения подсевного клевера составили 927руб., а стоимость прибавки урожая (620кг/га по цене Зруб./кг) составила 1860руб./га. Таким образом, затраты окупаются в 2 раза уже в первый год. По сравнению с пожнивным рапсом (рис. 20) затраты меньше на 15%.
тыс.руб. на 100га
□ Стоимость семян ■ фонд з/пл. ПГСМ
подсевной клевер пожнивной рапс
Рис. 20 - Основные технологические затраты на 100га пожнивных сидератов, тыс. руб.
При выращивании подсевного клевера есть еще резервы снижения затрат если подсев клевера совместить с посевом покровной культуры зернотравяной сеялкой. Это сократит основные затраты на 10%, а запашку зеленого удобрения можно отнести к затратам по подготовке почвы под следующую культуру в севообороте.
По затратам на внесение ОУ расположились в следующем порядке (рис. 21).
навоз однолетний свдерат подсевной клевер клевер на семена однолетние сорняки многолетние солома
сидераты
Рис. 21 - Основные затраты на внесение 1 т условного ОУ, руб.
Торфонавозная смесь, переработанная дождевыми червями, за 2 года (в действии и последействии) обеспечивает высокую окупаемость затрат: биогумус (Зт/га) - в 2,3 раза, а вермикомпост (бт/га) - в 3,5 раза, а также в 2-3 раза снижаются затраты на 1га, по сравнению с традиционными ОУ. При этом навоз (20т/га) окупает затраты в 1,4 раза (в 1-й год на картофеле), ТНС (20т/га) - не обеспечивает экономической эффективности.
Таким образом, в настоящих условиях экономически целесообразно применять легковозобновляемые биоресурсы.
Выводы
1. Анализ почвенного покрова и климатических условий подтаежной зоны Западной Сибири в границах Томской области показал, что гумусовый горизонт пахотных дерново-подзолистых и серых лесных почв региона менее устойчив к интенсивному антропогенному воздействию в сравнении с черноземами. Требуется защита их от деградации.
В агроклиматических ресурсах имеются неиспользованные резервы повышения продуктивности агроландшафтов и воспроизводства почвенного органического вещества. Так, при возделывании однолетних культур пашня остается без зеленых растений от 35 до 53% вегетационного периода с эффективными температурами для фотосинтеза органического вещества. Этот период могут использовать холодостойкие и устойчивые к заморозкам культуры в качестве сидератов, многолетних трав, пожнивных посевов.
2. Структура посевных площадей Томской области и уровень применения органических удобрений не обеспечивают простого воспроизводства плодородия и вызывают ежегодный дефицит баланса органического вещества в пашне - 9т/га условного органического удобрения. Ресурсы органических удобрений в земледелии используются на низком уровне. Так, продукты обмена животноводства вносятся менее 50%, солома - до 60%, сидератов - до 5% возможного, не используются коммунальные отходы и ресурсы торфяников. Укрупнение животноводческих комплексов отдаляет их от пашни, что требует сокращения объемов перевозок, повышения эффективности при снижении доз внесения органических удобрений, путем вермикультивирования, обезвоживания и др.
3. Анализ возможности воспроизводства почвенного органического вещества показал, что достичь его бездефицитного баланса внесением традиционных органических удобрений в настоящих условиях невозможно. Основной путь снижения потребности в органических удобрения, не требующий капитальных затрат - это реорганизация структуры посевных площадей: замена чистых паров сидеральными и увеличение доли многолетних трав (коротких сроков использования) до 30% за счет сокращения залежей (их больше 18%).
Исходя из принципов адаптивно-ландшафтных систем земледелия, на всех этапах от их внедрения до развития, применение возобновляемых биоресурсов для воспроизводства почвенного плодородия приоритетно на всех уровнях интенсификации производства и экономического состояния сельскохозяйственных товаропроизводителей.
4. Местные биоресурсы растительного происхождения по содержанию NPK не уступают навозу и помету при естественной влажности. Они не требуют хранения и
транспортировки, равномерно распределены по площади и не вызывают «пестроты» почвенного плодородия. Регулярное поступление органического вещества более эффективно для развития комплекса микробно-растительного и почвенной фауны, сохранения биоразнообразия, повышения супрессивности, био- и физиологической активности почв, чем разовое внесение за севооборот больших доз органических удобрений.
5. Сравнительная оценка различных видов сидератов показала, что продуктивность изучаемых однолетних сидератов (рапс, фацелия, сурепица, однолетние сорняки) 21-25т/га зеленой массы и не зависит от вида. В подтаежной зоне высокая продуктивность клевера красного - до 48т/га зеленой массы. Подсевной клевер может использоваться в качестве пожнивного сидерата. Он уже в первый год жизни наращивает зеленую массу 3,5...4,5т/га с содержанием 30,2-50,1 кг/га биологически связанного азота и не снижает урожайности покровной культуры. По мере физиологического созревания клевера красного содержание азота в зеленой массе уменьшается. Если в сухой зеленой массе клевера в фазу бутонизации содержание азота - 100%, то в 1-й год жизни азота - 167%, в отаве (2-й укос) - 126%, а при созревании семян - 58%.
Пожнивной рапс, выращиваемый от уборки зерновых до устойчивого похолодания, малопродуктивен по зеленой массе - 1,5...2,5т/га.
6. Содержание нитратного азота в почвенных горизонтах до 100см глубины под многолетними сидератами в 2-5 раз меньше по сравнению с чистым паром и яровым рапсом в первой половине вегетационного периода. Это говорит об активной минерализации почвенного ОВ, невостребованности азота и его вымывании в чистом пару и поздних посевах ярового сидерата.
7. Минерализация свежего зеленого удобрения завершается, как правило, в первый год после внесения. Коэффициент минерализации в вариантах с сидератами в 1-й год в 2-4 раза выше контроля, а на 2-3 год на уровне контроля или ниже и начинают доминировать микроорганизмы, способные разрушать более труднодоступные ОВ. Это свидетельствует о недостатке в почве свежего ОВ. Вероятно, нужны способы замедления минерализации, чтобы избежать непродуктивных потерь ОВ, а также увеличить в севообороте его поступление, например, с соломой и пожнивными сидератами.
Микрофлора темно-серой лесной почвы наиболее приспособлена к деструкции биомассы растений ежегодно произрастающих здесь, таких как однолетние сорняки, по сравнению с культурами, высеваемыми периодически. Индекс биоразнообразия Симпсона при внесении рапса был выше контроля до 204%, а - однолетних сорняков от 18%.
8. Все сидераты на темно-серой лесной почве в условиях подтаежной зоны повышают урожайность зерновых на уровне чистого пара и достоверно снижают распространение корневых гнилей в посевах зерновых от 4,4 до 24% в действии. Действие клеверного пара в сравнении с непаровым предшественником увеличило урожайность овса на 40-48%, а также - сбор соломы на 32-39%.
Многолетние сидераты на менее плодородной серой лесной тяжелосуглинистой почве увеличили урожайность на 14-16% выше чистого пара за два года действия и последействия, а также более продолжительно влияют на заболеваемость: в последействии снизилось количество больных растений ячменя на 47-53% относительно контроля.
9. Разработанный ресурсосберегающий способ внесения парозанимающих сидератов включает осеннюю запашку отавы с предварительным скашиванием без измельчения зеленой массы в фазу бутонизации. Этот агротехнический прием позволяет:
- снизить риск засорения пашни семенами сорных и сидеральных растений;
- избежать ранней минерализации зеленой массы и непродуктивных потерь ОВ (элементов питания, биологически активных веществ и др.);
- улучшить условия для обработки почвы и заделки зеленого удобрения;
- сохранить и повысить почвенное биоразнообразие;
- увеличить период активного фотосинтеза, для накопления органического вещества до 47% при продлении вегетации зеленых растений.
10. В ряде случаев при отсутствии многолетних сорняков на начальных этапах внедрения адаптивно-ландшафтных систем земледелия возможно использование в качестве зеленого удобрения биомассы однолетних сорняков, что позволяет:
- экономить на семенах и работах по севу до 40% от основных затрат по сравнению с культурным однолетним сидератом;
- удобрить почву 2,6-5,бт/га сухого органического вещества, не уступающего культурным сидератам ни по количеству, ни по качеству;
- обеспечить урожайность зерновых на уровне культурных сидератов и чистого пара.
11. Способ удобрения биомассой подсевного клевера красного первого года жизни перспективен для подтаежной зоны и обеспечивает:
- поступление в пахотный горизонт 3,85т/га сухой биомассы, в т.ч.: надземной -1,2т/га и подземной - 2,бт/га;
- умеренную минерализацию растительной массы при поздней заделке, исключающую непроизводительные потери ОВ;
- оптимизацию отношения С:Ы - 20-30:1 при внесении с соломой;
- сокращение технологических операций по сравнению с пожнивными сидератами;
- повышение урожайности зерновых на 15,7% (на 6,2 ц/га).
12. Исследования соломы в качестве удобрения в условиях подтаежной зоны показали, что ее доля в поступлении органического вещества в почву выше (2,0-3,5т/га), чем в засушливых условиях степной зоны (1,5-2,5т/га). Это основной наиболее доступный ресурс восстановления почвенного плодородия. При сборе соломы 5т/га в почву ежегодно возвращается до 40кг/га К20, 7кг фосфора и до 29кг/га азота.
13. На эффективность первичного удобрения соломой влияют сроки внесения. Так, весеннее внесение соломы снизило урожайность вегетативной массы пшеницы на 24%. Повторное весеннее внесение, наоборот повысило - до 15%. Очевидно регулярное применение соломы повышает ее эффективность. Осеннее первичное внесение соломы повысило урожайность до 35%. Наиболее благоприятный срок внесения соломы - под раннюю зябь. Это обеспечивает 2-3 месяца осеннее-весеннего периода положительных температур в почве, с микробиологической активностью. В этот период (без культурных растений) проходят процессы иммобилизации азота, выделения фитотоксинов и ингибиторов роста. К 3-му месяцу компостирования соломы в серой лесной почве повышается биологическая активность - до 15%, а физиологическая активность почвенных экстрактов - до 30%. Внесение минерального фона с соломой пролонгирует физиологическую активность до 6 теплых месяцев, что полезно для пожнивных посевов.
14. Первичное внесение соломы 5т/га снижает содержание азота: аммонийного на 45%, нитратного - на 13% и подвижного фосфора - на 21%. Солома без минерального фона участвует в синтезе негидролизуемого остатка ОВ почвы, снижая долю ГК и ФК до 3-х месяцев. Далее гумусовые вещества распределяются равномерно по всем группам гумуса.
Микробиологические исследования показывают, что снижение элементов питания вызвано их иммобилизацией в плазму микроорганизмов. В чистом пару и в другие периоды без растений это сохраняет азот от вымывания и денитрификации. Внесение соломы в серую лесную почву увеличивает количество аммонификаторов на 35-69%; азотфиксаторов на 3-8% и целлюлозолитиков на 32-84%. Установлена тесная прямая взаимосвязь между изменением количества в серой оподзоленной почве азотфиксаторов и микроорганизмов, разрушающих целлюлозу - г=0,76.
15. Систематическое внесение соломы 5т/га в серую лесную тяжелосуглинистую почву в подтаежной зоне Западной Сибири снизило среднее содержание аммонийного азота на 7%. Внесение соломы в севообороте с сидеральным паром сохраняет азот на уровне контроля. Солома+ N45 повышает среднее содержание нитратного азота на 25%.
Солома существенно не влияет на содержание подвижного фосфора в почве. Отмечена тенденция повышения на 9% К20 при внесении соломы с N45, в то время как в других вариантах опыта наблюдается обратная тенденция. Вероятно, азот, ускоряя минерализацию, несколько увеличивает поступление КгО в почву из соломы. Так, внесение соломы достоверно повысило содержание К20 в 2007 году - на 28-31% в слое почвы 020см. Это стало очевидным, потому что в этот период поле паровалось, следовательно, был исключен фактор потребления калия растениями.
16. Солома при регулярном внесении повышает кислотность почвы на 2-4%. Очевидно, этот процесс вызван выделением С02 и не влияет на уровень кислотности. Почва нивелирует это подкисление т.к. до 70% насыщена основаниями. Гидролитическая кислотность по вариантам не изменилась.
Через 7 лет внесения соломы 5т/га отмечена тенденция к уменьшению подвижности ГК, увеличилось соотношение ГК/ФК до 1,1 при внесении соломы без азота и зеленого удобрения.
17. Совместное систематическое внесение соломы и сидерата повышает численность микроорганизмов, по сравнению с вариантами раздельного их внесения и контроля: аммонификаторов - на 57%, фосфатрастворяющих - в 60 раз, актиномицетов - в 3,5 раза, а также коэффициент Симпсона выше в 2 раза. Клевер (без соломы) и солома в чистом виде не оказали влияния на численность фосфатрастворяющих бактерий, но повышает численность целлюлозолитиков и антагонистов возбудителей корневой гнили рода Тпс1юс1егта. Систематическое внесение соломы-5т/га снижает распространение корневых гнилей в посевах зерновых культур на 3,4-5,9% и достоверно снижает плотность серой оподзоленной почвы на 4-5% в пахотном горизонте.
18. Солома относительно долго преобразуется в тяжелосуглинистой почве, но обладает отложенным экологическим эффектом, повышающим урожайность в последующие годы. Многолетнее внесение соломы и соломы с сидератом повышает урожайность зерновых в условиях подтаежной зоны на 10-15%. Максимальная прибавка -солома + N45- 24%. Азот без соломы - на 20%.
Систематическое внесение соломы + N45 повышает качество зерна пшеницы: стекловидность - на 3,5%, общее содержание белка на 1,4% (или от контроля - на 12%), клейковины - на 4,6% (32,6% от контроля), а также увеличивает сбора белка на 1,5ц/га. Солома без азота и азот без соломы обеспечивают лишь тенденцию повышения качества.
Двулетнее внесение соломы в темно-серую среднесуглинистую почву в среднем повысило урожайность зерновых на 12%.
19. Изучение продуктов вермикомпостирования показало, что между ними и исходным сырьем (ТНС) по аммонийному азоту и калию нет достоверных различий, но существенно больше в вермикомпосте и биогумусе нитратного азота - в 7,5-8,4 раза и обменного фосфора - в 1,7-1,9 раз.
20. Биогумус Зт/га и вермикомпост бт/га не уступают ТНС и навозу, внесенных по 20т/га в повышении микробиологической активности серой оподзоленной почвы в действии и в последействии: количество аммонификаторов увеличилось в 1,6-2,4 раза, фосфатмобилизующих - в 1,7-2,0 раза выше контроля, коэффициент минерализации - в 2,62,7 раза. Влияние продуктов вермикомпостирования на микрофлору практически не сказывается в последействие 2-го года.
Биогумус (Зт/га) увеличивает коэффициент минерализации в ризосфере картофеля: при сплошном внесении в 3,1 раза выше контроля, а при локальном - в 6,6 раза. Увеличение фосфатрастворяющих микроорганизмов при локальном внесении биогумуса - в 2 раза, при сплошном - на 33%. Отмечено снижение численности микромицетов при локальном внесении на 18%. Сплошное внесение не снижает индекс разнообразия в ризосфере, что, вероятно, связано с высоким биоразнообразием самого биогумуса. Азотобактер присутствует только при локальном внесении.
21. В сравнении с ТНС и навозом (по 20т/га), ОУ из вермикультуры не уступают или выше в повышении урожайности культур при меньших дозах. Урожайность картофеля достоверно повысили: вермикомпост-бт/га на 18% и навоз-20т/га на 17%. Биогумус-Зт/га и ТНС-20т/га проявили устойчивую тенденцию повышения урожайности до 9-10%.
В сравнении с ТНС и навозом (по 20т/га), биогумус - Зт/га и вермикомпост - бт/га по урожайности пшеницы в последействии выше, как в среднем за 3 года (14-17% от контроля), так и по абсолютной сумме прибавок.
Биогумус-Зт/га в действии под яровую пшеницу повысил урожайность на 7%, как и ЫзоРзоКзо- В последействии есть тенденция повышения урожайности ячменя до 17% при достоверном увеличении элементов структуры урожая: количества соцветий на 18% и зерен в колосе - на 28%. Биогумус снижает распространение корневых гнилей в посевах яровой пшеницы на 3% (или на 19-31% от контроля) в фазу колошения.
22. Вермикомпост - бт/га повышает содержание крахмала в клубнях картофеля на 3,6% и сухого вещества на 3,5%. У биогумуса-Зт/га - устойчивая тенденция повышения крахмала на 1,9%. Действие на крахмалистость картофеля навоза и ТНС не значительно и наблюдается устойчивая тенденция снижения содержание сухого вещества в клубнях.
23. Длительное последействие мелиоративных доз торфа в многолетней динамике существенно не изменяет содержание Ы-МН4 в почве. Торф по фону ОТК повышает нитратный азот в 2,2-2,9 раза выше контроля. При этом ежегодное внесение №К хотя и выше контроля на 60%, но не достоверно. В слое 20-40см азот выше только в варианте ИРК+торф 200т/га в 2,7 раза. Внесение №К увеличило: Р2О5 в горизонте 0-20см на 72-85% и на 41-55% в подпахотном слое почвы; К20 на глубину до 40см - на 34-44%. Торф имеет тенденцию повышения Р2О5ДО 8%.
24. Способность торфа длительное время нейтрализовать физиологически кислые минеральные удобрения зависит от дозы. Так, степень насыщенности основаниями в пахотном горизонте через 18 лет после внесения торфа в варианте - №К +торф 200т/га осталась на уровне контроля, а при внесении торфа 400т/га+ КРК - выше на 8%. КРК без торфа снизили этот показатель на 8% от контроля. Та же тенденция - на глубине 20-40см.
25. Применение торфа (200-400т/га) изменило общее содержание и групповой состав гумуса на период более 12 лет. Отношение СГк/С®к возросло от 0,9 (контроль) до 1,3 - 1,4 в вариантах с торфом 200т/га и 1,5 - 1,6 с дозой 400т/га (на 2001г.). Через 18 лет после внесения торфа соотношение Сгк/Сфк всех вариантов вернулось к исходному, но при более высоком содержании гумуса (2006г.): при внесении торфа 200-400т/га без №'К - в 1,4 раза, а на минеральном фоне - в 1,6 раз и сохраняется на этом уровне более 20 лет.
Через 18 лет после внесения мелиоративных доз торфа (2006г.) под многолетними травами плотность сложения, гранулометрический состав и порозность почвы различаются несущественно и находятся в оптимальных значениях.
26. Высокая агрономическая эффективность мелиоративных доз торфа продолжается 22 года после внесения торфа. По среднемноголетним данным внесение торфа 200 и 400т/га повышает урожайность сельскохозяйственных культур на 19 и 24% соответственно, а на фоне ОТК-на 81 и 89%.
Установлено начало «переломного периода» в 2005-2007гг. До этого наблюдали
устойчивую зависимость действия торфа от внесенной дозы - более высокая доза (400т/га) давала выше прибавку урожайности, особенно на фоне NPK. Торф достоверно превышал фон NPK. Затем эта закономерность ослабла и после 2007г. перестала существовать. Фон NPK стал превышать по урожайности варианты их совместного внесения с торфом.
27. Экономически целесообразно применять легковозобновляемые биоресурсы. Применение соломы, биологически активных малообъемных ОУ, замена чистых паров сидеральными имеют, как агрономическую и экологическую, так и экономическую эффективность.
Внесение соломы по сравнению с удалением ее с поля снижает затраты на 66%, т.е. для каждого гектара на 475 руб. Среднемноголетняя прибавка урожайности зерновых от систематического внесения соломы позволяет повысить доход на 720 руб./га.
Продукты вермикомпостирования позволяют в 2-3 раза снизить затраты на 1га по сравнению с внесением ТНС и навоза (по 20т/га), а также обеспечивает высокую окупаемость затрат: биогумус (Зт/га) - в 2,3 раза, а вермикомпост (бт/га) - в 3,5 раза, при этом навоз (20т/га) - в 1,4 раза, ТНС (20т/га) - нет окупаемости.
28. Ресурсосберегающая технология внесения сидерата с подкашиванием без измельчения зеленой массы и запашка после отрастания отавы позволяет снизить потребность в ГСМ на 46% и фонд оплаты труда на 64%. В итоге основные затраты ниже на 40%. Та же тенденция у однолетних сидератов.
Экономически целесообразно применять в качестве пожнивного сидерата подсевной клевер красный 1-го года жизни. Затраты на 1т биомассы подсевного клевера ниже чем удобрение 1т навоза на 24% и на - 1т сидерата в пару - на 16%, т.к. не требуется предпосевной обработки почвы, измельчения и скашивания зеленой массы. В ней высокое содержание азота, что позволяет экономить на минеральных удобрениях. Затраты на внесение подсевного клевера окупаются в 2 раза уже в первый год.
29. Затраты на внесение 1т условного ОУ в порядке убывания: навоз - 80,9руб., однолетний сидерат - 64,1, подсевной клевер - 61,8, клеверной соломы после уборки на семена - 55,9, сидерат из сорняков - 38,7, многолетние сидераты - 30,2 и солома - 3,9 руб./т.
Основные публикации по теме диссертации
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
1. Сорокин И.Б. Оценка почвенного покрова Томской области для разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия / И.Б. Сорокин, Э.В. Титова // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2006. № 5. С. 5-11.
2. Сорокин И.Б., Титова Э.В., Калиниченко М.С. Влияние органических удобрений растительного происхождения на свойства серой оподзоленной почвы / И.Б. Сорокин, Э.В. Титова, М.С. Калиниченко // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2007. № 6. С. 5-11.
3. Сорокин И.Б. Длительное последействие низинного торфа / И.Б. Сорокин, Э.В. Титова, В.П. Глагольев, Е.А. Сиротина // Вестник Томского государственного университета. 2007. № 300(11). -С. 235-236
4. Чичерин Г.М. Секреты живых гряд - микроагроландшафтов / Г.М. Чичерин, И.Б. Сорокин, A.B. Эмбрехт, Е.А. Сиротина, JI.B. Петрова // Вестник Томского государственного университета. 2007. № 300(11). - С. 242-245
5. Сорокин И.Б. Длительное последействие торфа в качестве удобрения в серой оподзоленной почве / И.Б. Сорокин, Э.В. Титова, В.П. Глагольев, Е.А. Сиротина // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2008, № 4. С. 28-33.
6. Сорокин И.Б. Эффективность новых стимуляторов роста растений из торфа в условиях Западной Сибири / И.Б. Сорокин, Э.В. Титова, М.С. Калиниченко, О.В. Макаров // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2008. № 6. С. 5-11.
7. Сорокин И.Б. Применение сорных растений в качестве сидератов / И.Б. Сорокин // Защита и карантин растений. 2008. №7. С. 34-35.
8. Сорокин И.Б. Солома и зеленое удобрение на серых оподзоленных почвах / И.Б. Сорокин // Агрохимический вестник. 2008. № 4. С. 32-33.
9. Сорокин И.Б. Растительное органическое вещество как основа почвенного плодородия / И.Б. Сорокин, Э.В. Титова, Л.В. Касимова // Земледелие. 2008. № 1. - С. 14-15.
10. Сорокин И.Б. Биоресурсы в интенсификации земледелия Сибири / И.Б. Сорокин // Достижения науки и техники АПК. 2010. №12. - С.27-28.
Патент
11. Пат. 2401528 Российская Федерация, МПК5' C1 А01С 21/00. Способ обогащения почвы при возделывании сельскохозяйственных культур / Сорокин И.Б., Титова Э.В., Сиротина Е.А., Петрова Л.В.; патентообладатель ГНУ СибНИИСХиТ Россельхозакадемии. Заявка: 2009104300/12, 09.02.2009; опубл. 20.10.2010, Бюл. №29. - 5 с.
Монография
12. Сорокин И.Б. Органическое вещество в Адаптивно-ландшафтных системах земледелия Томской области. Рецензенты: доктор с.-х. наук Э.В. Титова. Монография под редакцией Э.В.Титовой и автора / ГНУ СибНИИСХиТ СО Россельхозакадемии. - Томск, 2007. - 304 с.
Статьи в сборниках, материалах конференций и других изданиях
13. Сорокин И.Б. Влияние соломы на некоторые свойства серой оподзоленной почвы / И.Б. Сорокин, Э.В.Титова, Л.В. Касимова / Современные проблемы почвоведения в Сибири: Материалы научной конф., посвященной 70-летию кафедры почвоведения в ТГУ / Томск, 2000, С. 443-447.
14. Сорокин И.Б. Органические удобрения растительного происхождения в севообороте / И.Б. Сорокин / Энерго- и ресурсосбережение в земледелии аридных территорий: материалы международной науч.- практ. конф. (Барнаул, Россия 17-19 июля 2000г.) / Барнаул, 2000, С. 172177.
15. Сорокин И.Б. Роль соломы в гумусообразовании / И.Б. Сорокин, Э.В.Титова / Проблемы стабилизации и развития сельского хозяйства Казахстана, Сибири и Монголии: Материалы 3-й международной науч.- практ. конф. (Алматы, 18-19 июля 2000 г.) / СО РАСХН.- Новосибирск, 2000, С. 42-43.
16. Сорокин И.Б. Правовое регулирование плодородия сельскохозяйственных земель / И.Б. Сорокин / Правовые проблемы укрепления российской государственности / Сб. статей под редакцией Б.Л. Хаскельберга. Изд-во ТГУ, Томск, 2001, С. 225-227.
17. Сорокин И.Б. Влияние соломы на некоторые свойства серой лесной почвы / И.Б. Сорокин, Л.В. Касимова, Э.В.Титова, H.H. Терещенко / Торф в сельском хозяйстве: сборник научных трудов СО РАСХН. ГНУ СибНИИТ. - Томск, 2002. - С. 191-203.
18. Титова Э.В. Новый подход к регулированию биологической активности почвы / Э.В.Титова, Л.В. Касимова, И.Б. Сорокин / Использование органических удобрений и биоресурсов в современном земледелии: материалы международной научно-практической конференции, посвященной 20-летию ВНИИПТИОУ (г. Владимир 25-27 июля 2001г.)/Владимир, 2002,- С.344-346.
19. Сиротина Е.А Влияние оптимальных доз биологически активных удобрений на основе торфа на трансформацию органического вещества почвы и урожайность сельскохозяйственных культур / Е.А. Сиротина, Э.В.Титова, И.Б. Сорокин / Агрохимия: наука и производство: материалы межрегиональной научно-практической конференции (г. Кемерово 16 декабря 2004 года) / Кемерово, 2004. - С. 18-20.
20. Удинцев С.Н. Повышение пищевой ценности сельскохозяйственной продукции препаратами на основе гуминовых соединений торфа / С.Н. Удинцев, И.Б. Сорокин, Т.П. Жилякова, И.В. Кураш / Агрохимия: наука и производство: материалы межрегиональной научно-практической конференции (г. Кемерово 16 декабря 2004 года) / Кемерово, 2004. - С. 21-23.
21. Сорокин И.Б. Влияние стимуляторов роста растений из торфа комплексного действия на продуктивность зерновых культур / И.Б. Сорокин, М.С. Калиниченко, С.С. Исаева / Повышение плодородия почв и продуктивности с/хозяйственных культур в зонах рискованного земледелия: материалы научно-практической конференции (29 октября 2004г.) / Барнаул, 2004. - С. 46-50.
22. Сорокин И.Б. Влияние соломы и зеленых удобрений на фитосанитарное состояние посевов яровой пшеницы / И.Б. Сорокин / Сборник трудов Томского сельскохозяйственного института НГАУ. - Томск, 2002.- С. 261-263.
23. Сорокин И.Б. Влияние соломы и сидерата на процессы минерализации и трансформации органического вещества серой оподзоленной почвы / И.Б. Сорокин /Д.Н. Прянишников и развитие агрохимии в Сибири: материалы конференции по агрохимии (г. Улан-Удэ, 30 июля - 2 августа 2002г.) - Новосибирск, 2003. - С. 197-205.
24. Удинцев С.Н. К вопросу о методологии повышения содержания витаминов в растительных кормах / С.Н. Удинцев, И.Б. Сорокин, Т.П. Жилякова, И.В. Кураш / Аграрная наука -сельскохозяйственному производству Сибири, Монголии, Казахстана и Кыргызстана: труды 8-й Международной научно-практической конференции (Барнаул, 26-28 июля 2005г.) / Новосибирск, 2005.-С. 546-548.
25. Удинцев С.Н. Повышение пищевой ценности продуктов питания как основополагающий фактор снижения заболеваемости населения Томской области: кластерный подход к решению проблемы на региональном уровне / С.Н. Удинцев, И.Б. Сорокин, Э.В. Титова / Качество -стратегия 21 века: материалы 10 Международной научно-практической конференции. - Томск: Изд. ТПУ, 2005. - С. 87-90
26. Азаренко В.Г. Стратегия и тактика полевых работ 2006 года в Томской области / В.Г Азаренко, Э.В. Титова, О.М. Минаева, И.Б. Сорокин, М.Л. Пузырева, П.Ф. Севастьянов, Г.М. Пьяных / Рекомендации - Томск. 2006. - 23 с.
27. Сорокин И.Б. Исследование и оценка влияния новых стимуляторов роста растений из торфа на урожайность и качество озимой ржи и льна-долгунца на серых оподзоленных почвах Томской области / И.Б. Сорокин, Э.В. Титова, М.С. Калиниченко, С.С. Исаева, О.В. Макаров // Томский агровестник. 2006. №1. - С.80-85.
28. Титова Э.В. Чтобы урожай был полновесным / Э.В. Титова, И.Б. Сорокин // Томский агровестник. 2006. №2.-С.38-41
29. Титова Э.В. Изучить влияние оптимальных доз новых биологически активных удобрений на трансформацию органического вещества почвы, урожайность и качественные показатели с/х культур / Э.В. Титова, И.Б. Сорокин / Научно-технический бюллетень: «Разработать научные основы биологизации земледелия на базе высокоэффективных, экологически безопасных технологий производства и использования органических удобрений и биоресурсов в адаптивно-ландшафтном земледелии»,- Владимир - 2006. № 4. - С. 22-24.
30. Сорокин И.Б. Растительное органическое вещество в продукционном процессе / И.Б. Сорокин, М.С. Калиниченко / Биологические источники элементов минерального питания растений. 3 сибирские агрохимические Прянишниковские чтения: Материалы Междунар. конф. (Омск, 12-16 июля 2005г.)/ РАСХН. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 2006. - С. 155-160.
31. Сорокин И.Б. Изучить действие сидератов и соломы на плодородие почвы в условиях подтаежной зоны Западной Сибири / И.Б. Сорокин, Е.А. Сиротина, Л.В. Петрова, С.С. Исаева / Научно-технический бюллетень по проблеме: «Усовершенствовать технологии эффективного использования органических удобрений и легковозобновляемых биоресурсов в адаптивно-ландшафтном земледелии для товаропроизводителей различной специализации» Владимир - 2007. №1. -С.53-56.
32. Титова Э.В. Эффективность применения стимуляторов роста растений из торфа / Э.В. Титова, Л.В. Касимова, И.Б. Сорокин, А.Н. Панов / Гуминовые вещества в биосфере / Труды 4 Всероссийской конференции (памяти Д.С. Орлова, Москва 19-21 декабря 2007 г.) Изд. СПбГУ. 2007. С. 528-535.
33. Сорокин И.Б. Возобновляемые биоресурсы в земледелии подтаежной зоны Сибири / И.Б.Сорокин, Э.В.Титова, Е.А.Сиротина, Л.В.Петрова / Агрохимическая наука - сибирскому земледелию / Материалы международной конференции по агрохимии к 100-летию со дня рождения
А.Е. Кочергина (г. Омск, 25-28 ноября 2008г.) СибНИИСХ СО Россельхозакадемии. - Омск. 2008. -С.120-130.
34. Сорокин И.Б. Выявить перспективные виды сидератов и разработать способы их применения в условиях подтаежной зоны Западной Сибири / И.Б.Сорокин, Э.В.Титова, Е.А.Сиротина, Л.В.Петрова, С.С. Исаева // Научно-технический бюллетень по проблеме: «Усовершенствовать технологии эффективного использования органических удобрений и легковозобновляемых биоресурсов в адаптивно-ландшафтном земледелии для товаропроизводителей различной специализации» - Владимир: ВНИИПТИОУ - 2008. Выпуск №2. - С.87-90.
35. Сорокин И.Б. Эффективность применения биоресурсов в земледелии подтаежной зоны Сибири / И.Б.Сорокин, Э.В.Титова, Е.А.Сиротина /Аграрная наука - сельскому хозяйству /Сборник статей в 3-х кн. IV Международной научно-практической конференции (5-6 февраля 2009г.). Барнаул: изд-во АГАУ. 2009. кн. 2. С. 171-174.
36. Сорокин И.Б. Землепользование в подтаежной зоне Томской области / И.Б.Сорокин / Проблемы рационального использования малоплодородных земель: материалы Международной научно-практической конференции (г. Омск, 28-29 апреля 2009г.) / РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИСХ - Омск. 2009. - С. 67-71.
37. Сорокин И.Б. Растительные биоресурсы в земледелии Западной Сибири / И.Б.Сорокин, Э.В.Титова, Е.А.Сиротина, Л.В.Петрова / Материалы XII Международной научно-практической конференции "Аграрная наука - сельскохозяйственному производству Казахстана, Сибири и Монголии" - Алматы: ТОО "Издательство "Бастау", 2009. - С. 215-218.
38. Семиошина Е.С. Воздействие новых биологически активных удобрений и стимуляторов роста растений гуминовой природы на зараженность яровой пшеницы корневыми гнилями / Е.С. Семиошина, Э.В. Титова, И.Б. Сорокин, Е.А.Сиротина, И.Р. Хакимов / Материалы XII Международной научно-практической конференции "Аграрная наука - сельскохозяйственному производству Казахстана, Сибири и Монголии" - Алматы: ТОО "Издательство "Бастау", 2009. -С. 359-361.
39. Семиошина Е.С., Сорокин И.Б., Сиротина Е.А Сидеральные культуры для энергосберегающих технологий / Е.С. Семиошина, И.Б. Сорокин, Е.А. Сиротина / Материалы Международной научно-практической конференции (г. Кемерово, 23-24 июля 2009г.) -Кемерово, 2009.- С. 146-148.
40. Сорокин И.Б., Титова Э.В. Концепция биологизации земледелия в Томской области ! И.Б. Сорокин, Э.В. Титова // Томский агровестник. 2009. №3(22). С. 48-53.
41. Сорокин И.Б. Влияние торфа на свойства серой лесной почвы и урожайность / И.Б. Сорокин, Э.В. Титова, Е.А.Сиротина / Материалы международной конференции / Проблемы изучения и использования торфяных ресурсов Сибири, г. Томск. 2009. - С. 273-282.
42. Семиошина Е.С. Влияние однолетних сидератов на развитие корневых гнилей ячменя в условиях подтаежной зоны Западной Сибири / Е.С. Семиошина, И.Б. Сорокин, Э.В. Титова, Е.А.Сиротина, И.Р. Хакимов / «Молодежь и инновации - 2009»: Материалы международной научно-практической конференции, в 2-х ч. / Гл. ред. А.П. Курдеко. - Горки: Белорусская государственная сельскохозяйственная академия, 2009. -Ч. 1. - С 198-199.
43. Семиошина Е.С., Сорокин И.Б., Сиротина Е.А., Хакимов И.Р. Улучшение агрономических свойств почвы при помощи соломы и зеленых удобрений / Е.С. Семиошина, И.Б. Сорокин, Е.А.Сиротина, И.Р. Хакимов / V Международная научно-практ. конференция «Аграрная наука сельскому хозяйству». Кн.Н.-Барнаул: изд-во АГАУ, 2010,- С.62-64.
44. Сорокин И.Б. Способы применения Trifolium pratense в земледелии подтаежной зоны Сибири / И.Б. Сорокин, Е.А.Сиротина, Е.С. Семиошина, Л.В. Петрова, И.Р. Хакимов / V Международная научно-практ. конференция «Аграрная наука сельскому хозяйству». Кн.Н.-Барнаул: изд-во АГАУ, 2010,- С. 78-81.
45. Сорокин И.Б. Разработать способы применения возобновляемых биоресурсов в земледелии подтаежной зоны Сибири / И.Б. Сорокин, Е.А.Сиротина, Л.В. Петрова, Е.С. Семиошина, И.Р. Хакимов // Научно-технический бюллетень по проблеме: «Усовершенствовать технологии эффективного использования органических удобрений и легковозобновляемых биоресурсов в
адаптивно-ландшафтном земледелии для товаропроизводителей различной специализации» -Владимир: ВНИИПТИОУ - 2010. Выпуск №4 (XI). - С. 78-81.
46. Чичерин Г.М. Полевое круглогодичное вермикультивирование / Г.М. Чичерин, И.Б. Сорокин, Е.С. Семиошина / II Всероссийская научная конференция «проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства». Краснодар: изд-во КубГАУ, 2010. - С. 296-297.
Рекомендации
47. Сорокин И.Б. Применение соломы зерновых культур на удобрение в Томской области / И.Б. Сорокин, Э.В.Титова, Л.В. Касимова, A.B. Кравец, H.A. Щедрухина, H.H. Терещенко, М.С. Калиниченко / Рекомендации. (Утверждены НТС агропромышленного комплекса Администрации Томской области. Протокол № 2/12 от 26.03.04) // Томский агровестник, - 2005, №2 - С.53-63.
48. Сорокин И.Б. Солома зерновых и зеленое удобрение / И.Б. Сорокин / Научно-методические рекомендации - Рецензенты: д.с.-х.н. Э.В.Титова; к.с.-х.н. В.Г.Азаренко - Томск: Дельтаплан, 2006.-70с.
49. Титова Э.В. Тактика комплекса осенних полевых работ в Томской области в 2006 году / Э.В. Титова, Н.М. Белоусов, В.Г. Азаренко, И.Б. Сорокин, В.П. Грибов, А.О. Крутовский, Т.Н. Мангазеева / Рекомендации - Томск. 2006.- 32 с.
50. Сорокии И.Б. Применение стимулятора роста растений гуминовой природы из торфа в с/х Томской области / И.Б. Сорокин, М.С. Калиниченко, Л.В. Касимова, Э.В. Титова, В.П. Глагольев, В.В. Мацук, В.Г. Азаренко / Рекомендации / ГНУ СибНИИСХиТ СО Россельхозакадемии. - Томск, 2006.- 12с.
51. Чичерин Г.М. Секреты живых грядок / Г.М. Чичерин, И.Б. Сорокин, A.B. Эмбрехт, Е.А. Сиротина, Л.В. Петрова, В.В. Мацук / Методические рекомендации / ГНУ СибНИИСХиТ СО Россельхозакадемии. - Томск, 2006 - 14 с.
52. Титова Э.В. Рекомендации по проведению комплекса весенних полевых работ 2007 года в Томской области / Э.В. Титова, В.Г. Азаренко, И.Б. Сорокин и др. / Томск, 2007. - 36 с.
53. Титова Э.В. Агротехнические рекомендации возделывания сельскохозяйственных культур в Томской области 2009 года / Э.В. Титова, И.Б. Сорокин и др. / Под редакцией Э.В. Титовой, В.Г. Азаренко / СибНИИСХиТ, департамент по социально-экономическому развитию села Томской области. - Томск. 2009. - 64с.
54. Донченко A.C. Полевые работы в Сибири в 2009 году / A.C. Донченко, Н.И. Кашеваров, ... И.Б. Сорокин и др. / Рекомендации / СО Россельхозакадемии. - Новосибирск, 2009. - 135с.
55. Сорокин И.Б. Применение удобрений на основе торфа / И.Б. Сорокин, Л.В. Касимова и др. / Методические рекомендации. СО Россельхозакадемии ГНУ СибНИИСХиТ-Томск, 2009-16с.
56. Касимова Л.В. Применение гуминовых стимуляторов роста растений из торфа при возделывании яровой пшеницы / Л.В. Касимова, И.Б. Сорокин и др. / рекомендации. Утверждены Ученым советом ГНУ СибНИИСХиТ (протокол №3 от 3.06.10) - Томск: Россельхозакадемия, ГНУ СибНИИСХиТ, Изд-во «Ветер», 2010. - 44с.
57. Донченко A.C. Полевые работы в Сибири в 2010 году / A.C. Донченко, Н.И. Кашеваров, ... И.Б. Сорокин и др. / Рекомендации / Сиб. регион, отд-ние. Рос. акад. с.-х. наук. - Новосибирск, 2010.-215с.
58. Сорокин И.Б. Основы биологизации земледелия в подтаежной зоне Западной Сибири. / И.Б. Сорокин, Э.В. Титова, В.Г. Азаренко, Г.М. Чичерин, Л.В. Петрова, Е.С. Семиошина / Рекомендации. Под редакцией Э.В. Титовой, В.Г. Азаренко. Утверждены Ученым советом ГНУ СибНИИСХиТ (протокол №3 от 3.06.10) / ГНУ СибНИИСХиТ Россельхозакадемии, Департамент СЭРС Томской области.- Томск. 2010. - 80с.
ISO 9001 lllll 1ШЦ
Подписано к печати 27.012011. Формат 60x84/16. Бумага «Оеурочка».
Печать XEROX. Усл.печ.л. 2,79. Уч.-изд.л. 2,53. _Заказ 98-11. Тираж 100 экз._
Томский политехнический университет Система менеджмента качества Томского политехнического университета сертифицирована NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту ISO 9001:2008
ИЗДАТЕЛЬСТВОW Ш. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30
Тел./факс: 8(3822)56-35-35, www.tpu.ru
-
Сорокин, Игорь Борисович
-
доктора сельскохозяйственных наук
-
Барнаул, 2011
-
ВАК 06.01.04
- Возобновляемые биоресурсы повышения плодородия пахотных почв подтаежной зоны Западной Сибири
- Эколого-агрохимическое обоснование повышения плодородия почв нечернозёмной зоны Приенисейской Сибири
- Влияние сложения на гидротермические свойства и режимы серых лесных почв подтаежной зоны Западной Сибири
- Повышение продуктивности дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы за счет биологизации и противоэрозионной обработки почвы
- Эффективность возделывания кормовых культур и продуктивность севооборотов в подтаежной зоне Западной Сибири
