авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 8 |

«1 Госудаственное научное учреждение Самарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства им. Н.М.Тулайкова Российской академии сельскохозяйственных наук ...»

-- [ Страница 3 ] --

Необходим поиск оптимальных вариантов комплексного применения техногенных и биологических средств воспроизводства почвенного плодородия и повышения на этой основе продуктивности пашни.

Проведённые нами полевые опыты позволили научно обосновать и реко мендовать производству системы воспроизводства почвенного плодородия применительно к Среднему Заволжью.

Содержание микроэлементов и тяжёлых металлов. Из большого чис ла разнообразных химических веществ, поступающих в окружающую среду из антропогенных источников, особое место занимают тяжёлые металлы (ТМ).

К ТМ относятся свыше 40 химических элементов таблицы Менделеева с атомными массами, превышающими 50 единиц, или химические элементы с удельным весом выше 5 г/см3. Не все ТМ представляют одинаковую опасность для живых организмов. По токсичности и способности накапливаться в пище вых цепях лишь немногим более десяти элементов признаны приоритетными загрязнителями биосферы. Среди них выделяют: ртуть, свинец, кадмий, медь, ванадий, олово, цинк, молибден, кобальт, никель. Три элемента (ртуть, свинец, кадмий) считаются наиболее опасными.

Большинство этих элементов относится к группе микроэлементов.

Содержание их в микроколичествах совершенно необходимо раститель ным и животным организмам и не вызывает у них никаких негативных реак ций.

В агроландшафтах наиболее распространены: цинк, свинец, ртуть, кад мий, хром.

Все основные циклы миграции ТМ в биосфере начинаются в почве, пото му что именно в ней происходит мобилизация металлов и образование различ ных миграционных форм. Почва (её тонкодисперсные частицы и органическое вещество) – важнейший фактор, регулирующий поступление ТМ в растения.

Она служит естественным барьером на пути ТМ и сдерживает их поступление в растения и в сопредельные среды. Так как почва – основное средство сельско хозяйственного производства, накопление в ней избыточных концентраций тя жёлых металлов представляет прямую угрозу экологической безопасности по лучаемой продукции. В связи с этим, существует необходимость мониторинга содержания ТМ в почве, разработка мер по предотвращению поступления их в почвенный покров, а также снижение токсичности уже имеющихся концентра ций элементов.

Для безопасного ведения сельскохозяйственного производства необходи мо знать токсичность элемента, пути поступления в почву, условия миграции в ней, усвояемость растениями.

В настоящее время уже известен целый ряд мер для снижения уровня со держания ТМ в продукции, получаемой в процессе выращивания сельскохозяй ственных культур. Тем не менее одним из важнейших звеньев получении эко логически безопасной продукции является нормирование ТМ.

Рассмотрим краткую характеристику наиболее опасных элементов.

Кадмий (Cd). Содержание кадмия в почвах невелико и, например, в чер нозёме составляет 1·10-5%, что на порядок меньше, чем его содержание в рас тениях. Содержание кадмия в почве зависит от материнской породы. Основным источником загрязнения почв кадмием являются промышленные выбросы и сточные воды. Значительная часть кадмия может поступать в почву с фосфор ными удобрениями, известковыми материалами и выбросами автотранспорта.

Содержание кадмия в почве на уровне 5 мг/кг наполовину снижает продуктив ность сельскохозяйственных культур, а период его полувыведения из почвы один из самых больших (около 1100 лет).

Кадмий обладает мутагенным и канцерогенным свойствами и представ ляет генетическую опасность.

Никель (Ni). Среднее содержание никеля в растениях составляет 5·10-5% на сырое вещество, в организме животных – 1·10-6%, в почвах – 4·0-3%.

Основные источники поступления никеля в окружающую среду: сжига ние топлива, цветная и чёрная металлургия, осадки сточных воды промышлен ности и коммунального хозяйства.

В кислой среде никель более подвижен, чем в нейтральной или щелоч ной.

Никель необходим растениям в очень малых количествах. В водных куль турах никель токсичен для растений (кукурузы, бобы) в дозе 2 мг/л. Более ток сичен никель для растений на кислых почвах. Токсичность никеля проявляется при содержании его в растениях на уровне 50 мг/кг.

Никель способен изменять активность окислительно-восстановительных процессов, влияет на поглощающую способность корней. При повышенном со держании никеля в почве, происходит угнетение роста растений, снижается со держание хлорофилла в листьях.

Медь (Cu). Валовое содержание меди в почвах не превышает 1·10-5%.

Очень низкое содержание меди в почвах с высоким рН.

Источники поступления меди в экосистемы: выбросы металлургических предприятий, минеральные и органические удобрения, осадки сточных воды.

Медь входит в состав ряда ферментов, важных для поддержания нор мальной жизнедеятельности клеток. Недостаток меди вызывает хлороз листьев, увядание, задерживается цветение. В то же время все её соли токсичны, поэто му транспирационный показатель вредности меди (3,5 мг/кг) крайне значитель но превышает ПДК для почвы (3,0 мг/кг).

Естественный почвенный фон содержания меди составляет 12-28 мг/кг, но, так как она является биогенным элементом, то её содержание в почве ниже 15 мг/кг приводит к заболеваниям растений.

Свинец (Pb). Среднее содержание свинца в почве колеблется от 0,37·10 % до 4,3·10-3%. Источники поступления свинца: выбросы металлургических предприятий, автомобильный транспорт, осадки коммунальных и промышлен ных сточных вод, а также инсектициды, в состав которых он входит. За послед ние 30-40 лет кларк свинца в почве возрос почти на порядок вследствие мощно го его поступления в окружающую среду.

Наибольшее количество свинца содержится в почве на расстоянии 1,2-2 м от дороги и поступает в почву даже на расстоянии до 300 м от дороги.

Почва, являясь естественным барьером на пути миграции и поступления свинца в растения и грунтовые воды, обладает высокой способностью закреп лять поступающий в неё элемент.

Фоновое содержание свинца в почвах европейской части России колеб лется в пределах 15-47 мг/кг. Загрязнение почвы свинцом на уровне 50 мг/кг опасно для здоровья человека.

Поступление свинца из почвы в растения увеличивается не пропорцио нально росту его содержания в почве.

Хром (Cr) – высокотоксичный элемент. В почве его содержание состав ляет 1,9·10-2%. Хром – один из биогенных элементов, который постоянно нахо дится в клетках растений и животных.

Источники загрязнения окружающей среды хромом и его соединениями:

осадки сточных вод кожевенных заводов, коммунальные стоки и выбросы ме таллургических предприятий.

Фитотоксичность хрома зависит от его валентности, определяющей по движность элемента в почве и его доступность растениям.

Трёхвалентный хром выступает в роли катиона и хорошо поглощается почвой, вследствие чего обладает малой токсичностью. Поэтому ПДК трёхва лентного хрома в почве равна 100 мг/кг, тогда как ПДК шестивалентного хрома – 0,05 мг/кг. По токсичности хром уступает только ртути.

Цинк (Zn). Содержание цинка в почвах составляет 5·10-3%. Цинк и кад мий являются сопутствующими элементами: чем больше в почве цинка, тем больше и кадмия.

Источники поступления цинка: выбросы и отходы цветной и чёрной ме таллургии, сжигание топлива, осадки промышленных и коммунальных сточных воды.

Цинк – один и главных микроэлементов: он входит в состав ферментов, обуславливающих и регулирующих многие жизненные процессы.

Цинк повышает жаро- и морозоустойчивость растений. При его недостат ке в почве замедляется превращение неорганических фосфатов в органические соединения растений.

С другой стороны существенное увеличение содержания цинка в компо нентах окружающей среды и продуктах питания негативно отражается на жи вых организмах, сопровождается ухудшением здоровья человека. Влияние вы соких концентраций цинка проявляется в синергетическом действии, усиливая эффект других загрязнителей.

Растения обладают неодинаковой способностью поглощать цинк из поч вы. Из всех тяжёлых металлов цинк наиболее подвижный элемент и хорошо усваивается растениями.

Экологическая ситуация Самарской области по содержанию подвижных форм тяжёлых металлов в почвах реперных участков в среднем за 2005 2010 гг. представлена в таблице 21.

Таблица Содержание подвижных форм тяжёлых металлов в почвах реперных участков в среднем за 2005-2010 гг.

Элемент, мг/кг №№ реперных Район Почва участков Сd Рb Сr Сu Ni Zn Северная зона Кошкинский Чернозём типичный тяжелосуглинистый 0,055 0,65 0,50 1,29 0,43 0, Сергиевский Ч-Вершинский Шенталинский Чернозём типичный глинистый 0,088 0,78 0,62 1,90 0,58 0, Исаклинский Камышлинский Центральная зона Ставропольский Чернозём выщелоченный легкосуглинистый 10 0,046 0,39 0,32 0,33 0,71 0, Кинельский Чернозём типичный тяжелосуглинистый 17 0,048 0,56 0,55 1,07 0,44 0, Волжский Чернозём обыкновенный тяжелосуглинистый 2 0,063 0,76 0,52 2,35 0,53 0, Приволжский Чернозём обыкновенный среднесуглинистый 7 0,055 0,73 0,55 0,77 0,48 0, Борский Чернозём обыкновенный легкосуглинистый 16 0,060 0,73 0,76 1,18 0,65 0, Волжский Чернозём южный тяжелосуглинистый 1 0,061 0,58 0,56 0,70 0,43 0, Южная зона Нефтегорский Чернозём типичный среднесуглинистый 8 0,075 0,88 0,70 3,22 0,47 0. Большеглушицкий Чернозём обыкновенный тяжелосуглинистый 9 0,077 0,50 0,60 1,47 1,24 0. Красноармейский Чернозём обыкновенный глинистый 11 0,086 0,77 0,58 1,04 0,75 0. Большечерниговский Чернозём южный глинистый 0,106 0,93 0,97 2,94 0,46 0. Пестравский ПДК подвижных форм 0.5* 6,0 4,0 6,0** 23 3, Примечание. * Ориентировочно-допустимая концентрация валового содержания, ПДК подвижных форм не установлена.

** Хром трёхвалентный.

Анализируя данные таблицы, мы видим, что содержание подвижных форм кадмия в почвах области находится в пределах от 0,05 до 0,1 мг/кг, что не превышает ОДК (0,5 мг/кг). Однако, учитывая, что это ориентировочно до пустимые концентрации валового содержания, а подвижность кадмия доста точно высокая (до 50%), необходимо отслеживать возможное загрязнение им сельскохозяйственной продукции.

Содержание подвижных форм свинца на всех типах и подтипах почв раз ного состава и разным содержанием гумуса, не превышает его предельно допустимых концентраций.

Не вызывает опасение и содержание подвижных форм никеля, хрома, ме ди и цинка. Более того, возникает необходимость внесения цинксодержащих удобрений, так как цинк повышает жаро- и морозоустойчивость растений. При недостатке цинка характерна задержка роста. Кроме того, увеличение содержа ния цинка в почве снижает поступление кадмия в растения.

Кислотно-основные свойства и содержание гумуса – главные показатели, определяющие устойчивость почв, загрязнённых ТМ, характер поведения ТМ в почве и их доступность растениям (Д.Л. Пинский, 1991). Токсичные для расте ний концентрации ТМ в зависимости от свойств почв могут варьировать в зна чительной степени. Кроме того, проявляется общая закономерность, чем боль ше элемента в почве (в подвижной форме прежде всего), тем больше поступает его в растения.

Анализируя рисунки 3 и 4 следует отметить, что не всегда такая законо мерность соблюдается в отношении растительности. Поступление свинца из почвы в растения увеличивается не пропорционально росту его содержания в почве. У пшеницы, например, количество свинца в соломе превышает в 2 раза, а в зерне находится на допустимом уровне. Это зависит от способности расте ний использовать только часть свинца, находящуюся в почве, а также возмож ности самих растений регулировать поступление этого элемента. Вероятно, в корнях растений существует механизм, препятствующий передвижению свинца в надземные органы растений.

Содержание цинка Содержание меди Содержание кадмия Содержание свинца Рис. 3. Накопление тяжелых металлов в зерне пшеницы (мг/кг) в зависимости от содержания их подвижных форм в почвах (мг/кг) Содержание цинка Содержание меди Содержание свинца Содержание кадмия Рис. 4. Накопление тяжёлых металлов в соломе озимой пшеницы (мг/кг) в зависимости от содержания их подвижных форм в почвах (мг/кг) За последние годы тенденции к увеличению содержания ТМ в раститель ной продукции по кадмию, никелю, цинку и меди – не наблюдается. Это связа но с благоприятной обстановкой по содержанию ТМ в почвах области.

Количественную характеристику уровня перехода ТМ в системе почва растение выражают через величину коэффициента биологического поглощения (КБП), который представляет собой отношение ТМ в растении к их содержа нию в почве.

В результате мониторинга реперных участков было установлено, что для большинства сельскохозяйственных культур нашей области характерен следу ющий ряд тяжёлых металлов по значению КБП: СuZuСdNiРb.

Различные культуры растений могут отличаться по способности аккуму ляции ТМ и распределению их по органам. В репродуктивных органах расте ний содержание тяжелых металлов меньше, чем в соломе. Но у подсолнечников накопление этих элементов происходит больше в семени, чем в стебле.

Концентрация свинца в продукции некоторых районов в 2 раза превыша ет ПДК, хотя содержание его подвижных форм в почве значительно ниже ПДК.

Из всего сказанного можно сделать выводы и подтвердить закономерно сти:

– растения имеют определённые защитные механизмы, которые препят ствуют поступлению ТМ;

– у разных видов растений поглощение и накопление ТМ происходит не одинаково;

– проявляется закономерность, чем больше ТМ в почве, тем больше по ступает их в растения. Хотя прямой связи между загрязнённостью ТМ и их по ступлением в растения нет;

– содержание в почвах ТМ на контролируемых реперных участках нахо дится на допустимом уровне;

– по способности аккумулироваться в растениях ТМ располагаются в следующий ряд: СuZuСdNiРb.

4. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМ ВОСПРОИЗВОДСТВА ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ В ПОЛЕВЫХ СЕВООБОРОТАХ ПРИ РАЗНЫХ УРОВНЯХ ИНТЕНСИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАШНИ Увеличение объёмов производства сельскохозяйственной продукции в среднесрочной перспективе намечено, прежде всего, за счёт повышения поч венного плодородия, упорядоченного использования земель сельскохозяй ственного назначения, применения удобрений и других средств химизации.

Однако, высокие цены на минеральные удобрения и большие затраты по внесе нию органических удобрений привели к резкому сокращению их применения по Самарской области до 20,4 тыс.т д.в. минеральных и 522 тыс.т органических удобрений.

В связи со сложившимся ресурсным обеспечением отрасли в ближайшее время основным направлением в использовании пашни должно стать равновес ное природопользование, позволяющее вести производство с минимальными отрицательными последствиями, сохраняя и поддерживая естественное плодо родие почв.

При продолжительном сельскохозяйственном использовании пахотных земель происходит снижение почвенного плодородия, уменьшаются запасы гу муса, снижается содержание в почве подвижных форм азота, фосфора и калия, ухудшаются агрофизические, биологические и другие свойства почвы. Научно обоснованное применение органических и минеральных удобрений является решающим фактором воспроизводства и регулирования почвенного плодоро дия, продуктивности культур.

Однако мнения исследователей о степени и направленности действия удобрений на эти показатели довольно разноречивы. Обусловлено это не толь ко разнообразием почвенно-климатических условий, недостатком эксперимен тальных данных, но и различием методик проведения исследований.

Органические удобрения оказывают комплексное влияние на все факторы почвенного плодородия и, прежде всего, определяют гумусное состояние почв.

Минеральные удобрения изменяют реакцию среды, воздействуют на био логическую активность почвы, повышают содержание в ней подвижных форм азота, фосфора, калия и других элементов питания. В условиях высокой мине рализации почвенного раствора повышается коэффициент гумификации свеже го, поступающего в почву, органического вещества.

В проведенных ранее исследованиях совместное применение органиче ских и минеральных удобрений повышало содержание лабильных форм гумуса, навоза – накопление общего и лабильного гумуса, при разложении надземных остатков – лабильного и стабильного.

Для сельхозтоваропроизводителя наиболее важно повышенное содержа ние в почве лабильного гумуса, характеризующее эффективное плодородие па хотных земель.

На первое место выступает проблема эффективного использования при родно-климатических ресурсов в сочетании с минимальным количеством средств химизации. При этом остро проявляется проблема сохранения почвен ного плодородия, установления потенциальных возможностей почв сельскохо зяйственного назначения. Возникает необходимость определить уровень кри тического содержания в почве гумуса, направленность изменения в почве по движных форм питательных веществ. Установление реальной среднемноголет ней урожайности для каждого уровня технологии и почвенно-климатических условий позволит в зависимости от возможностей хозяйства разрабатывать конкретные системы удобрения сельскохозяйственных культур.

Для принятия эффективных мер по решению проблемы необходимо знать о влиянии естественных факторов и длительного сельскохозяйственного ис пользования пахотных земель на их потенциальное и эффективное плодородие.

В связи с этим возникла потребность в изучении особенностей формиро вания урожаев полевых культур, складывающихся в новых условиях, при дли тельном сельскохозяйственном использовании пашни, при широком примене нии, взамен высоких доз минеральных удобрений, менее затратных биологиче ских приёмов и способов воспроизводства почвенного плодородия, привлече нии нетрадиционных источников органического вещества в качестве удобре ний, использовании биопрепаратов в целях повышения плодородия и урожаев сельскохозяйственных культур.

В современных экономических условиях особое значение приобретают агротехнические приёмы и способы, направленные на обеспечение максималь ной окупаемости удобрений, малозатратные технологии стабилизации и повы шения почвенного плодородия.

Основой для разработки приёмов оптимизации применения удобрений послужили длительные стационарные опыты, результаты хозяйственной дея тельности предприятий.

Установлено, что улучшение минерального питания растений за счёт удобрений и повышения почвенного плодородия, на 30-40% обеспечивает бо лее полное использование фотосинтетически активной радиации и почвенной влаги, на 15-50% – энергоресурсов самой почвы, повышает окупаемость издер жек производства.

В последние годы большое внимание уделяется использованию биологи ческих средств воспроизводства почвенного плодородия, они направлены в ос новном на изучение эффективности сидеральных паров, использование соломы в качестве органического удобрения и расширение, до оптимальных, площадей посевов многолетних бобовых трав.

Применение соломы непосредственно на удобрение дает не только при бавку урожая и повышает плодородие почвы, но и освобождает от больших из держек на ее сбор и транспортировку (Л.Н. Михайлов, 1992).

Неотъемлемой составной частью биологизации растениеводства является комплексное и одновременное внесение в почву соломы, заделка сидератов, использование растительных остатков многолетних трав, насыщение севообо ротов бобовыми культурами.

Наиболее капитальное решение проблемы воспроизводства почвенного плодородия может быть реализовано в Степном Заволжье за счёт внедрения в севообороты посевов многолетних трав. При этом целый ряд вопросов эффек тивного использования пласта многолетних трав в севообороте не получил до статочно полного освещения (способы и сроки обработки почвы, удобрения и др.).

В связи с широким использованием биологических методов воспроизвод ства почвенного плодородия актуальным является изучение возможности со кращения потребности в органических и минеральных удобрениях и усиления активизации естественных биологических процессов в почве.

Наши исследования проведены совместно с Самарским НИИСХ в трёх различных по способам воспроизводства почвенного плодородия звеньях сево оборотов: зернопаровом с чистым паром (техногенный способ воспроизводства почвенного плодородия), зернопаропропашном с сидеральным паром (техно генные+биологические средства воспроизводства почвенного плодородия), зернотравяном (биологические+техногенные способы воспроизводства плодо родия почв).

Специфика исполнения длительных стационарных опытов не позволяет определить долю прибавки урожаев от вносимых под культуры удобрений или их последействия. Таким образом, в работе рассматриваемые прибавки урожаев являются комплексным показателем эффективности удобрений и их последей ствия.

Развёртывание севооборота в пространстве и времени позволило полу чать по каждой культуре результаты ежегодно и установить дифференцирован ное и комплексное действие средств биологизации, удобрений и погодных условий на урожайность культур и продуктивность пашни.

4.1. Эффективность техногенных средств воспроизводства почвенного плодородия в зернопаровом севообороте 4.1.1. Водный, питательный режим почвы и урожайность сельскохозяйственных культур Водный режим почвы. На динамику продуктивной влаги в почве реша ющее влияние оказали предшественник, осадки в период вегетации возделыва емой культуры. В период всходов на посевах озимой пшеницы в метровом слое почвы было накоплено 87,2 мм влаги, ко времени прекращения осенней вегета ции влагозапасы составили 112,4 мм. Накопление влаги за счет осенних осад ков составило 25,2 мм. Весной при возобновлении вегетации (+5°С) содержа ние доступной влаги в метровом слое под посевами озимой пшеницы составило 89,9 мм (табл. 22).

Таблица Запасы доступной растениям влаги в почве в течение вегетации сельскохозяйственных культур, мм (1999-2008 гг.) Слои почвы, см 0-30 0-50 0- Культуры Дата взятия образцов коло- коло- коло посев уборка посев уборка посев уборка шение шение шение Зернопаровой севооборот Пар чи- 29,6 25,9 19,8 50,6 43,4 32,9 94,5 85,6 63, стый Озимая 27,1 12,8 11,8 45,9 19,3 16,3 89,9 32,9 18, пшеница Яровая 30,3 5,1 7,8 52,5 8,1 10,9 100,1 17,5 13, пшеница 27,7 13,9 6,9 47,9 18,7 10,5 96,4 39,8 15, Ячмень Под посевами яровых зерновых культур в зернопаровом севообороте наибольшее количество продуктивной влаги в метровом слое почвы отмечено на посевах яровой пшеницы, идущей по озимой пшеницы – 100,1 мм. Несколь ко ниже влагозапасы были на посевах ячменя – 96,4 мм.

Применение средних, рекомендованных для зоны, доз минеральных удобрений увеличило суммарное водопотребление. Однако, одновременно с этим возрастал урожай сельскохозяйственных культур, вследствие чего расход воды на формирование единицы урожая или оставался на прежнем уровне или снижался.

Динамика питательных веществ в почве при разных уровнях интен сивности использования пашни. Содержание подвижных форм азота, фосфо ра и калия определяли в пахотном и подпахотном слоях почвы в фазу всходов, колошения и после уборки урожая.

Количество подвижного фосфора в почве оценивалось как высокое и очень высокое, а обменного калия – высокое.

Наибольшим изменениям за период наблюдений было подвержено со держание в почве нитратного азота.

В зернопаровом севообороте в черном пару происходило накопление нитратного азота. На контроле и минимальном уровне отмечалось плавное уве личение содержания нитратного азота в слое 0-40 см при несущественной раз нице между вариантами. Так, перед устойчивым замерзанием почвы количество нитратов составило 11,50-13,60 мг/кг, весной – 22,9-27,1 мг/кг, перед посевом озимой пшеницы – 71,7-77,9 мг/кг.

На среднем и интенсивном уровнях применения удобрений происходило накопление количества нитратов в почве до 90,4-115,7 мг/кг почвы.

Наибольшее содержание подвижных форм фосфора и калия отмечено на среднем и интенсивном фонах по всем срокам наблюдений при несуществен ной разнице между фонами.

На посевах яровой пшеницы по озимой пшенице в течение вегетации от мечено снижение количества нитратов, особенно на интенсивном уровне (с 43, до 22,5 мг/кг соответственно). В отношении подвижных форм фосфора и калия установлено некоторое уменьшение содержания их в почве.

На посевах ячменя по яровой пшенице наблюдались такие же изменения, что и по яровой пшенице.

По всем культурам зернопарового севооборота наблюдалась тенденция к увеличению содержания нитратов с повышением доз удобрений (табл. 23).

Таблица Динамика подвижных форм питательных веществ под культурами зернопарового севооборота (в слое 0-40 см) (1999-2008 гг.) Уровни интен- NО3, мг/кг Р2О5, мг/кг К2О, мг/кг сивности ис- Дата взятия образцов пользования посев коло- уборка посев коло- уборка посев коло- уборка пашни шение шение шение Пар чистый Контроль 22,9 43,3 71,7 208 180 199 157 140 Минимальный 27,1 51,3 77,9 219 210 218 178 175 Средний 37,5 52,2 90,4 242 216 241 211 186 Интенсивный 56,8 92,4 115,7 259 234 255 217 205 Озимая пшеница Контроль 15,2 9,6 17,1 203 174 185 143 134 Минимальный 21,7 10,1 24,0 221 188 206 161 151 Средний 31,7 21,9 24,6 235 207 216 178 165 Интенсивный 33,9 18,9 34,7 248 220 227 199 155 Яровая пшеница Контроль 19,1 8,3 14,2 214 209 209 164 159 Минимальный 26,7 8,4 17,1 226 233 225 184 178 Средний 31,8 9,0 18,9 240 250 246 203 229 Интенсивный 43,7 11,6 22,5 255 254 241 214 221 Ячмень Контроль 18,7 8,2 11,5 201 201 205 167 142 Минимальный 22,6 7,8 13,8 218 221 219 192 175 Средний 30,9 9,0 16,0 234 245 237 206 185 Интенсивный 39,7 9,9 23,6 244 227 248 219 181 Интенсивный рост и нормальное развитие растений возможны лишь при оптимальной обеспеченности сельскохозяйственных культур всеми факторами жизнедеятельности посевов (влагой, элементами питания, теплом, воздухом и др.). Однако уровень урожаев, согласно основному закону земледелия опреде ляет фактор, находящийся в минимуме. Для различных почвенно климатических зон они различны: Для Юго-Востока ЕТР – это влага, для дер ново-подзолистых почв – недостаток элементов питания. По сути, мероприятия по устранению дефицитного фактора, ограничивающего урожай, представляют собой системы земледелия, дифференцированные для каждой зоны региона.

Предыдущими исследованиями установлено, что в засушливых условиях Заволжья наибольшие проблемы вызывает улучшение азотного режима почв.

Полученные данные свидетельствуют также об увеличении от примене ния удобрений содержания в почве подвижных форм фосфора и калия. Так, под яровыми культурами в среднем за годы исследований, в период всходов, на среднем агрофоне было отмечено нитратов на 12,2-12,7 мг/кг почвы, подвиж ных фосфатов – на 2,6-3,3 и обменного калия – на 3,9 мг/кг больше, чем на кон троле. С увеличением доз удобрений происходило дальнейшее повышение в почве подвижных форм питательных веществ в пахотном слое почвы.

Наиболее высокое содержание их под посевами наблюдалось в период всходы-кущение. В течение вегетации содержание нитратов, подвижных фос фатов и обменного калия снижалось, достигая минимума ко времени колоше ние-молочная спелость.

Полученные данные показали, что количество подвижных форм пита тельных веществ значительно колеблется в зависимости от погодных условий года. В средние по влагообеспеченности годы (2000, 2004 гг.) при выпадении достаточного количества осадков содержание нитратов было на 2,5-33,9 мг/кг почвы меньше, а подвижного фосфора и обменного калия соответственно на 11,18 и 18,25 мг/кг больше, чем в острозасушливом 2005 году.

Объясняется это довольно интенсивным нарастанием биомассы при до статочном количестве осадков, что приводило к уменьшению в почве азота в нитратной форме. Достаточное количество влаги, способствует переходу боль шего количества фосфатов и соединений калия в почвенный раствор, что при водит к увеличению их содержания в почве с повышением доступности расте ниям.

Отмечено более интенсивное расходование нитратов в первую половину вегетации в засушливые годы (2003, 2005 гг.) и более равномерное в средние по влагообеспеченности годы (2002, 2006 гг.), что положительно отразилось на урожае и его качестве.

Ко времени уборки урожая количество нитратов, подвижных фосфатов и обменного калия возрастает по сравнению с содержанием их в почве в фазу ко лошения по всем вариантам опыта.

Содержание подвижных фосфатов и обменного калия было подвержено меньшим колебаниям, чем нитратов. Ко времени уборки урожая (без удобре ний) содержание подвижных фосфатов уменьшилось на 5-18 мг/кг почвы (ози мая и яровая пшеница) или незначительно (на 4 мг/кг почвы) возросло (ячмень).

Количество обменного калия в пахотном слое почвы на контроле, за тот же период, по культурам севооборота снизилось на 0,3-1,4 мг/100г почвы по всем культурам севооборота.

При внесении удобрений эти изменения были более значительными вследствие интенсивного потребления растениями (на 1-19 мг/кг почвы – ози мая и яровая пшеница), на ячмене практически оставалось на прежнем уровне.

В течение всего вегетационного периода содержание подвижных форм фосфора и калия было выше в верхнем, 0-20 см слое, что объясняется слабым продвижением их по профилю почвы.

Данные полевых опытов были использованы для определения количе ственных, математически выраженных зависимостей урожая от уровней по движных форм питательных веществ в почве (табл. 24).

Таблица Зависимость урожайности культур зернопарового севооборота от содержания в почве подвижных форм азота, фосфора и калия (1999-2008 гг.) Пределы ис Элементы пи- пользования Культуры Уравнения взаимосвязи Rxy тания уравнений, мг/100 г Y=32,371-0,4774N0,5+0,0004N Нитраты 15,2-33,9 0, Подвижные 0, Озимая Y=2,248P -0,0063P-1,929 20,3-24,8 0, фосфаты пшеница Обменный ка Y=32,426-0,163K0,5-0,0018K 14,3-19,9 0, лий Y=24,094-1,160N0,5-0,003N Нитраты 19,1-43,7 0, Подвижные Y=2,766P0,5-0,0004P-24, Яровая 21,4-25,5 0, фосфаты пшеница Обменный ка Y=1,230K0,5+0,001K-0,010 16,4-21,4 0, лий 0, Нитраты Y=16,335+1,694N +0,004N 18,7-39,7 0, Подвижные Y=2,939+1,485P0,5-0,0005P Яровой 20,1-22,7 0, фосфаты ячмень Обменный ка Y=20,761+0,339K0,5-0,002K 16,7-21,9 0, лий Расчёты произведены по содержанию нитратного азота, подвижных фос фатов и обменного калия весной в период всходов в слое 0-40 см.

Зависимость урожаев изучаемых в опытах культур от возрастающего в почве содержания подвижных фосфатов и обменного калия близка к прямоли нейной.

Влияние удобрений на структуру урожая в зернопаровом севообороте.

Влагообеспеченность посевов, условия минерального питания оказывают су щественное влияние на структуру урожая, продуктивность культуры, качество зерна. При этом ряд исследователей единодушно считают, что максимальный урожай определяется генетическими особенностями культур и сортов, а факти чески получаемый указывает на степень реализации потенциала продуктивно сти в сложившихся условиях роста и развития растений.

В наших опытах из элементов структуры урожая наибольшее влияние на урожай зерна оказало количество продуктивных стеблей на единицу площади ко времени уборки (табл.25).

Таблица Структура урожая зерновых культур в зернопаровом севообороте (1999-2008 гг.) Кустистость Коли Высота Масса Уровни интенсив- Длина чество расте- зерна в Выход ности использова- коло- зерен в продук ний, колосе, зерна,% общая ния пашни са, см коло тивная см г се, шт.

Озимая пшеница по чёрному пару Контроль 93,9 2,4 2,2 6,8 23,0 0,83 Минимальный 96,6 2,4 2,3 7,1 24,5 0,88 Средний 98,0 2,6 2,4 7,3 27,8 0,97 Интенсивный 97,8 2,6 2,4 7,4 27,0 0,87 Яровая пшеница по озимой пшенице Контроль 71,8 1,5 1,4 6,1 18,5 0,64 Минимальный 74,9 1,7 1,5 6,4 13,8 0,68 Средний 77,2 1,7 1,6 6,7 21,2 0,72 Интенсивный 78,7 1,8 1,7 6,7 21,7 0,75 Ячмень по яровой пшенице Контроль 58,2 1,9 1,8 6,0 12,1 0,57 Минимальный 61,1 1,9 1,8 6,4 13,2 0,63 Средний 67,0 2,1 2,1 6,7 14,5 0,67 Интенсивный 70,1 2,4 2,3 6,8 14,8 0,70 Продуктивная кустистость при этом при средней удобренности по куль турам севооборота составила: озимая пшеница – 2,4, яровая пшеница – 1,6 и ячмень – 2,1 стеблей на 1 растение.

Для получения высоких урожаев, однако, наравне с этим необходимо по лучить растения с определённой продуктивностью колоса.

Полученные данные показывают, что количество и масса зерна в колосе находятся в прямой зависимости от улучшения пищевого и водного режимов почвы. Под действием минеральных удобрений (средний уровень интенсивно сти использования пашни) масса зерна в колосе озимой пшеницы возросла с 0,83 г до 0,97 г, количество зёрен в колосе – с 23,0 до 27,8 шт., ячменя, соответ ственно, с 0,57 до 0,67 г и с 12,1 до 14,5 шт.

Наибольший выход зерна из общей биомассы (Кхоз) отмечен по ячменю – 0,53;

по озимой и яровой пшенице при этом уровне интенсивности К хоз соста вил 0,47.

Урожайность культур. Изучение продуктивности перспективных звень ев севооборотов одновременно на фоне различных норм удобрений позволяет проанализировать действие севооборотов, биологических средств воспроизвод ства плодородия почв и удобрений раздельно и при различном их сочетании.

Они относятся к факторам внешней среды, которые легко регулировать и кото рые дают возможность управлять продуктивностью пашни и почвенным пло дородием.

В качестве контроля было избрано зернопаровое звено севооборота, спе циализированное на производстве зерна: чистый пар – озимая пшеница – яро вая пшеница – ячмень. Сравнение продуктивности пашни и состояния почвен ного плодородия в этом севообороте с другими, изучаемыми в данной работе, дают ключ к формированию наиболее эффективных систем земледелия, сохра нению и поддержанию на определённом уровне агрохимических, водно физических и других свойств почвы.

Из всех культур севооборота наиболее продуктивна озимая пшеница. Она эффективнее, чем другие культуры использует почвенную влагу и выпадающие в период вегетации осадки, элементы питания почвы и удобрений. Потенциал продуктивности районированных сортов обеспечивает получение 65-80 ц/га зерна, однако в производственных условиях их урожай формируется на уровне 35-40 ц/га.

Дальнейший рост урожайности озимой пшеницы связан с разработкой дифференцированных сортовых технологий возделывания и комплексного применения агротехнических приёмов с учетом складывающихся и прогнозных агрометеорологических условий.

В таблице 26 приведены данные по урожайности культуры в годы иссле дований и влияние на этот показатель минеральных удобрений при разном уровне их использования.

За десять лет исследований продуктивность озимой пшеницы Безен чукская 380 составила: без удобрений 27,2 ц/га, при минимально-необходимом применении удобрений (при посеве и весенней прикорневой подкормке) – 29,7 ц/га. Общепринятые в производстве дозы – позволили повысить урожай до 31,4 ц/га, расчётные дозы под биоклиматический потенциал продуктивности пашни – до 31,6 ц/га.

Таблица Урожайность озимой пшеницы по чистому пару, ц/га (1999-2008 гг.) Уровни Прибав Годы интенсив- Сред- ка ности исполь- нее, зования паш- 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 ц/га ц/га % ни Без удобрений 28,2 36,6 34,5 31,2 27,6 28,0 28,4 19,2 14,4 23,5 27,2 - Минимальный 39,4 40,1 35,5 32,7 30,3 28,3 28,6 20,4 16,7 24,9 29,7 2,5 9, Средний 42,4 41,2 37,5 35,9 32,2 29,8 29,7 21,0 18,5 26,3 31,4 4,2 15, Интенсивный 42,3 39,1 39,7 35,9 30,2 29,4 32,3 22,3 17,9 26,4 31,6 4,4 16, НСР05, ц/га 3,1 3,9 1,8 2,7 3,6 1,3 3,7 2,9 1,1 1,8 - - В благоприятные для роста и развития растений годы (1999-2002 гг.) урожайность по вариантам опыта составила 28,2-42,4 ц/га, в неблагоприятные (2006-2008 гг.) – 14,4-26,4 ц/га.

Из средств, уменьшающих зависимость продуктивности от погодных условий, проанализировано влияние на урожайность культуры доз, сроков и способов применения минеральных удобрений. Полученные данные свидетель ствуют о положительном влиянии туков на этот показатель. При сочетании почвенной, воздушной засухи и высоких температурах воздуха в 2006 году в сравнении с благоприятным 2000 годом урожайность без удобрений снизилась на 17,4 ц/га, при внесении расчетных доз удобрений – на 16,8 ц/га.

В зернопаровом севообороте при систематическом применении опти мальных доз удобрений прибавки урожаев зерна озимой пшеницы, за годы ис следований, составили 4,2 ц/га (15,4% к контролю).

Отклонения в эффективности удобрений от среднемноголетних данных в благоприятные (1999-2000) годы составили +1,0- +10,0 ц/га, в неблагоприятные (2006-2007) – 0,1-2,4 ц/га, что свидетельствует о значительном росте продук тивности при создании оптимальных условий по влагообеспеченности и неко торой стабилизации при ухудшении агрометеорологических условий.

В опытах установлено, что увеличение доз удобрений (интенсивный уро вень) в условиях Заволжья не обеспечивает дополнительного прироста урожа ев. Это свидетельствует о том, что уровень урожаев культуры в засушливой зоне определяет не содержание элементов питания в почве, а влагообеспечен ность посевов.

Согласно полученным данным, например в 2002 году, при выпадении 82 мм осадков в течение вегетации эффективным было внесение средних обще принятых в производстве доз удобрений (35,9 ц/га). Прибавка урожая зерна от удобрений составила 4,7 ц/га. Каждый килограмм действующего вещества азо та, фосфора и калия обеспечил получение дополнительно 2,4 кг зерна, окупае мость туков при интенсивном уровне использования пашни составила всего 1,9 кг/кг д.в.

Яровая пшеница сильнее других культур реагирует на недостаток влаги в почве, частые в Заволжье суховеи и засухи (табл. 27).

Вследствие этого потенциальная продуктивность современных сортов этой культуры реализуется всего на 50-60%.

В среднем за годы исследований, урожай зерна яровой пшеницы без удобрений составил 15,6 ц/га, при внесении удобрений – 17,1-18,7 ц/га.

В благоприятные по погодным условиям годы (2001, 2003) при возраста нии эффективности удобрений получены наибольшие урожаи зерна этой куль туры – 23,5-29,6 ц/га.

Таблица Урожайность яровой пшеницы в зернопаровом севообороте, ц/га (1999-2008 гг.) Уровни Годы Прибавка интенсив Среднее, ности исполь ц/га ц/га % зования паш- 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 ни Без удобрений 19,8 15,0 22,0 14,3 20,6 11,3 19,3 12,3 12,6 8,3 15,6 - Минималь 20,3 16,5 22,8 16,8 23,4 12,1 21,1 14,5 14,3 9,2 17,1 1,5 9, ный Средний 21,4 17,4 23,5 18,2 29,6 12,9 22,0 14,8 16,9 10,2 18,7 3,1 19, Интенсивный 21,5 17,9 23,0 20,4 26,4 13,7 19,9 15,0 16,6 11,0 18,6 3,0 19, НСР05, ц/га 1,1 1,8 0,6 1,5 3,4 0,8 1,7 1,9 1,0 1,3 - - Анализ полученных данных и сравнение их с гидротермическими усло виями вегетационного периода свидетельствуют о снижении эффективности применения удобрений под яровую пшеницу в засушливые годы (2006 г.).

Прирост урожаев от использования средних доз удобрений снизился с 9,0 ц/га в 2003 году до 2,5 ц/га в 2006 году: окупаемость удобрений – с 6,4 кг/кг д.в. до 1,8 кг/кг д.в. туков.

Анализ полученных данных показывает, что яровая пшеница наиболее отзывчива на применение азотных удобрений, несколько ниже эффективность калийных удобрений, в третьем минимуме для почв экспериментального участ ка находится фосфор.

Ячмень является замыкающей культурой зернопарового севооборота.

Высокая продуктивность культуры, высокое содержание элементов питания в урожае и слабое развитие корневой системы обусловливают повышенную тре бовательность ячменя к содержанию элементов питания в почве (табл. 28).

Таблица Урожайность ячменя в 1999-2008 гг., ц/га Уровни Годы Прибавка интенсив- Сред ности ис- нее, 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 ц/га ц/га % пользова ния пашни Без удобре 20,3 24,1 25,1 25,9 25,8 11,5 11,2 23,7 18,6 13,3 20,0 - ний Минималь 21,7 27,8 27,8 27,6 31,3 12,9 13,6 25,6 22,2 16,3 22,7 2,7 13, ный Средний 23,7 31,8 35,3 29,3 42,2 19,2 14,5 32,1 28,5 21,1 27,8 7,8 39, Интенсив 28,3 35,4 37,0 33,8 44,4 22,3 14,9 32,7 28,1 20,1 29,7 9,7 48, ный НСР05, ц/га 1,1 3,4 4,7 1,9 3,6 2,6 2,5 2,8 4,9 1,5 - - Несмотря на высокое естественное плодородие обыкновенных чернозё мов (урожай на контроле составил 20,0 ц/га) прибавки урожаев ячменя от удоб рений в среднем за годы исследований составили от 2,7 до 9,7 ц/га.

4.1.2. Плодородие обыкновенных чернозёмов при систематическом применении удобрений в зернопаровом севообороте При длительном сельскохозяйственном использовании пахотных земель увеличение объёмов и улучшение качества продукции в степном Заволжье неразрывно связано с необходимостью поддержания и расширенного воспроиз водства потенциального и эффективного плодородия почв.

Разработка нормативов изменения параметров плодородия почв во вре мени при различных уровнях интенсивности использования пахотных земель в предшествующие годы рассматривалось в основном в связи с применением ор ганических и минеральных удобрений С учётом экономической целесообразности и ресурсной обеспеченности хозяйств в последнее время всё большее значение приобретает биологизация земледелия, использование возобновляемых нетрадиционных источников орга нического вещества в целях повышения урожайности и воспроизводства поч венного плодородия.

В наших исследованиях состояние и прогноз возможных изменений поч венного плодородия оценивались по параметрам содержания гумуса;

азотного, фосфорного и калийного режимов, их взаимодействия при возделывании сель скохозяйственных культур.

Баланс гумуса. Первостепенной задачей воспроизводства почвенного плодородия является обеспечение бездефицитного и положительного баланса органического вещества в почве. Гумус является главным диагностическим по казателем плодородия почв. От количественного и качественного состава гуму са зависят биологические, агрохимические, агрофизические и другие свойства почвы.

Он является основным источником потенциального запаса питательных веществ, обеспечивает более высокую отдачу от применения минеральных удобрений.

Под влиянием микроорганизмов, влаги, химических соединений почвы происходит трансформация свежего органического вещества с выделением га зообразных продуктов, минеральных солей и кислот. Гумификация свежего ор ганического вещества, поступившего в почву, по мнению исследователей за вершается в течение 1-2 лет. Преобразование гумусовых веществ в почвах со провождается формированием высокоплодородного гумусового слоя с высокой поглотительной способностью, наличием водопрочной структуры с высокой обеспеченностью органическими соединениями с азотом, фосфором и другими элементами.

В почве в органической форме аккумулировано до 98% запасов азота, 60% фосфора, 80% запасов серы и других элементов питания, которые в орга нически связанной форме сохраняются от вымывания и служат источником пи тания для растений.

Органическое вещество почвы улучшает её способность поглощать воду и растворённые в ней вещества, повышает сопротивляемость засухе (В.А. Корчагин, А.П. Чичкин, 1997). На каждые 0,1% гумуса влагоёмкость поч вы возрастает на 0,5-0,8%. Гуминовые и фульвокислоты в малых дозах активи зируют процесс корнеобразования у растений, особенно в первые фазы разви тия.

По данным В.Г. Минеева (1986) увеличение в почве содержания гумуса на 1% в среднем за год повышает продуктивность пашни не менее чем на 10 ц/га к.ед.

В среднем по России снижение количества гумуса на 0,5% уменьшает максимально возможный урожай на 2-4 ц/га.

При экстенсивном земледелии без применения удобрений происходят по степенные потери гумуса, так как процессы минерализации значительно пре восходят его новообразование из пожнивно-корневых остатков.

По данным ряда исследователей (В.Д. Панников, 1974;

В.Г. Минеев и др., 1977) чернозёмы за последние 100 лет потеряли 25-30% гумуса от исходного его количества. В среднем за 25 лет общие потери гумуса в Самарской области по данным ВолгоНИИгипрозема составили 0,7% или 1 т/га в год.

Особую остроту решению проблемы придаёт отсутствие у товаропроиз водителей достаточного количества минеральных удобрений, высокая затрат ность внесения органических удобрений, отсутствие финансовых средств.

Для изучения изменения содержания гумуса в почве и разработки систем бездефицитного баланса гумуса нами были заложены короткоротационные по левые севообороты в которых были использованы различные способы воспро изводства почвенного плодородия и повышения продуктивности пахотных зе мель (техногенный, техногенный с элементами биологизации, биологический с включением в структуру посевов до 50% многолетних трав (эспарцет).

Перед закладкой опыта и после прохождения каждой ротации севооборо та по вариантам был произведён отбор образцов для определения агрохимиче ских, биологических и физико-химических показателей почвенного плодоро дия.

Полученные в исследованиях данные приведены в таблице 29.

Полученные данные показали, что при сельскохозяйственном использо вании без применения органических удобрений, или недостаточном поступле нии в почву биомассы из других источников, содержание гумуса в почве сни жается. Наиболее интенсивно процессы минерализации протекают в зернопа ровом севообороте с чистым паром. За 12 лет исследований без применения удобрений убыль гумуса составила 12,9 т/га или 1,075 т/га ежегодно.

На удобренных делянках сохраняется более высокий уровень гумусиро ванности по всем вариантам опыта. Наиболее высокие показатели отмечены при внесении за ротацию севооборота припосевного, рядкового удобрения (N45Р45), подкормки озимых (N30) и основного удобрения под вспашку (N140Р110К110 и N190Р140К140).

Положительное влияние минеральных удобрений на запасы гумуса в поч ве происходит за счёт большего накопления органических остатков на удоб ренных вариантах опыта. За годы исследований (1996-2008) количество гумуса уменьшилось на 0,33-0,34% или на 9,900-10,200 т/га. За счёт гумификации большего на удобренных делянках количества пожнивно-корневых остатков ежегодные потери гумуса сократились на 225-250 кг/га ежегодно.

Однако, сокращая убыль гумуса из почвы, минеральные удобрения не восполняли полностью объёмы его минерализации, связанные с выносом азота урожаями сельскохозяйственных культур. Это приводило к снижению не толь ко потенциального, но и, что особенно важно, эффективного плодородия почв.

В современных условиях при недостатке минеральных удобрений и энер гетических ресурсов для внесения органических удобрений открытым оставал ся вопрос мобилизации естественного плодородия почв и разработка путей применения наиболее экономных самовозобновляемых, нетрадиционных ре сурсов органического вещества.

Для решения проблемы опыты были заложены в севооборотах с различ ным насыщением культурами, обеспечивающими дополнительное поступление в почву свежего органического вещества за счёт большего накопления пожнив но-корневых остатков многолетних трав и посева сидератов.

Согласно полученным данным в зернопаровом севообороте без удобре ний ежегодное восстановление гумуса в годы исследований составило 0,584 т/га (табл. 29). Влияние минеральных удобрений на содержание гумуса Таблица Баланс гумуса в зернопаровом севообороте, 1996-2008 гг.

Содержание Восстановление гумуса за счёт пожнив Убыль гумуса Истинная минера гумуса, % но-корневых остатков (ПКО) и соломы лизация гуму поступило в почву за восстановление са, т/га Варианты опыта (внесено 12 лет, ц/га гумуса удобрений за ротацию) исход- через ежегод всего, т/га пожнивно- еже % ное 12 лет но, т/га за 12 за 12 еже корневых соломы годно, лет, ц/га лет годно остатков т/га Контроль 1, 4,11 3,68 0,43 12,90 1,075 289 178 70,0 0,584 21, (без удобрений) Минимальный уровень применения удобрений 4,20 3,79 0,41 12,30 1,025 300 195 74,2 0,619 19,72 1, (N45Р45- припосевное N30 - подкормка ) Средний, общепринятый уровень применения удобрений 4,19 3,85 0,34 10,20 0,850 318 211 79,4 0,661 18,14 1, (N45Р45- припосевное + N30 - подкормка +N140Р110К110-основное) Интенсивный уровень применения удобрений (N45Р45- припосевное 4,25 3,92 0,33 9,90 0,825 322 231 83,0 0,691 18,20 1, + N30 - подкормка +N190Р140К140-основное) происходит за счёт большего накопления пожнивно-корневых остатков на удобренных вариантах. За три ротации севооборота послеуборочное поступле ние органических остатков в почву при внесении удобрений превышало кон трольный вариант на 2,8-8,6 т или на 0,2-0,7 т/га ежегодно. При этом восста новление гумуса возросло с 0,584 т/га до 0,619-0,691 т/га.

Коэффициент ежегодной убыли гумуса в проведённых опытах составил от 0,87% на контрольном варианте до 0,67% при среднем общепринятом уровне использования пашни.

Используя эти данные, были произведены расчёты необходимого для со здания бездефицитного баланса гумуса количества навоза или равноценного ему количества другого органического вещества.

В годы проведения исследований при содержании в почве 4,11% гумуса в зернопаровом севообороте равновесный баланс гумуса мог быть создан при внесении в почву 8-10 т/га навоза ежегодно.

Баланс азота. Предыдущими исследованиями (И.В. Тюрин, 1965;

П.М.

Смирнов, 1981;

Г.П. Гамзиков, 1985 и др.) установлена высокая роль гумуса в обеспечении растений азотом. По оценкам авторов доля почвенного азота в общем выносе этого элемента питания растениями составляет 70-80%.

При разработке экологически сбалансированных систем удобрения сель скохозяйственных культур необходимо знать вынос элементов минерального питания растений на единицу урожая, долевое участие в формировании урожая питательных веществ почвы и удобрений.

Мы в своей работе произвели расчёты, позволяющие ответить на постав ленные вопросы (табл. 30, 31).

При урожаях сельскохозяйственных культур, полученных в опытах, об щий вынос азота урожаем из почвы и удобрений за ротацию севооборота со ставляет 147,6-213,8 кг/га. Наибольшее количество этого элемента потребляла озимая пшеница (47,8% – без удобрений;

42,9% – на интенсивном агрофоне от общего выноса азота урожаем за ротацию севооборота). Основная часть этого количества поступила из почвы – внесение минеральных удобрений увеличило вынос азота на 25,8-66,2 кг/га.


Потребление азота из почвы и удобрений зависело в основном от культу ры, уровня урожаев, доз вносимых удобрений. Коэффициенты использования его из удобрений в опытах с зернопаровым севооборотом составили по озимой пшенице – 20,2-26,7%, яровой пшенице – 21,2-48,7%, ячменю – 32,2-47,3%. С увеличением доз удобрений коэффициент использования удобрений снижался на 6,5-27,5%.

Баланс азота при заложенных в схему опыта дозах удобрений на мини мальном агрофоне был отрицательным, на среднем и интенсивном превысил вынос на 5,6-23,9%, интенсивность баланса в почве составила по вариантам опыта 91,5-123,9%.

Баланс фосфора. Дефицит этого элемента питания в почве вызывает значительное снижение продуктивности сельскохозяйственных культур. Одна ко потребление его растениями восполняется практически только за счёт вне сения удобрений. Но на доступность фосфора сельскохозяйственным культу рам оказывают влияние и температура, и влажность почвы, и развитие корне вой системы растений, и др.

В наших опытах применение удобрений значительно повысило содержа ние фосфора в почве, зерне и соломе, увеличило вынос его урожаем. Наиболее значительные отклонения от естественного агрофона получены по содержанию в продукции и выносу этого элемента урожаем при внесении средних и повы шенных доз минеральных удобрений – на 20,7-24,3 кг/га.

Коэффициенты использования фосфора из удобрений по культурам со ставили: по озимой пшенице – 8,9-18,7%, яровой пшенице – 9,4-14,7%, ячменю – 22,5-28,7%.

Таблица Влияние минеральных удобрений на вынос азота, фосфора и калия урожаем культур зернопарового севооборота (1999-2008 гг.) Урожай- Содержание, Общий вынос урожа- Вынос на 1 ц Уровни ность, ц/га % ем, кг/га зерна, кг Культура применения зерно солома соло удобрений зерно ма Р2О5 К2 О Р2О5 К2 О Р2О5 К2 О Р2О5 К2 О N N N N Без удобрений 27,2 33,2 2,44 0,90 0,54 0,47 0,14 1,14 70,5 25,1 45,2 2,59 0,92 1, Минимальный Озимая 29,7 36,2 2,60 0,91 0,55 0,52 0,15 1,35 82,5 27,9 56,1 2,78 0,94 1, пшеница Средний 31,4 31,9 2,63 0,94 0,57 0,57 0,17 1,36 89,0 31,1 58,8 28,3 0,99 1, Интенсивный 31,6 38,6 2,64 0,95 0,57 0,60 0,18 1,37 91,7 31,8 61,0 2,90 1,01 1, Яровая Без удобрений 15,6 18,3 2,34 1,11 0,63 0,42 0,18 1,54 37,9 17,6 32,4 2,43 1,13 2, пшеница Минимальный 17,1 19,3 2,49 1,13 0,65 0,48 0,19 1,71 44,6 19,8 38,0 2,60 1,16 2, Средний 18,7 21,1 2,70 1,15 0,66 0,59 0,20 1,91 54,1 22,1 45,2 2,89 1,18 2, Интенсивный 18,6 21,8 2,75 1,17 0,67 0,64 0,22 1,92 56,0 22,8 46,8 3,01 1,22 2, Без удобрений 20,0 18,5 1,84 1,02 0,72 0,48 0,23 1,48 39,2 21,1 35,9 1,96 1,06 1, Минимальный 22,7 20,9 1,84 1,08 0,76 0,58 0,24 1,79 46,3 25,4 47,0 2,04 1,12 2, Ячмень Средний 27,8 24,6 1,94 1,09 0,78 0,67 0,25 2,03 60,5 31,3 61,6 2,18 1,13 2, Интенсивный 29,7 28,5 1,97 1,09 0,78 0,68 0,25 2,05 66,6 33,5 69,5 2,24 1,13 2, Без удобрений – – – – – – – – – – – Итого за 147,6 63,8 113, Минимальный – – – – – – – – – – – ротацию 173,4 73,1 141, севообо- Средний – – – – – – – – – – – 203,6 84,5 165, рота Интенсивный – – – – – – – – – – – 213,8 88,1 177, Таблица Влияние культур севооборота и удобрений на использование азота, фосфора и калия урожаем (1999-2008 гг.) Урожай- Коэффициент использо Поступление в урожай Уровни ность, ц/га вания Культура применения из удобрений из почвы из удобрений удобрений зерно солома Р К Р К Р К N N N Без удобрений – – – – – – 27,2 33,2 70,5 25,1 45, Минимальный – – – 29,7 36,0 12,0 2,8 10,9 26,7 18, Озимая пшеница Средний – – – 31,4 36,9 18,5 6,0 13,6 21,7 9,2 27, Интенсивный – – – 31,6 38,6 21,2 6,7 15,8 20,2 8,9 26, Яровая пшеница Без удобрений – – – – – – 15,6 18,3 37,9 17,6 32, Минимальный – – – 17,1 19,3 7,3 2,2 48,7 14, Средний – – – 18,7 21,1 16,2 4,5 12,8 24,9 10,0 42, Интенсивный – – – 18,6 21,8 18,1 5,2 14,4 21,2 9,4 36, Без удобрений – – – – – – 20,0 18,5 39,2 21,1 35, Минимальный – – – 22,7 20,9 7,1 4,3 47,3 28, Ячмень Средний – – – 27,8 24,6 21,3 10,2 25,7 32,8 22,6 85, Интенсивный – – – 29,7 28,5 27,4 12,4 33,6 32,2 22,5 84, В связи с невысоким использованием фосфора удобрений в первый год после внесения, были произведены расчёты их эффективности с учётом после действия – за ротацию севооборота. Коэффициенты использования фосфора ту ков культурами за ротацию севооборота составили по вариантам опыта 20,7, 13,4 и 13,1% соответственно. В целом за ротацию севооборота – на среднем и интенсивном агрофонах сложился бездефицитный баланс фосфора. Интенсив ность баланса этого элемента питания составила 183,4-210%. В варианте «ми нимальный уровень интенсивности использования пашни» (припосевное удоб рение+подкормка) дефицит фосфора составил 28,1 кг/га, интенсивность балан са – 61,6%.

Баланс калия в почве. В почвах Среднего Заволжья содержится значи тельное количество калия, в связи с чем многие исследователи дефицит этого элемента в балансовых расчётах не принимают за фактор, снижающий урожай сельскохозяйственных культур. Иного мнения придерживаются В.В. Прокошев (1988), Л.М. Жуков, Н.К. Панкова (1985) и др. связывая значительное увеличе ние выноса калия с высокими дозами азотно-фосфорных удобрений и форми рованием дефицитного баланса калия в системе «почва-растение-удобрение».

В опытах Самарского НИИСХ, несмотря на хорошую обеспеченность почв калием, при систематическом применении удобрений в севообороте, ка лий переходит во второй минимум при посеве кукурузы и яровой пшеницы (А.П.Чичкин, 2001). К факторам, снижающим доступность калия растениями, относится необменное поглощение его почвой при частом набухании минера лов и вхождением иона калия в межпакетное пространство, что снижает его по движность и доступность сельхозкультурам (Н.З. Милащенко, В.Д. Панников, Д.А. Кореньков и др. 1993).

В наших исследованиях вынос калия урожаем наибольшим был при посе ве высокопродуктивных культур: озимой пшеницы и ячменя и составил соот ветственно 45,2-59,8 кг/га в год и 35,9-69,5 кг/га.

Коэффициент использования калия удобрений был равен, в зависимости от культуры и доз удобрений, 26,2-27,2 (озимая пшеница), 36,0-42,7% (яровая пшеница и 84,0-85,7% (ячмень).

Потребление растениями калия на формирование урожая происходило в основном за счёт запасов почвы, соответственно: 80,6-74,1%;

69,2-85,3%;

51,6 76,4%.

При складывающихся в Среднем Заволжье гидротермических условиях, без поступления его с удобрениями, подвижный калий за счёт естественных процессов не восстанавливается полностью, что приводит к уменьшению его количества в почве.

Таким образом, в связи с зависимостью подвижности калия в почве от гидротермических условий вегетационного периода, биологических особенно стей культур и свойств почвы, внесение калийных удобрений обеспечивает вы сокий агротехнический эффект даже при высоком (до 2-3%) содержании его в почве.

4.1.3. Эколого-экономическая и биоэнергетическая эффективность применения удобрений В связи с нестабильностью сельскохозяйственного производства и ин фляционными процессами в народном хозяйстве определение эффективности различных уровней интенсивности использования пашни проводили по наибо лее информативным в этих условиях показателям: урожайности культур, при росту продукции и чистого дохода, энергетической эффективности возделыва емых культур и применяемых удобрений.

В степной зоне Среднего Заволжья высокие урожаи и рентабельность производства обеспечивает зернопаровой севооборот с чистым паром. В прове дённых ранее исследованиях установлено его значительное преимущество в сравнении с беспаровыми севооборотами по выходу продукции, снижению прямых затрат на производство 1 ц продукции, оплате питательных веществ удобрений (В.А. Корчагин, 1989;

Г.И. Казаков, 1997;

С.С. Сдобников, 1982;

С.А. Воробьёв, 1980 и др.).

Наши данные (табл. 32) также свидетельствуют о высокой агроэкономи ческой эффективности зернопарового севооборота, отзывчивости сельскохо зяйственных культур на удобрения, хорошей окупаемости питательных ве ществ урожаем.

Таблица Экономическая и биоэнергетическая эффективность удобрений в зернопаровом севообороте (1999-2008 гг.) Акку- Зат Оку Стои- мули- раты Уро- Стои- Чис- пае Уровни приме- мость ровано энер Культу- жай- мость тый мость нения удобре- про- уро- гии на К.э.э.

ры ность, затрат, доход, затрат ний дукции жаем, 1 га, ц/га руб./га руб./га руб./ руб./га МДж/ МДж/ руб.

га га Контроль без 27,2 10880 5400 5480 2,01 36203 8628 4, удобрений Озимая Минимальный 29,7 11880 6220 5660 1,91 39530 10100 3, пшеница Средний 31,4 12560 8761 3799 1,43 41793 12610 3, Интенсивный 31,6 12640 9198 3442 1,37 42060 13987 3, Контроль без 15,6 6240 3900 2640 1,60 20560 6478 3, удобрений Яровая Минимальный 17,1 6840 4720 2120 1,45 22537 7951 2, пшеница Средний 18,7 7480 6268 1212 1,19 24646 10460 2, Интенсивный 18,6 7440 6823 617 1,09 24514 11837 2, Контроль без 20,0 7000 3300 3700 2,12 26020 6478 4, удобрений Минимальный Ячмень 22,7 7945 4120 3825 1,93 29532 7951 3, Средний 27,8 9730 5668 4062 1,72 36168 10460 3, Интенсивный 29,7 10395 6105 4290 1,70 38640 10975 3, Контроль без Итого на 5860 3150 2710 1,86 20695 5396 3, удобрений 1 га се Минимальный вообо- – 6666 3765 2901 1,77 22900 6500 3, ротной Средний 7442 5174 4431 1,44 25652 8382 3, площади Интенсивный 7619 5531 2088 1,38 26303 9199 2, При внесении средних доз туков под озимую пшеницу, чистый доход был равен 3799 руб./га, расчётных доз – 3442 руб./га. При этом окупаемость допол нительных затрат снизилась с 1,43 до 1,37 руб./руб.

На посевах яровой пшеницы, размещённой после озимой пшеницы, луч шие результаты по продуктивности получены при средних дозах: урожай зерна – 18,7 ц/га, прирост урожая – 3,1 ц/га, однако окупаемость дополнительных за трат наиболее высокая при минимальном уровне использования пашни.

Замыкающий ротацию севооборота ячмень обеспечил наиболее высокие прибавки урожая среди всех изучаемых в севообороте культур – 7,8-9,7 ц/га.


Несмотря на высокие дозы удобрений, применяемые в опытах, оплата урожаем каждого килограмма действующего вещества удобрений составила 6,4-6,5 кг/кг д.в. Чистый доход наиболее высоким был при внесении расчётных доз удобре ний и составил 4290 руб./га.

В связи с последействием удобрений научный и практический интерес представляет определение экономической эффективности их применения в це лом по севообороту.

Для экономической оценки систем удобрения полученная в опытах про дукция пересчитана в зерновые единицы, учтены все затраты на 1 га, вычислен условно-чистый доход в расчёте на 1 га и 1 рубль затрат при возделывании сельскохозяйственных культур. Установлено, что по размеру общей стоимости продукции на 1 га севооборотной площади лучшие показатели в опыте получе ны при интенсивном уровне использования пашни – 7619 руб./га. Однако, наибольшая окупаемость дополнительных затрат отмечена при минимальном уровне интенсивности использования пашни – 1,77 руб. на 1 руб. затрат.

Тенденцию к созданию высокой окупаемости питательных веществ, по нашим данным, обеспечивает осуществление комплекса мер по биологизации земледелия.

Биоэнергетическая эффективность удобрений в севообороте. При расчётах энергозатрат на производство продукции были использованы энерге тические эквиваленты, разработанные ВАСХНИЛ (1989 г.), учтены энергоза траты в удобрениях, трудовые и материальные ресурсы, аккумулированная в дополнительном урожае энергия.

На аккумуляцию солнечной энергии отдельными культурами севооборо та наибольшее влияние оказали максимальные в опытах дозы минеральных удобрений (24,5-42,1 ГДж/га).

Однако по этому варианту зафиксированы наибольшие энергозатраты на реализацию предусмотренных в опыте технологий возделывания сельскохозяй ственных культур: от 11,0 ГДж/га по ячменю до 14,0 ГДж/га – по озимой пше нице. Это привело к тому, что коэффициент энергетической эффективности при внесении повышенных доз удобрений получен наименьший – 2,0-3,5.

Наименьшую энергоёмкость продукции (количество энергии израсходо ванной на 1 ц продукции) сформировали посевы при использовании естествен ных источников энергии (вариант – без удобрений) и на минимальном по уров ню интенсивности использования пашни фоне (317-465 МДж/ц).

4.2. Воспроизводство почвенного плодородия в полевом севообороте с сидеральным паром 4.2.1. Водный, питательный режим и урожайность сельскохозяйственных культур Принятое в исследованиях чередование культур (пар сидеральный – яро вая пшеница – кукуруза – яровая пшеница) создаёт предпосылки для различной водопоглотительной способности почвы и формирования различной биомассы выращиваемых культур, что должно отразиться на расходе влаги полем. В по левых опытах нами были определены различия в водопотреблении культур, накоплении влаги в почве за счёт осенне-зимних осадков, более низких непро изводительных расходов почвенных влагозапасов в течение вегетации.

В предыдущих исследованиях установлено, что при прорастании семян и появлении всходов растения потребляют небольшое количество влаги. Чтобы получить дружные и полноценные всходы необходимо иметь в верхнем слое почвы не менее 10 мм продуктивной влаги. По мере роста и развития растений их потребность в воде увеличивается (в фазу кущения зерновых – не менее 30 мм продуктивной влаги в слое почвы 0-20 см).

В годы исследований (табл. 33) в зернопаропропашном севообороте запа сы продуктивной влаги в фазу всходов яровых культур распределялись следу ющим образом: в сидеральном пару – 95,7 мм, на яровой пшенице по сидераль ному пару – 107,4 мм, в посевах кукурузы – 101,1, на яровой пшенице после ку курузы – 104,1 мм.

Таблица Запасы доступной растениям влаги в почве в течение вегетации сельскохозяйственных культур, мм (1999-2008 гг.) Слои почвы, см 0-30 0-50 0- Дата взятия образцов Культуры коло- коло- коло посев уборка посев уборка посев уборка шение шение шение Зернопаропропашной севооборот Горох + овёс 29,9 13,3 22,0 51,6 21,1 26,0 95,7 27,2 26, Яровая пшеница 33,2 6,3 8,9 55,8 10,8 12,4 107,4 17,8 16, Кукуруза 31,5 6,5 6,6 52,5 12,5 8,9 101,1 19,3 13, Яровая пшеница 31,3 7,0 9,3 53,7 12,0 13,0 104,1 23,8 17, Наибольшее количество влаги (до 70% потребности) согласно данным А.М.Алпатьева, 1969;

С.А.Вериго, 1963;

А.М.Белого, 1971 и др. расходуется в период вегетации – до колошения. Критическим периодом по влагообеспечен ности является период выхода в трубку-колошения. При недостатке влаги в этот период рост растений приостанавливается, нарушается развитие генера тивных органов, снижается резко урожай зерна.

При современном состоянии сельскохозяйственного производства даль нейшее развитие отрасли, наращивание объёмов и улучшение качества произ водимой продукции неразрывно связано с необходимостью постоянного кон троля за параметрами почвенного плодородия, поддержанием и регулировани ем агрофизических, физико-химических и агрохимических свойств почвы. В условиях недостаточного применения органических и минеральных удобрений при решении проблемы на первый план выступает использование самовозоб новляемых биологических средств интенсификации производства.

Анализируя ситуацию, А.Ю. Айдиев и В.И.Лазарев сформировали ос новные направления биологизации земледелия, однако мотивация этого разви тия в сельском хозяйстве западно-европейских стран и России различны. В первом случае основными задачами являются: получение экологически чистой продукции, снижение негативного влияния интенсивных технологий на окру жающую среду. В нашей стране этой причиной является резкое обострение экономической проблемы, недостаток финансирования хозяйств для приобре тения удобрений, пестицидов, горюче-смазочных материалов и других средств интенсификации. Поэтому сельхозтоваропроизводителей в настоящее время интересуют, прежде всего, технологии уменьшающие применение дорогостоя щих минеральных удобрений, основанные на высоком насыщении севооборо тов многолетними травами, сидеральными культурами, использовании бакте риальных биопрепаратов, соломы в качестве удобрений и других нетрадицион ных источников восполнения органического вещества в почве.

Поэтому, одной из задач наших исследований является изучение особен ностей формирования и динамики изменения элементов почвенного плодоро дия в севооборотах с различным насыщением их биологическими средствами.

Динамика питательных веществ в почве. Для повышения продуктив ности сельскохозяйственных культур необходимо мобилизовать потенциаль ные возможности растений в процессе формирования урожая. Одним из важ ных и регулируемых факторов в решении этой задачи является создание опти мальных условий минерального питания.

Содержание подвижных форм питательных веществ в почве подвержено значительным колебаниям во времени, которые обусловлены потреблением их растениями, внесением удобрений, почвенным плодородием, биологизацией земледелия, осадками и другими факторами (табл. 34).

В начальный период роста и развития растений ведущая роль в мине ральном питании для большинства культур принадлежит фосфору. Ко времени полных всходов содержание подвижного фосфора в слое почвы 0-40 см по экс тенсивному фону (без применения удобрений) составило 200-213 мг/кг. Не смотря на потребление этого элемента растениями содержание его в почве в те чение вегетации (до уборки урожаев) поддерживается на довольно высоком уровне и характеризуется как повышенное и высокое – 195-208 мг/кг почвы.

Таблица Динамика подвижных форм питательных веществ под культурами зернопаропропашного севооборота в слое 0-40 см, мг/кг почвы (1999-2008 гг.) NО3 Р2О5 К2 О Уровни интен сивности ис- Дата взятия образцов пользования коло- коло- коло посев уборка посев уборка посев уборка пашни шение шение шение Пар сидеральный (горох + овёс) Контроль 18,1 8,9 21,0 212 197 208 167 140 Минимальный 21,2 15,9 40,2 220 219 214 170 157 Средний 25,9 17,2 50,0 234 218 232 177 152 Интенсивный 31,0 18,6 60,6 239 220 241 194 162 Яровая пшеница Контроль 27,0 10,2 11,5 213 226 198 153 151 Минимальный 31,6 11,2 13,4 215 225 200 163 151 Средний 44,7 14,8 18,2 228 240 211 187 181 Интенсивный 55,6 23,0 25,6 238 254 227 189 181 Кукуруза Контроль 28,0 21,7 12,0 211 216 196 173 144 Минимальный 30,2 15,3 14,4 212 237 195 176 156 Средний 40,1 18,2 20,3 214 240 211 185 176 Интенсивный 57,3 29,3 27,2 230 228 227 198 197 Яровая пшеница Контроль 25,6 8,3 11,0 200 222 195 160 182 Минимальный 28,3 8,3 13,0 206 235 201 161 179 Средний 39,5 9,0 15,6 215 240 204 168 180 Интенсивный 48,5 13,3 25,0 229 249 220 183 184 В первые периоды вегетации (до кущения-трубкования) в связи с незна чительным потреблением растениями азота и высоким уровнем минерализации гумуса содержание его в почве возрастает.

Применение удобрений увеличивало содержание подвижных форм эле ментов питания в почве. Внесение средних, рекомендованных научными учре ждениями Поволжья доз азота, фосфора и калия повышало количество нитрат ного азота в период всходов на 7,8-17,7 мг/кг, подвижного фосфора – 3-22 и обменного калия – 8-34 мг/кг почвы. С увеличением доз удобрений происходи ло дальнейшее повышение содержания подвижных форм элементов питания в корнеобитаемом слое почвы.

Наибольшее потребление азота происходило в период интенсивного нарастания вегетативной массы (до фазы колошения).

В сидеральном пару через месяц (после запашки зеленой массы) на кон трольном варианте содержание нитратов в почве снизилось по сравнению с ве сенними наблюдениями с 18,1 до 8,9 мг/кг, ко времени уборки зерновых воз росло до 21,0 мг/кг. На удобренных фонах к этому времени наблюдалось накопление нитратного азота в почве до 40,2-60,6 мг/кг.

Минимальное количество нитратов отмечено в период максимального накопления биомассы (колошение).

Аналогичная зависимость при формировании питательного режима про сматривалась и по содержанию в почве подвижного фосфора и обменного ка лия.

Анализируя послойное содержание фосфора и калия, необходимо отме тить более высокое содержание их в слое 0-20 см в связи со слабой миграцией по почвенному профилю.

Влияние удобрений на структуру урожая в зернопаропропашном сево обороте с сидеральным паром. Регулируя водный и пищевой режимы почвы сельхозтоваропроизводитель создаёт условия для формирования более продук тивных растений, уменьшает или увеличивает количество растений на единице площади, их выживаемость в течение вегетации (табл. 35).

Из предшественников наиболее эффективным было выращивание яровой пшеницы по сидеральному пару. Применение минеральных удобрений по это му фону позволило сформировать хорошо развитые и устойчивые к неблаго приятным условиям растения. Это дало возможность более рационально ис пользовать дефицитную, ограничивающую уровень урожаев, влагу из осенне зимних запасов почвы и выпадающие в течение вегетации осадки. В годы ис следований расход влаги на создание 1 т зерна при внесении удобрений сни жался по сравнению с контролем на 16,7% и составил 1212 м3/т.

Таблица Структура урожая зерновых культур в зернопаропропашном севообороте с сидеральным паром (1999-2008 гг.) Коли Масса Кустистость Уровни интенсив- Высота Длина чество зерна в Выход ности использова- расте- коло- зерен в колосе, зерна,% продук ния пашни ний, см са, см коло общая г тивная се, шт.

Яровая пшеница по сидеральному пару Контроль 76,4 1,7 1,6 6,3 16,8 0,62 Минимальный 78,1 1,8 1,7 6,6 17,5 0,67 Средний 81,2 1,9 1,8 6,9 18,8 0,70 Интенсивный 81,1 2,0 1,9 6,8 19,2 0,71 Яровая пшеница по кукурузе Контроль 75,4 1,4 1,3 6,2 19,7 0,65 Минимальный 78,2 1,4 1,3 6,4 21,3 0,70 Средний 79,8 1,5 1,4 6,9 21,9 0,73 Интенсивный 82,4 1,5 1,4 6,9 23,8 0,74 В опытах при этом отмечено более раннее появление всходов, более дли тельное функционирование зелёной листовой поверхности, что способствовало большему накоплению растениями биологической массы.

Различия в условиях жизнедеятельности яровой пшеницы оказывают ре шающее влияние на структуру, а через неё и на величину урожая. В опытах от мечена дифференциация показателей в зависимости от предшественника, уров ней применения удобрений и способов внесения.

Применение минеральных удобрений по сидеральному пару позволило увеличить высоту растений яровой пшеницы с 76,4 до 81,2 см, длину колоса – с 6,3 до 6,9 см, общую кустистость – с 1,7 до 2,0 побега.

При возделывании яровой пшеницы после кукурузы удобрение улучшило эти показатели структуры урожая соответственно с 75,4 до 82,4 см, с 6,2 до 6,9 см и общую кустистость – на 0,1 побега.

Из элементов структуры урожая наибольшее влияние на продуктивность яровой пшеницы оказали продуктивная кустистость, количество и масса зерна в колосе, масса 1000 зёрен.

В годы исследований удобрение яровой пшеницы увеличило количество колосоносных стеблей на 1 растении на 0,1-0,3, позволило сформировать в каждом колосе дополнительно 0,7-4,1 зёрен.

За счёт лучшего развития листовой поверхности и интенсивной работы листового аппарата растения сформировали более крупное зерно.

Масса 1000 зёрен несущественно различалась по вариантам опыта и со ставила 32,4-34,7 и 36,9-38,3 г.

Минеральные удобрения улучшили показатели структуры урожая яровой пшеницы: на фоне средних (стартовых) доз удобрений количество зёрен в ко лосе возросло на 2,0 шт. (с 16,8 до 18,8), а масса зерна в колосе на 0,08 г (с 0, до 0,70 г), на интенсивном фоне – количество зерен увеличилось на 2,4 шт. (с 16,8 до 19,2 шт.), масса зерна в колосе на 0,09 г (с 0,62 до 0,71 г).

Выход зерна из общей биомассы составил 0,45-0,48% и имеет тенденцию к снижению при внесении минеральных удобрений.

Влияние удобрений и сидерального пара на урожайность культур се вооборота. Обобщающим показателем эффективности приёмов воспроизвод ства плодородия почв является урожайность сельскохозяйственных культур, которая определяется комплексом факторов, оказывающих влияние на рост и развитие растений.

Проведёнными в различных регионах исследованиями по изучению про дуктивности способов и доз применения удобрений установлено, что системы применения удобрений должны быть конкретизированы применительно к скла дывающимся погодным условиям, влагообеспеченности, культурам и специа лизации севооборотов.

По данным НИИСХ Юго-Востока в Поволжье, (М.П. Чуб, И.Д. Медведев, Э.С. Гюрова, 1998;

В.В. Пронько, 1994) наиболее эффективным является внесе ние удобрений под основную обработку почвы, что обеспечивает наиболее вы сокую продуктивность и оплату питательных веществ почвы и удобрений. При этом более высокие прибавки получены при минимальной основной обработке почвы, а оплата питательных веществ – в севообороте с использованием биоло гических приёмов воспроизводства почвенного плодородия.

При отсутствии достаточных материальных средств в хозяйствах наибо лее целесообразным с экономической точки зрения является применение мине ральных удобрений в качестве подкормки сельскохозяйственных культур в те чение вегетации.

Одновременно с этим многие учёные доказали целесообразность сочета ния биологических приёмов воспроизводства почвенного плодородия с приме нением дифференцированных, под определённый уровень урожаев, доз мине ральных удобрений.

В наших исследованиях лучшие результаты получены также при сочета нии биологических и техногенных способов и средств воспроизводства почвен ного плодородия и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

При этом последействие сидератов проявлялось в течение трёх, последующих после заделки в почву горохо-овсяной биомассы, лет.

Урожайные данные приведены в таблице 36.

В изучаемом севообороте в качестве сидеральной культуры высевалась горохо-овсяная смесь. Урожайность зелёной массы в среднем за 10 лет по вари антам опыта составила 149,5-191,9 ц/га.

На посевах яровой пшеницы по сидеральному пару урожайность зерна на контроле получена на уровне 15,8 ц/га. На среднем и интенсивном фонах мине рального питания продуктивность культуры достоверно превысила контроль на 4,2-5,1 ц/га (на 26,5-32,2%) Таблица Влияние минеральных удобрений на урожай культур зернопаропропашного севооборота с сидеральным паром (1999-2008 гг.) Годы Среднее Уровни Куль примене- При туры ния удоб- 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 ц/га бавка рений ц/га Без удоб 14,3 18,1 17,1 16,5 28,3 14,5 15,5 12,2 12,9 8,9 15,8 рений Яровая пшеница Мини 15,6 18,6 20,5 18,6 31,8 15,3 17,9 18,5 15,0 10,1 18,2 2, мальный Средний 16,4 20,3 22,5 22,8 32,3 15,7 20,1 21,0 17,9 11,6 20,0 4, Интен 16,8 21,7 23,6 24,6 31,4 178 21,8 21,6 17,6 11,7 20,9 5, сивный НСР05, 1,5 2,1 1,7 1,4 2,4 1,4 2,8 1,3 1,5 0,8 - ц/га Без удоб 371 341 175 185 415 354 284 287 299 240 295,1 рений Мини 422 388 204 194 451 378 330 317 338 264 328,6 33, мальный Кукуруза Средний 478 402 224 212 482 418 373 339 352 282 356,2 61, Интен 467 408 242 226 498 468 381 365 380 300 373,5 78, сивный НСР05, 64,0 13,8 11,5 14,9 17,4 33,5 43,6 35,6 48,8 32,3 - ц/га Без удоб 13,4 19,2 16,2 17,1 24,6 15,3 13,2 8,2 12,2 6,7 14,6 рений Яровая пшеница Мини 14,6 20,0 17,9 18,5 25,5 16,3 15,3 8,9 13,6 7,7 15,8 1, мальный Средний 14,8 22,4 19,4 20,4 31,3 19,6 16,2 10,2 15,5 9,7 18,0 3, Интен 16,1 22,4 20,4 20,5 31,3 19,8 16,8 10,5 17,4 10,5 18,6 4, сивный НСР05, 0,9 2,4 1,9 1,8 2,5 2,4 3,0 1,6 1,6 1,3 - ц/га Вторая после сидерального пара культура – кукуруза, наиболее высокие урожаи (373,5 ц/га) сформировала при внесении удобрений, рассчитанных под урожай на уровне биоклиматического потенциала. Прирост урожая зелёной массы при этом составил 78,4 ц/га (26,5%).

Размещённая по кукурузе яровая пшеница, вследствие высокого выноса элементов питания предшественником, снизила урожай на 1,2-2,6 ц/га, чем по горохо-овсяной смеси. Прибавки урожаев на среднем и расчётном фонах соста вили 3,4-4,0 ц/га (23,2-27,9%).

Анализ урожайности сельскохозяйственных культур, проведённый по ро тациям севооборота, свидетельствует о значительном влиянии на продуктив ность пашни средообразующих факторов за период исследований. В течение первой ротации, протекающей на фоне нарастания солнечной активности и вы падении средних для Поволжья осадков продуктивность каждого гектара сево оборотной площади возрастала с 14,4 ц/га КЕ (зернопаровой севооборот) до 18,4 ц/га КЕ (зернопаропропашной севооборот).

Использование в севообороте сидеральных культур повышало эффектив ность минеральных удобрений. Прибавки урожаев от удобрений возросли с 0,7 2,6 ц/га (зернопаровой севооборот) до 1,6-3,8 ц/га (зернопаропропашной сево оборот с сидеральным паром).

Отмечено значительное повышение продуктивности культур севооборота при прохождении второй ротации севооборота, что очевидно связано с пиком солнечной активности и благоприятными условиями произрастания. Одновре менно с этим резко возросла эффективность минеральных удобрений по срав нению с первой ротацией севооборота. Прирост урожаев в сравнении с первой ротацией возрос на 23,4-29,7%.

Вследствие засухи 2005 и 2006 гг. резко снизилась продуктивность куль тур при прохождении третьей ротации севооборота.

Наибольшая продуктивность получена при интенсивном использовании пашни – внесении удобрений, рассчитанных на получение урожаев на уровне биоклиматического потенциала. При минимальном уровне интенсивности ис пользовании пашни прирост урожаев по сравнению с контролем оказался невы соким и составил 2,5 ц/га.

При среднем и интенсивном уровнях использования пашни получены близкие по величине урожаи. Среднегодовая продуктивность пашни по этим фонам в годы исследований составила 26,4 и 27,5 ц/га.

Близкие результаты были получены и при расчётах окупаемости пита тельных веществ удобрений при внесении средних и повышенных доз мине ральных удобрений.

Наибольшая величина оплаты питательных веществ удобрений урожаем отмечена на минимальном уровне – 11,1 кг/кг д.в. удобрений.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 8 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.