Geum.ru
Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по сельскому хозяйству  

На правах рукописи

ЧЕБОТАРЁВ

Николай Тихонович

УДОБРЕНИЯ И НЕТРАДИЦИОННОЕ АГРОХИМИЧЕСКОЕ

СЫРЬЁ КАК ФАКТОРЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ

АГРОЦЕНОЗОВ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРО-ВОСТОКА

Специальность 06.01.04 Ц Агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

Москва 2007

       Работа выполнена: в ГНУ Научно-исследовательский и проектно-технологический институт АПК Республики Коми Россельхозакадемии, институте биологии Коми Н - УРО РАН и Коми филиале ФГОУ ВПО Вятская государственная сельскохозяйственная академия.

Научный консультант:                доктор сельскохозяйственных наук

                                                       Лобода Борис Павлович

Официальные оппоненты:        доктор сельскохозяйственных наук,

                                                       профессор, член-корреспондент РАСХН

                                                       Завалин  Алексей Анатольевич

                                                       доктор сельскохозяйственных наук

                                                       Конончук Вадим Витальевич

                                                       доктор сельскохозяйственных наук

                                                       Курганова Елена Васильевна

Ведущая организация:                Всероссийский научно-исследователь-

                       ский институт агрохимии им. Д.Н. Пря-

               нишникова

       Защита диссертации состоится л ___ ___________ 2007 г. в ___ часов на заседании диссертационного совета Д 006.049.01 при Научно-исследовательском институте сельского хозяйства Центральных районов Нечернозёмной зоны.

       Отзывы направлять в 2-х экземплярах по адресу: 143026, Московская область, Одинцовский район, п. Немчиновка-1, ул. Калинина, дом 1.

       С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИСХ ЦРНЗ.

       Автореферат разослан л ____ _____________ 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,                                        А.С. Мерзликин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

       

Актуальность проблемы. Повышение продуктивности агроценозов Европейского Северо-Востока требует неотложного решения вопросов сохранения и повышения плодородия почв, сокращения материальных и энергетических затрат на производство сельскохозяйственной продукции. Для этого региона характерны прохладное и короткое лето, поздние весенние и ранние осенние заморозки, что ослабляет рост растений и снижает потребление питательных веществ. Преобладающие здесь подзолистые и дерново-подзолистые почвы характеризуются очень низким естественным плодородием и при резком сокращении объемов применения удобрений и мелиорантов подвергаются деградационным процессам, которые сопровождаются снижением содержания гумуса, питательных веществ и ухудшением физико-химических свойств. Для широкого воспроизводства продуктивности агроценозов требуется разработка и освоение эффективных систем удобрений сельскохозяйственных культур, обеспечивающих рациональное использование материальных ресурсов и возмещение в почву элементов питания и органического вещества. Наряду с использованием дорогостоящих удобрений и мелиорантов, важным резервом воспроизводства плодородия почв и источником элементов питания для растений является сравнительно дешевое местное агрохимическое сырьё Ч доломиты, фосфориты и цеолиты, запасы которых в этом регионе России весьма значительны, а изученность их эффективности применения в земледелии крайне недостаточная.

       Вышеизложенное обусловливает актуальность исследований данной проблемы в условиях сильно выраженного дефицита баланса питательных веществ и недостаточной изученностью этого вопроса на Северо-Востоке Европейской части России.

       Цель и задачи исследований. Цель работы состоит в изучении взаимодействия агрогенных и природных факторов, оценке значимости основных агрохимических параметров плодородия для развития более продуктивного и устойчивого земледелия с использованием удобрений, извести и местных агроруд.

       В задачи исследований входило:

       Ч оценить изменение агрохимических параметров плодородия почв по результатам агрохимического обследования за период 1966-2004 гг. в условиях различного уровня применения агрохимических средств;

       Ч определить баланс элементов питания в пахотных почвах и выявить потребность в удобрениях и мелиорантах для восполнения дефицита питательных веществ в почвах;

       Ч установить степень загрязнения почв тяжелыми металлами и радионуклидами ;

       Ч изучить влияние длительного применения удобрений, извести и агроруд на воспроизводство плодородия и продуктивности дерново-подзолистых почв;

       Ч установить оптимальные агрохимические параметры плодородия дерново-подзолистых почв и обосновать дозы удобрений, обеспечивающие формирование урожаев на уровне биоклиматического потенциала региона;

       Ч разработать приемы оптимизации гумусового состояния дерново-подзолистых почв в условиях экологизации земледелия и воспроизводства плодородия почв;

       Ч дать энергетическую, экономическую и экологическую оценку применения агрохимических средств в агроценозах.

       Научная новизна работы. Впервые по материалам агрохимического обследования почв Республики Коми за 38-летний период дана комплексная оценка значимости основных показателей их плодородия для развития более продуктивного и устойчивого земледелия в регионе. Определены степень загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами и накопление их сельскохозяйственными культурами в зависимости от кислотности почв, содержания гумуса и обеспеченности элементами минерального питания. Впервые на дерново-подзолистых почвах, относящихся к очень холодному подтипу сезоннопромерзающего типа Европейского Северо-Востока, в условиях короткого периода активных температур выявлены свойства дерново-подзолистых почв и режимы минерального питания растений в реальных условиях северного земледелия. Установлено влияние длительного применения удобрений, извести и местных агроруд на воспроизводство плодородия и продуктивность дерново-подзолистых почв. Рассчитан баланс гумуса в кормовом севообороте и длительном внесении минеральных удобрений по различным фонам извести и возделывании многолетних трав. Дана энергетическая, экономическая и экологическая оценка применения удобрений, извести и агроруд в агроценозах.

       Установлены оптимальные параметры основных показателей агрохимических и агрофизических свойств почвы и определены экономически целесообразные способы их регулирования. Изучено влияние разных систем удобрений на продуктивность агроценозов, их качество и экологическую безопасность продукции. Впервые установлено, что анальцимсодержащая порода (АП, цеолит) является не только источником зольных элементов питания растений, но и активным сорбентом биофильных элементов, особенно аммиачного азота и калия. Положительный эффект от внесения цеолита получен на легких почвах с низкой емкостью поглощения. Выявлена высокая эффективность доломитов и фосфоритов при удобрении однолетних трав. Органические и минеральные удобрения и местные агроруды снижали реакцию почвенной среды, увеличивали содержание гумуса и элементов минерального питания, улучшали физические свойства и продуктивность пахотных почв.

       Защищаемые положения:

       Ч комплексное применение органических и минеральных удобрений, известковых материалов и агроруд является непременным условием развития более продуктивного и устойчивого земледелия на бедных дерново-подзолистых почвах Севера;

       Ч обоснование прогнозирования бездефицитного баланса гумуса в агроценозах и приёмов повышения эффективности удобрений и мелиорантов в регионе;

       Ч длительное применение органических и минеральных удобрений, извести и местного минерального сырья на слабо- и среднеокультуренных почвах в кормовом севообороте является наиболее эффективным приёмом повышения продуктивности дерново-подзолистых почв.

       Практическая значимость и реализация результатов исследований. На основании многолетних комплексных исследований на дерново-подзолистых и подзолистых почвах рекомендованы перспективные кормовые севообороты, оптимальные дозы удобрений, извести и местных агроруд Ч доломитов, цеолитов, фосфоритов для использования в сельскохозяйственном производстве, особенно на легких почвах с низкой емкостью поглощения. Разработаны агроэкологические подходы к оптимизации воспроизводства плодородия и продуктивности дерново-подзолистых почв в регионе. Впервые предложены эффективные дозы и сроки применения торфонавозного компоста и извести с применением минеральных удобрений в дозах по выносу элементов питания планируемым урожаем. Такие системы применения удобрений позволяют создать бездефицитный баланс органического вещества в пахотных дерново-подзолистых почвах, повысить эффективность и экологическую безопасность применения агрохимических средств.

       Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на Международных, Российских и Республиканских конференциях и совещаниях: Проблемы антропогенного почвообразования (Москва, 1997, 1998); Растительные ресурсы и биотехнология в агропромышленном комплексе (Владикавказ, 1998, 1999); Развитие агропромышленного комплекса в зонах рискованного земледелия (Новокузнецк, 1998, 1999); Эколого-популяционный анализ кормовых растений естественной флоры, интродукция и использование (Сыктывкар, 1999); Совершенствование методологии исследований фосфатного режима почв (Москва, 1999); III съезде Докучаевского общества почвоведов (Москва, 2000); Всероссийском совещании Географической сети опытов с удобрениями (Москва, 2001); Актуальные проблемы земледелия на современном этапе развития сельского хозяйства (Пенза, 2004); Агроэкологические функции органического вещества почв и использование органических удобрений и биоресурсов в ландшафтном земледелии (Владимир, 2004).

       Публикации. По результатам исследований опубликовано 42 работы, в том числе 1 учебное пособие (в соавторстве) и 14 научных статей в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.

       Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, изложена на страницах машинописного текста, содержит 100 таблиц, 6 рисунков и 14 приложений. Список литературы включает 478 источников, в том числе 43 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЙ

       Почвенно-климатические ресурсы. Район исследований расположен в северо-восточной части Русской платформы в Онего-Двинской провинции среднетаежных дерново-подзолистых и подзолистых почв. Почвообразующие породы Ч покровные и моренные суглинки. Климат территории Ч умеренно-континентальный, умеренно-холодный. По данным метеостанции Сыктывкар в крайне холодные или теплые годы среднегодовая температура воздуха может отклонятся от среднемноголетней величины (+0,4С), колеблясь от -2С до +2,5С.

       Дерново-подзолистые почвы средней тайги по температурному режиму относятся к очень холодному подтипу сезонно промерзающего типа и характеризуются коротким периодом активных температур, небольшими тепловыми ресурсами. Благоприятные для начала вегетации растений температурные условия в слое 0-20 см наступают во второй половине июня, иногда в начале июля и сохраняются в течение 3-4 месяцев. Сумма температур выше 10С составляет 1454, мощность зоны активных температур в редкие годы достигает 70-80 см, чаще всего варьирует в интервале 40-55 см. Поэтому максимум микронаселения и биологической активности приходится на верхние почвенные горизонты. Пониженные температуры препятствуют также и глубокому проникновению в почву корней растений.

       Валовой химический состав освоенных дерново-подзолистых почв указывает на наличие подзолообразовательного процесса. Обезъиливание верхней части профиля объясняется в основном процессами разрушения и выноса ила. Облегченная толща относительно обогащена SiO2 и обеднена R2O3, CaO, MgO. В то же время в кислых и ненасыщенных основаниями горизонтах отмечается слабое биогенное накопление железа, кальция, магния, калия, фосфора, азота. Состав гумуса Ч фульватный, фракции, связанные с кальцием, отсутствуют, гумус отличается высокой подвижностью. С подзолообразованием связаны такие свойства, как низкая емкость поглощения, ненасыщенность поглощающего комплекса основаниями, обусловленность обменной кислотности алюминием.

Методика проведения полевых и лабораторных исследований

Исследования проводили на следующих стационарных опытах в ОПХ Северное  ГНУ НИПТИ АПК Республики Коми Россельхозакадемии:

       Опыт по заданию 06.02.01. Провести исследования по комплексному применению удобрений в кормовом севообороте и воспроизводству плодородия среднеподзолистых почв северной части Евро-Северо-Востока России. Опыт в 2002 году внесен в Реестр аттестатов длительных опытов с удобрениями и др. агрохимическими средствами РФ. Исследования  проводятся с 1978 года в шестипольном, кормовом севообороте со следующим чередованием культур: картофель; однолетние с подсевом многолетних злаковых трав; многолетние злаковые травы 1 г.п.; многолетние злаковые травы 2 г.п.; однолетние травы; картофель.

       Исследования проводились в стационарном опыте в 1978-2004 г.г. на дерново-подзолистой легкосуглинистой среднеокультуренной почве.

       Перед закладкой опыта агрохимические показатели пахотного слоя почвы (0-20 см) были следующими: содержание гумуса Ч 2,1-2,5%, Нr Ч 3,1-4,2, S Ч 10,3-15,5 мг-экв./100 г почвы, рHKCl Ч 4,8-5,5, V Ч 75-80%, содержание подвижного фосфора (Р2О5) по Кирсанову Ч 184-227 и обменного калия (К2О) Ч 146-190 мг/кг почвы. Схема опыта: без удобрений (контроль); NPK; ТНК 40 т/га; ТНК 40 т/га + NPK; ТНК 80 т/га; ТНК 80 т/га + NPK. Сорта возделываемых культур в кормовом севообороте: картофель Приекульский ранний, Невский; горох Казанский, Уладовский; овес - Горизонт, Нарым; тимофеевка луговая - Северодвинская 18, овсяница луговая Ц Цилемская. Органические удобрения вносили в форме торфонавозного компоста (ТНК), агрохимические показатели которого были следующими: рНKCl Ч 7,3-7,5; сухое вещество Ч 28-30%, зольность Ч 20-22%, содержание общего азота Ч 0,52-0,60 %; общего фосфора Ч 0,50-0,56; общего калия Ч 0,42-0,48%. Для восполнения выноса элементов питания растений ежегодные дозы минеральных удобрений составили (кг/га д.в.): под картофель Ч N60P30K180; горохоовсяную смесь Ч N40P32K116; и многолетние злаковые травы Ч N40P32K108. Для расчета доз минеральных удобрений по культурам севооборота применяли общепринятые коэффициенты использования питательных веществ из удобрений (в %): азот Ч 50, фосфор Ч 20, калий Ч 60; из почвы: азот Ч 20, фосфор Ч 5, калий Ч 20%.

       Планируемая урожайность зеленой массы горохоовсяной смеси Ч 200, многолетних трав Ч 150, картофеля Ч 150 ц/га. Площадь опытной делянки 200 м2, повторность опыта 4-кратная. Учет урожая Ч сплошной, поделяночный.

       Опыт по заданию 09.01.01. Провести исследования по изучению влияния извести и минеральных удобрений на почвенно-растительную систему. Этот длительный опыт проводится с 1983 года на дерново-подзолистой среднесуглинистой слабоокультуренной почве, в 2006 году он внесен в Реестр аттестатов длительных опытов с удобрениями и др. агрохимическими средствами РФ. Перед закладкой опыта агрохимические показатели почвы были следующими: гумус Ч 1,1-1,8%; рHKCl Ч 3,9-4,4; Нr Ч 5,0-7,1 мг-экв./100 г почвы; Р2О5 Ч 40-82 и К2О Ч 66-100 мг/кг почвы.

       Схема опыта: без удобрений (контроль); известь 1,0 г.к.; известь 2,0 г.к.; NPK; известь 1,0 г.к. + NPK; известь 2,0 г.к. + NPK.

       В опыте возделывалась бобово-злаковая травосмесь (клевер луговой Трио, тимофеевка луговая Северодвинская, ежа сборная Хлыновская). Учет урожая Ч сплошной, поделяночный. Площадь делянки Ч 50 м2, повторность опыта Ч 4-кратная. Известь в опыте вносили в 1983 году, в последующие годы изучали ее последействие. Минеральные удобрения применяли ежегодно в дозах по выносу NPK на планируемый урожай зеленой массы (150 ц/га). Доза удобрений составляла N60P75K75.

       В качестве объектов изучения были местные агроруды Тиманского месторождения: анальцимсодержащая порода (АП, цеолит), доломиты и фосфориты. Агроруды не обогащались. Перед внесением в почву их измельчали путем размола на механической мельнице (доломиты, фосфориты) и гидратационным способом (АП). В результате получали доломитовую и фосфоритную муку, отвечающую требованиями ГОСТ. Глыбистую анальцимсодержащую породу измельчали в крошку, представленную на 80% агрономически ценными фракциями. Содержание анальцима в измельченной породе достигало 30%. Химический состав валового элементного состава изучаемых агроруд показал, что доломитовая мука содержит 52% Ca и Mg или 99% в форме карбонатов кальция и магния, что существенно превышает нижнюю границу их содержания по ГОСТ (85%, сорт 2). Агроруды по содержанию тяжёлых металлов и радионуклидов безопасны. Фосфоритная мука из местного сырья содержит более 26% P2O5, что также превышает нижнюю границу содержания подвижного фосфора по ГОСТ. При этом часть фосфора, растворимая в 0,2Н НСl достигает 31% от валового количества (табл. 1).

       Для выявления эффективности местных агроруд на полевые культуры в 1994-2000 г.г. в совхозе Пригородный Сыктывдинского района Республики Коми проведено 5 полевых опытов:

       1. Изучить эффективность доломитовой муки на плодородие и продуктивность дерново-подзолистой среднесуглинистой новоосвоенной почвы. Перед закладкой опыта агрохимические показатели были следующими: гумус Ч 2,06%, рHKCl Ч 4,0, Р2О5 Ч 30,0, К2О Ч 79,0 мг/кг почвы, СаО Ч 4,1, MgО Ч 2,4 мг-экв./100 г почвы. Схема опыта: без удобрений (контроль); ДМ 2,5 т/га; ДМ 5 т/га; N60P60K60; ДМ 2,5 т/га + N60P60K60; ДМ 5 т/га + N60P60K60.

       2. Определить влияние анальцимсодержащей породы (АП - цеолит) на свойства дерново-подзолистой суглинистой новоосвоенной почвы и её продуктивность. Агрохимические показатели почвы были следующими: гумус Ч 2,12%, рHKCl Ч 4,3, Р2О5 Ч 28,2, К2О Ч 110,2 мг/кг почвы, СаО Ч 4,1 и MgО Ч 1,47 мг-экв./100 г почвы. Схема опыта: без удобрений (контроль); АП 5 т/га; АП 10 т/га; N60; АП 5 т/га + N60; АП 10 т/га + N60.

       В этих опытах агроруды и минеральные удобрения вносили в 1994 году, а с 1995 года изучали их последействие Ч без удобрений и с ежегодным внесением NPK: в опыте с доломитовой мукой Ч N60P60K60; с АП (цеолитом) Ч N60.

       3. Полевой модельный опыт Провести исследования по изучению влияния фосфоритной муки на почвенно-растительную систему. Опыт проводился на дерново-подзолистой среднесуглинистой слабоокультуренной почве, которая характеризовалась следующими агрохимическими показателями: гумус Ч 2,04%, рHKCl Ч 4,9, Р2О5 Ч 35,6, К2О Ч 82,2 мг/кг почвы, СаО Ч 2,8 и MgО Ч 1,4 мг-экв./100 г почвы. Схема опыта: без удобрений (контроль); фосмука 266 кг/га д. в. Площадь опытной делянки 10 м2, повторность опыта Ч 4-кратная.

       4. Полевой модельный опыт Определить эффективность анальцимсодержащей породы (АП, цеолит) на плодородие и продуктивность подзолистой песчаной новоосвоенной почвы. Перед закладкой опыта агрохимические показатели были следующими: гумус Ч 1,25%, рHKCl Ч 5,36, Р2О5 Ч 36,2, К2О Ч 49,2 мг/кг почвы, СаО Ч 2,3 и MgО Ч 3,2 мг-экв./100 г почвы. Схема опыта: без удобрений (контроль); АП 20 т/га; N60P60K60; АП 20 т/га + N60P60K60. Площадь опытной делянки 10 м2, повторность опыта Ч 4-кратная.

       5. Полевые модельные опыты по изучению перемещения питательных веществ в почве из очага удобрений размещали на делянках длиной 10 м и шириной 1 м. Очаг из агроруд в виде сплошной ленты шириной 1 см, помещали на глубину пахотного горизонта. На различном удалении от очага удобрений изучали изменение агрохимических свойств почвы, нитрогенозную активность, дыхание почвы. Опыты проводили на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в различных условиях микрорельефа, окультуренности и гидроморфизма.

       Дерново-подзолистая среднесуглинистая слабоокультуренная почва полевого модельного опыта:

       а) микроповышение: гумус Ч 2,02%, рHKCl Ч 4,8, Р2О5 Ч 140,0, К2О Ч 152,0 мг/кг почвы, СаО Ч 4,9, MgО Ч 3,2 мг-экв./100 г почвы;

       б) микроповышение: гумус Ч 1,28%, рHKCl Ч 4,18, Р2О5 Ч 92,0, К2О Ч 22,0 мг/кг почвы, СаО Ч 2,6, MgО Ч 1,5 мг-экв./100 г почвы;

       в) временно переувлажнённая почва: гумус Ч 1,21%, рHKCl Ч 4,3, Р2О5 Ч 15, К2О Ч 52,0 мг/кг почвы, СаО Ч 0,8, MgО Ч 0,4 мг-экв./100 г почвы.

Таблица 1

Валовое содержание основных элементов питания и токсичных

веществ в удобрениях из местных агроруд Республики Коми

Элементы

Доломитовая мука (ДМ)

Фосфоритная мука (Рф)

Анальцимсодержащая порода (АП, цеолит)

ПДК в почве

Макроэлементы, % на абсолютно сухую массу

SiO2

Ч

28,9

62,9

Ч

Al2O3

Ч

5,3

19,7

Ч

Fe2O3

0,2

3,1

8,9

Ч

CaO

30,4

27,8

0,7

Ч

MgO

21,7

1,0

1,2

Ч

K2O

0,8

1,6

2,4

Ч

Na2O

0,1

4,2

3,9

Ч

P2O5

0,0

26,6

0,2

Ч

Микроэлементы и тяжелые металлы, мг/кг вещества

Pb

1,2

6,3

58,0

32,0

Cd

0,2

0,1

0,1

3,0

Zn

13,1

53,4

82,0

100,0

Mn

53,5

1450,0

1174,0

1500,0

Co

2,7

4,3

3,2

15,0

Ni

4,8

31,8

18,6

85,0

Cu

4,3

2,1

2,2

55,0

Cr

3,6

3,6

4,2

6,0

Радионуклиды, бк/кг

Cs 137

28,4

< 12,0

< 4,5

451*

K 40

102,6

< 1,4

< 519,6

751*

Th 232

21,8

< 9,6

28,4

54*

Ra 226

74,3

150,0

9,3

148*

       * Кларк в земной коре

       Во всех опытах с местными агрорудами возделывали горохоовсяную смесь (горох Уладовский, овёс Горизонт). Скашивали зеленую массу в фазе молочно-восковой спелости овса. Учёт урожая Ч сплошной, поделяночный. Минеральные удобрения в опытах вносили в форме аммиачной селитры, двойного суперфосфата и хлористого калия.

       В работе использовали следующие методы анализов:

       в почве: гумус Ч ГОСТ 26213-91, общий азот Ч ГОСТ 26107-84, гидролитическая кислотность Ч ГОСТ 26212-91, сумма поглощенных оснований Ч ГОСТ 27821-88, РН в солевой вытяжке Ч ГОСТ 26483-85, подвижный фосфор и обменный калий Ч ГОСТ 26207-91, валовой анализ биофильных элементов в почве и удобрениях Ч абсорбционным и ренгенофлюоресцентным (VRA-33) методами, содержание тяжелых металлов в почве и с.-х. продукции Ч атомно-абсорционным методом, кальций и магний Ч комплекснометрически, лабильные формы гумуса Ч по схеме Пономаревой-Плотниковой (1982), гранулометрический состав почвы Ч по Качинскому (1986), объемная и удельная масса почвы Ч по методике кафедры земледелия ТСХА (С.А. Воробьев и др., 1971), наименьшая влагоемкость Ч методом заливки площадок, влажность устойчивого завядания (ВЗ) методом проростков по Долгову (1978), разложение клетчатки в почве Ч по методике И.С. Вострова и А.Н. Петровой (1969), индуцированное дыхание почвы Ч респирометрическим методом (Панников, Мирчинк, 1985), потенциальная активность азотфиксации почв по методике З.И. Егорова (1984); актуальная в почвах и симбиотическая у растений гороха в сосудах фиксированной емкости;

       в растениях: азот общий Ч фотоколометрическим методом, сырая клетчатка Ч по Геннебергу и Штоману (1969), сырая зола Ч сухим озолением в муфельной печи, фосфор Ч по Курмису (1974) ванадомолибдатным методом, калий Ч на пламенном фотометре после сухого озоления, кальций Ч трилонометрически, кормовые единицы, БЭВ, сырой протеин Ч расчетным методом, нитратный азот Ч ионоселективным методом, азот и углерод Ч методом газовой хроматографии. Урожайные данные, результаты анализов почв и растений обработаны методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1985). Учет объемов пожнивно-корневых остатков растений и расчет их количества проводили по методике А.М. Лыкова (1982). Наблюдения и исследования в опытах проводили по следующим методикам: Агрохимические методы исследования почв., М., Наука, 1985; Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М., 1965; Методика опытов на сенокосах и пастбищах ВНИИК, М. Ч 1971.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ДИНАМИКА АГРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПАХОТНЫХ

ПОЧВ В РАЗЛИЧНЫЕ ПЕРИОДЫ ХИМИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

РЕСПУБЛИКИ КОМИ

       По результатам почвенного обследования пашни  на 1.01.2004 года (67,6 тыс. га), площади дерново-подзолистых почв составляют 61,3 тыс. га или 90,7% от всей площади пашни Республики Коми, остальные 6,3 тыс. га (9,3%) пашни - почвы гидроморфные (аллювиальные дерновые кислые - 5%, болотные низинные торфяные - 0,94% и др.) (Классификация Е почв, 1977).

По результатам почвенного обследования почв пашни (67,6 тыс. га), площади дерново-подзолистых почв составляют 60,8 тыс. га или 91% от всей площади пашни Республики Коми.

       По уровню химизации за 38 лет в регионе выделяется четыре периода: начало химизации (1966-1970 гг.), интенсивная химизация (1971-1993 гг.), спад химизации (1994-1997 гг.), низкий уровень химизации (1998-2004 гг.). В начальный период химизации в республике ежегодно известковалось около 9 тысяч га (табл. 2).

       В дальнейшем была достигнута определенная цикличность, от половинных доз известковых материалов перешли к внесению полных доз, и к 1990 году ежегодные объемы известкования достигли 20 тысяч га. В начале 70-х годов стали проводиться работы по фосфоритованию почв. За период с 1971-1993 гг. в регионе было профосфоритовано около 100 тыс. га, в последние годы объемы фосфоритования упали до 2,5 тыс. га.

       В начале периода химизации объемы внесения минеральных удобрений составляли 78 кг/га д.в., в период интенсивной химизации они возросли до 153 кг/га д.в., начиная с начала 90-х годов объемы использования минеральных удобрений снижались и в 1994-1997 гг. их количество составило 46 кг/га д.в., а в настоящее время Ч лишь 21 кг/га д.в. Одновременно уменьшались объемы использования органических удобрений, что привело к падению продуктивности пашни и урожайности сельскохозяйственных культур. Так, если среднегодовая урожайность картофеля в 1971-1993 гг. составляла 144 ц/га, то к началу 2000-х годов она снизилась до 126 ц/га. Продуктивность пашни за тот же период снизилась с 14,4 до 8,3 ц/га з. е.

       Содержание гумуса в почвах. Гумусовое состояние почв пашни оценивали по результатам агрохимического обследования земель республики. Установлено, что преобладающая часть пахотных почв имеет низкое содержание органического вещества, что в условиях Севера определяет низкое содержание минерального азота в почвах.

Таблица 2

Изменение показателей плодородия почв, применения удобрений

и агромелиорантов и продуктивности пашни Республики Коми

в различные периоды химизации земледелия за 38 лет

Показатель

Начало химизации (1966-1970 гг.)

Интенсивная химизация (1971-1993 гг.)

Спад химизации (1994-1997 гг.)

Низкий уровень химизации (1998-2004 гг.)

Кислотность почвы

Средневзвешенная величина PHKCl

4,8

5,3

5,0

4,8

Всего кислых почв, %

86,0

76,6

71,5

75,5

в т.ч. сильно- и среднекислых, %

51,6

32,9

25,9

29,0

Нейтральных и близких

к нейтральным

14,0

23,4

28,5

24,5

Подвижный фосфор

Средневзвешенная величина P2O5, мг/кг почвы

135

188

166

161

Площади с пониженным содержанием P2O5 мг/кг почвы (до 50 мг/кг), %

24,9

13,8

13,4

12,6

С средним и высоким содержанием P2O5 мг/кг почвы (>50 мг/кг), %

75,1

86,2

86,6

87,4

Обменный калий

Средневзвешенная величина K2O, мг/кг почвы

158

169

156

143

Площади с пониженным содержанием K2O (до 80 мг/кг), %

23,9

23,7

36,7

40,7

С средним и высоким содержанием K2O (> 80 мг/кг), %

76,1

76,3

63,3

59,3

Гумус

Средневзвешенное содержание

гумуса, %

Ч

Ч

2,10

1,87

Среднегодовое применение средств химизации

Известкование почв, тыс. га

9,1

18,9

3,6

2,8

Фосфоритование, тыс. га

Ч

11,7

3,3

2,5

Внесение минеральных

удобрений (NPK), кг/га д.в.

78

153

46

21

Внесение органических

удобрений, т/га

11

16

8

6

Среднегодовая продуктивность пашни

Урожайность картофеля, ц/га

134

144

130

126

Продуктивность пашни,

ц/га зерновых единиц

10,1

14,4

9,9

8,3

Рис. 1. Изменение содержание гумуса в пахотных почвах Республики Коми, % от обследованной площади.

       В 1994 году содержание гумуса в почвах пашни было низким, и доля таких почв составляла 89%. Площадь же с высоким содержанием гумуса составила менее одного процента (рис. 1). Агрохимическое обследование почв пашни показало, что на 1.01.2004 года площади почв с низким содержанием гумуса в пахотных почвах увеличились (на 7%), вследствие снижения объемов внесения органических удобрений и поступления растительных остатков в почву.

       Реакция почвенной среды. Данные агрохимического обследования пахотных земель в период начала химизации (1966-1970 гг.) свидетельствуют о том, что количество почв с кислой реакцией среды составляло 86%, близких к нейтральным и нейтральных Ч 14%, средневзвешенная величина рНKCl равнялась 4,8.

       В период интенсивной химизации (1971-1993 гг.) средневзвешенный показатель рН составил 5,3; площади кислых почв снизились до 76,6%, доля нейтральных и близких к нейтральным почвам возросли до 23,4%. Снижение кислотности почв произошло в связи с повышением объемов известкования (до 18,9 тыс. га ежегодно), фосфоритования (11,7 тыс. га) и внесения повышенных доз органических удобрений (16 т/га). В последующие годы объемы применения средств химизации резко снижались и к 2004 году количество кислых почв сохранилось на прежнем уровне.

       Такой режим почвенной кислотности можно было бы признать удовлетворительным, рассчитывая на приемлемый уровень плодородия и в дальнейшем полагаясь на последействие высоких доз извести, внесенных в течение 10 и более лет. Вместе с тем малые масштабы известкования в последние годы не дают основания для такого оптимизма и реальная необходимость требует резкого повышения объемов известкования, фосфоритования и внесения органических удобрений.

       Фосфатный режим почв. За период с 1966 по 2004 г.г. средневзвешенное содержание подвижных форм фосфатов в почвах возросло от 135 до 161 мг/кг, а доля пахотных земель с повышенной и высокой обеспеченностью этим элементом питания (более 50 мг/кг) увеличилась с 75 до 87%. В период начала химизации (1966-1970 г.г.) низкообеспеченных фосфором почв (< 50 мг/кг) было 25% а высокообеспеченных Ч 75%. В период интенсивной химизации средневзвешенная величина подвижных фосфатов увеличилась от 132 до 188 мг/кг. Доля низкообеспеченных почв снизились до 14%, а почв с высоким содержанием фосфора стало больше на 11% (86,2%). В последующие периоды (1993-2004 г.г.) содержание подвижных фосфатов в почве стабилизировалось, средневзвешенная величина P2O5 была в пределах 160-166 мг/кг. Доля почв с низким содержанием фосфора Ч 13-14% и с высоким содержанием Ч 86-87%, что объясняется длительным последействием ранее внесённых фосфорных удобрений.

       Калийный режим почв. За период с 1966 по 2004 г.г. средневзвешенный показатель обменного калия заметно снизился со 158 до 143 мг/кг. За период с 1966 по 1993 гг. почв с пониженным содержанием калия было около 24%, а с высоким его содержанием Ч 76%. В последующие годы (1994-2004) в связи с резким снижением объемов внесения калийных удобрений (8-15 кг/га д.в.) доля почв с пониженным содержанием калия увеличивалась и к 2004 году их площади составили 40,7%, что практически в два раза больше, чем за период 1966-1993 гг. Это указывает на сильное снижение содержания калия в почвах за последние 10 лет.

       Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах. Обеспеченность почв микроэлементами в значительной мере зависит от степени их окультуренности, в частности, от содержания гумуса и реакции почвенной среды. Так, с увеличением содержания органического вещества возрастает содержание бора и меди. На кислых почвах содержание доступного для растений бора и меди возрастает, а на известкованных и нейтральных Ч снижается.

       По данным агрохимического обследования по состоянию на 1.01. 2004 года следует, что почвы пашни достаточно высоко обеспечены медью (89%), среднеобеспечены бором (43%), марганцем (43,8%), слабообеспечены серой (86,4%) и цинком (36,1%). В целом для повышения урожайности сельскохозяйственных культур на почвах республики необходимо вносить борные, медь и цинксодержащих удобрения. Тяжёлыми металлами и радионуклидами почвы республики не загрязнены.

В последние годы в почвах пашни наблюдается отрицательный баланс основных элементов питания: азота - 1,7 кг/га, фосфора - 4,7 и калия - 29,2 кг/га. Расчеты показали, что для восполнения выноса питательных веществ и повышения содержания органического вещества почв пашни ежегодно необходимо вносить в почву 15 тыс. т д.в. минеральных удобрений, в т.ч.: - 6, Р2О5 - 4 и К2О - 5 тыс. т. Повысить объемы применения органических удобрений до 10 - 15 т/га пашни.

ВОСПРОИЗВОДСТВО ПЛОДОРОДИЯ И ПРОДУКТИВНОСТИ

ПАХОТНЫХ ПОЧВ В АГРОЦЕНОЗАХ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ УДОБРЕНИЙ

Изменение физико-химических свойств почв при применении удобрений

и мелиорантов

Важнейшее значение в воспроизводстве почвенного плодородия принадлежит органическим удобрениям, которые в сочетании с минеральными и другими агрохимическими средствами, оказывают многостороннее положительное действие на все важнейшие агрономические показатели и функции почв.

       Длительное применение (27 лет) органических и минеральных удобрений в кормовом севообороте (табл. 3) оказало достоверное влияние на изменение основных агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы. Наиболее значительным было увеличение содержания гумуса при использовании одних органических удобрений (на 0,1-0,6%) и совместного внесения органических и минеральных удобрений (на 0,7-0,8%) в сравнении с исходным его содержанием. При внесении одних минеральных удобрений содержание гумуса в почве за период исследований не изменилось и его количество осталось на прежнем уровне (2,5%). Это указывает, что источником накопления углерода в почве при внесении NPK являются только корневые и пожнивные остатки возделываемых культур, которых явно недостаточно для расширенного воспроизводства органического вещества почвы.

       Однако, важным результатом наших исследований является то, что в варианте без применения удобрений в течение практически 30 лет удалось сохранить исходное содержание гумуса (2,1%) и достаточно высокую продуктивность (2,6 т/га сухого вещества) кормовых культур за счет поступления в почву растительных остатков (15 т/га сухого вещества), в первую очередь  многолетних трав, их минерализации и гумификации под действием микроорганизмов.

Удобрения оказывали значительное влияние на обменную кислотность почв.  В вариантах с минеральными удобрениями и без них отмечено подкисление почвы (на 0,6-0,7 рНKCl) вследствие использования физиологически кислых удобрений, выноса и вымывания кальция и магния из почвы и замещение их ионами водорода.

Таблица 3

Влияние длительного применения удобрений в кормовом севообороте

на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы (0-20 см)

Вариант

Гумус, %

рНKCl

Hr

S

P2O5

K2O

мг-экв. на 100 г. почвы

мг/кг почвы

1978 г.

2004 г.

1978 г.

2004 г.

1978 г.

2004 г.

1978 г.

2004 г.

1978 г.

2004 г.

1978 г.

2004 г.

Без удобрений

(контроль)

2,1

2,1

5,5

4,8

3,1

3,9

10,3

11,1

223

205

146

87

NPK

2,5

2,5

5,4

4,8

3,4

4,0

14,8

10,0

201

589

156

215

ТНК 40 т/га

2,5

2,6

5,2

5,1

3,7

4,0

15,3

11,0

211

486

148

163

ТНК 40 т/га + NPK

2,1

2,9

4,8

5,3

4,2

4,3

13,3

10,0

184

541

181

216

ТНК 80 т/га

2,4

3,0

5,3

5,5

3,8

3,6

15,5

10,4

201

418

170

190

ТНК 80 т/га + NPK

2,3

3,0

5,3

5,7

3,6

3,5

13,2

10,1

227

385

190

232

Таблица 4

Изменение свойств дерново-подзолистой почвы под влиянием минеральных удобрений и извести (0-20 см)

Вариант

Гумус, %

рНKCl

Hr

S

P2O5

K2O

мг-экв. на 100 г. почвы

мг/кг почвы

1983 г.

2004 г.

1983 г.

2004 г.

1983 г.

2004 г.

1983 г.

2004 г.

1983 г.

2004 г.

1983 г.

2004 г.

Без удобрений

(контроль)

1,8

1,7

3,9

4,3

5,0

3,6

6,3

6,0

63

57

78

65

Известь 1 г.к.

1,6

1,8

4,0

5,0

6,6

2,7

7,1

7,5

48

75

66

51

Известь 2 г.к.

1,5

1,9

4,1

5,6

6,2

1,7

6,4

8,1

52

116

85

68

NPK

1,8

1,6

4,2

4,0

5,9

4,6

6,8

8,0

77

415

75

111

Известь 1 г.к. + NPK

1,4

1,8

4,4

4,6

7,1

3,5

6,5

7,9

81

486

90

148

Известь 2 г.к. + NPK

1,3

2,0

4,3

5,0

5,9

1,8

7,0

8,2

59

489

100

179

Применение органических удобрений и их совместное использование с минеральными способствовало снижению обменной кислотности (на 0,1 - 0,5 ед. рН) за счет внесения значительного количества катионов кальция и магния с торфонавозным компостом и их действием на ППК. Установлено значительное повышение содержания подвижных форм фосфора и калия от вносимых удобрений. Наиболее высокое содержание этих элементов обнаружены в почве, на которой ежегодно вносились минеральные удобрения (повышение на 388 и 59 мг/кг почвы). В вариантах с органическими удобрениями количество фосфора и калия увеличилось на 220 - 270 и 15 - 20 мг/кг почвы соответственно. Существенное повышение содержание биофильных элементов отмечено при совместном использовании ТНК и NРК (Р2О5 на 160 - 360 и К2О на 35 - 40 мг/кг) за счет минерализации ТНК и растительных остатков сельскохозяйственных культур. Минерализация органического вещества проходила более интенсивно, так как минеральный азот является питательной средой для различных групп  микроорганизмов, что позволило ускорить переход элементов питания в доступную для растений форму.

       Длительное использование (22 года) минеральных удобрений, рассчитанных по выносу элементов минерального питания урожаем многолетних трав, по двум фонам извести (1,0 и 2,0 г.к.) оказало эффективное воздействие на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы (табл. 4).

Известь, внесенная в почву, способствовала переводу трудноусвоямых форм элементов питания растений в легкодоступные, снижала кислотность почвы за счет поступления в ППК катионов кальция и магния, замене ими ионов водорода и алюминия, тем самым создавала оптимальные условия для питания растений. Повышение урожайности культур способствовала росту объемов растительных остатков, их гумификации и минерализации, повышению содержания органического вещества и элементов питания растений в почве.

Наиболее существенным было увеличение содержания гумуса в вариантах с известью (на 0,2-0,4%) и с минеральными удобрениями, внесенными по фону извести (на 0,4-0,7%). В вариантах с одними минеральными удобрениями и без удобрений отмечено некоторое снижение содержания гумуса (0,1-0,2%), что объясняется подкислением почвы этих вариантов (0,4-0,8 ед. рН) за счет внесения физиологически кислых минеральных удобрений и видимо некоторому замедлению процессов гумификации растительных остатков.        

Без применения удобрений (контроль) в почвах отмечалось значительное снижение содержания элементов питания. Наиболее существенное повышение содержания подвижных фосфатов и обменного калия было в вариантах с минеральными удобрениями (P2O5 Ч 338, K2O Ч 36 мг/кг) и применения их на фоне извести (P2O5 Ч 405-430, K2O Ч 58-79 мг/кг).

       Исследования в кормовом севообороте показали, что удобрения активизируют микробиологические процессы в почве. Так, за два месяца разложение целлюлозы под однолетними травами в вариантах совместного внесения NPK и ТНК составило 30-42%, под многолетними травами Ч 24-28%, картофелем 32-45%, тогда как в контроле эти показатели составляли 23, 18 и 21% соответственно. Применение NPK по фону извести усиливало микробиологические процессы в почве и повышало интенсивность разрушения целлюлозы на 45-58% при 25% на контроле. ТНК и его совместное внесение с NРК снижали объемную массу на 0,1 - 0,4 и удельную массу на 0,2 - 0,5 г/см3 соответственно. В вариантах с NРК и без удобрений физические свойства почвы практически не изменялись. Подобные явления, в меньшей степени, наблюдались в опыте с известкованием.

Содержание, групповой и фракционный состав

и баланс органического вещества

в дерново-подзолистых почвах

Содержание гумуса в пахотном слое дерново-подзолистых почв составляет от 30 до 60 т/га. В исследованиях в кормовом севообороте установлено, что количество растительных остатков при совместном внесении удобрений составило в среднем за одну ротацию севооборота (6 лет) 18,3-19,5 т/га, в варианте с минеральными удобрениями Ч 17,4 т/га, без удобрений Ч 15 т/га сухого вещества. Химический состав растительных остатков однолетних трав был следующим: N Ч 0,45-0,55%; P2O5 Ч 0,30-0,40%; K2O Ч 1,10-1,44%; C Ч 18,45-23,0%; многолетних трав: N Ч 0,6-1,4%; P2O5 Ч 0,35-0,83%; K2O Ч 2,28-2,80%; C Ч 11,64-26,0%; картофеля: N Ч 1,80-2,30%; P2O5 Ч 0,80-0,85%; K2O Ч 1,12-1,88%; C Ч 20,9-25,74%. Отношение углерода к азоту (C : N) в растительных остатках было: в однолетних травах - 40 : 1; в многолетних травах Ч 17 : 1 и картофелю Ч 10 : 1.

       В опыте с применением минеральных удобрений по двум фонам извести на слабоокультуренной дерново-подзолистой почве увеличение содержания гумуса и элементов питания в почве происходило за счет растительных остатков многолетних трав. Их поступление в среднем за год составило: в контроле Ч 2,1 т/га, в известкованных почвахЧ 2,9-3,5 т/га, при применении минеральных удобрений по фону извести Ч 4,4-4,6 т/га за год. Химический состав растительных остатков был следующим: N Ч 1,46-1,61%; P2O5 Ч 0,56-0,75%; K2O Ч 1,53-2,15%; C Ч 32,8-35,9%. Отношение углерода к азоту (C : N) Ч 22 : 1.

Многолетнее применение органических и минеральных удобрений различно сказалось на групповом и фракционном составе гумуса. Применение ТНК и совместное внесение ТНК и NРК способствовало повышению содержания в составе гумуса фракций гуминовых кислот и снижению фракций фульвокислот. Существенно повысилась наиболее ценная фракция гуминовых кислот - ГК-2 (с 2,8 до 9,3%), связанная с кальцием и магнием в пахотном горизонте. Незначительно увеличилась фракция ГК-1, связанная с несиликатными формами полуторных окислов, не способная удерживать кальций и имеющая по мнению Пономаревой и Плотниковой (1980), кислую среду и ограниченное биостимулирующее влияние на рост растений. Практически без изменений осталась фракция ГК-3, которая связана с изменением механического состава почв. Значительно снизилась (с 3,6 до 1,2%) наиболее агрессивная фракция ФК-1а, соотношение углерода гуминовых и фульвокислот расширилось до 1,1 -  1,4, тогда как в контроле и минеральном фоне оно было 0,9 - 1,0. Произошел сдвиг в гуматную сторону, что указывает на повышение качества гумуса. В соответствии с классификацией Д.С. Орлова (1985) гумус из гуматно-фульватного (до 1,0) перешел в фульватно-гуматный тип (1 - 2).

Использование NРК по фону извести показало незначительное изменение фракционного состава гумуса. Отмечено небольшое повышение фракций ГК-2 и ГК-3 и снижение наиболее агрессивной фракции ФК-1а. Применение извести и совместное применение мелиоранта совместно с NРК способствовало переходу гумуса из фульватного (соотношение Сгк:Сфк - до 0,5) в гуматно-фульватный тип (0,5-1,0). В вариантах без удобрений и минеральном фоне тип гумуса остался прежним - фульватным.

По качеству гумус при внесении органических удобрений и совместном внесении ТНК и NРК был значительно выше, чем в опыте с известкованием, что определялось недостаточными объемами внесения в почву органического вещества (навоз, торф, помет и др.) и его трансформации.

       В результате длительных исследований установлено, что перед закладкой опыта (кормовой севооборот, 1978 г.) в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве содержание гумуса составило 2,1-2,5%, запасы гумуса Ч 54,6-65,0 т/га (табл. 5). Через 27 лет (2004 г.) содержание органического вещества повысилось до 2,5-3,0% (65,0-78 т/га). При ежегодной минерализации гумуса (0,95 т/га), его накопление из растительных остатков и ТНК в вариантах с ТНК (40 и 80 т/га) составило 1,05-1,55 т/га, в вариантах совместного применения NPK и органических удобрений оно возросло прежде всего за счет увеличения объемов и гумификации растительных остатков до 1,65-1,75 т/га. Наибольший положительный баланс гумуса получен при внесении NPK по фону ТНК (+0,70-0,80 т/га), органическому фону Ч 0,12-0,60 т/га. На контроле и минеральном фоне накопление в почве органического вещества не происходило (табл. 5).

Таблица 5

Баланс гумуса в дерново-подзолистой почве при длительном

применении удобрений в кормовом севообороте, в среднем за год, т/га

Вариант

1978 г.

2004 г.

Ежегодная минерализация гумуса

Накопление гумуса из растительных остатков и ТНК

Ежегодный баланс гумуса

%

т/га

%

т/га

Без удобрений

(контроль)

2,1

54,6

2,1

54,6

0,95

0,95

0,0

NPK

2,5

65,0

2,5

65,0

0,95

0,95

0,0

ТНК 40 т/га

2,5

65,0

2,6

67,6

0,95

1,05

+0,12

ТНК 40 т/га + NPK

2,1

54,6

2,9

75,4

0,95

1,75

+0,80

ТНК 80 т/га

2,4

62,4

3,0

78,0

0,95

1,55

+0,60

ТНК 80 т/га + NPK

2,3

59,8

3,0

78,0

0,95

1,65

+0,70

       Применение NPK на известкованной почве при возделывании многолетних травосмесей повысило содержание гумуса в дерново-подзолистой суглинистой почве с 1,3-1,8 (1978 г.) до 1,7-2,0% (2004 г.), что составляет 33,8-46,8 и 44,2-52,0 т/га соответственно. Ежегодная минерализация гумуса составляла 0,65 т/га, а накопление гумуса из растительных остатков Ч 0,53-1,48 т/га (табл. 6).

       Наибольшее увеличение содержания гумуса отмечалось в вариантах применения NPK по фону извести Ч 0,89-1,48 т/га и при известковании Ч 0,24-0,47 т/га. Ежегодный положительный баланс гумуса получен в вариантах совместного использования NPK и извести (+0,24-0,83 т/га) и внесения мелиоранта (+0,24-0,47). В вариантах с NPK и без удобрений баланс гумуса был отрицательным (-0,12-0,24 т/га), что говорит о недостаточных объемах поступления органического вещества в почву. При этом минерализация гумуса превышала его накопление из растительных остатков многолетних трав.

Таблица 6

Баланс гумуса в дерново-подзолистой почве при известковании и длительном применении минеральных удобрений, в среднем за год, т/га

Вариант

1983 г.

2004 г.

Ежегодная минерализация гумуса

Накопление гумуса из растительных остатков

Ежегодный баланс гумуса

%

т/га

%

т/га

Без удобрений

(контроль)

1,8

46,8

1,7

44,2

0,65

0,53

-0,12

Известь 1 г.к.

1,6

41,6

1,8

46,8

0,65

0,89

+0,24

Известь 2 г.к.

1,5

39,0

1,9

49,4

0,65

1,12

+0,47

NPK

1,8

46,8

1,6

41,6

0,65

0,41

-0,24

Известь 1 г.к. + NPK

1,4

36,4

1,8

46,8

0,65

0,89

+0,24

Известь 2 г.к. + NPK

1,3

33,8

2,0

52,0

0,65

1,48

+0,83

               Результаты исследований позволяют утверждать, что повышение содержания гумуса в почвах кормового севооборота происходит, прежде всего, за счет увеличения количества растительных остатков. Наиболее оптимальной системой удобрений было совместное применение органических и минеральных удобрений. При этом повышается содержание гумуса в почве и улучшается его качественный состав.

Эффективность длительного применения удобрений и баланс элементов минерального питания в почве

Длительные исследования, проведенные на среднеокультуренной и слабоокультуренной дерново-подзолистых почвах в кормовом севообороте и многолетних травах показали высокую эффективность средств химизации (табл. 7). В длительном опыте в кормовом севообороте, установлено, что наибольшие прибавки урожая сухого вещества получены при совместном применении органических и минеральных удобрений и составили 1,8-2,0 т/га. Наибольший энергетический коэффициент (Кээ) получен в варианте с минеральным фоном и составил 4,0 ед., тогда как по другим вариантам опыта он был равен 1,6-2,6. Оплата удобрений урожаем  наиболее  значительная  была в варианте ТНК 40 т/га (9,0 кг продукции на 1 кг д.в. удобрений), по остальным вариантам Ч около 7,0 кг.        

Таблица 7

Эффективность применения средств химизации и баланс элементов питания

Вариант

Прибавка сухого вещества, т/га к.е.

Оплата 1 кг д.в. в кг к.е

Энергетический коэффициент

Баланс (в среднем за 1 год, кг/га)

N

P2O5

K2O

поступление

расход

баланс,

интенсивность, %

поступление

расход

баланс,

интенсивность, %

поступление

расход

баланс,

интенсивность, %

В кормовом севообороте

Без удобрений

(контроль)




3,6


30,0


40,7


-10,7


74


10,0


16,9


-6,9


59


32,0


67,0


-35,0


48

NPK

1,4

6,9

4,0

94,8

71,8

23,0

132

50,0

27,9

22,1

179

166,0

118,0

48,0

141

ТНК 40 т/га

0,5

9,0

2,2

71,6

52,5

19,1

136

38,5

21,3

17,2

181

108,8

88,7

20,1

123

ТНК 40 т/га + NPK

1,8

7,3

2,6

121,4

80,2

41,2

151

74,0

31,0

43,0

239

186,0

131,8

54,2

141

ТНК 80 т/га

0,8

7,3

1,6

98,3

60,2

38,1

163

61,0

24,7

36,3

247

193,9

103,9

90,0

187

ТНК 80 т/га + NPK

2,0

6,5

1,9

160,2

85,2

75,0

188

97,4

33,1

64,3

294

209,4

144,1

65,3

145

В опыте с известкованием

Без удобрений

(контроль)




3,2


26,7


37,2


-10,5


72


14,5


17,0


-2,5


69


35,2


43,4


-8,2


81

NPK

2,2

6,5

3,8

89,2

71,0

18,2

126

101,5

32,3

69,2

314

13,2

102,2

11,0

111

Известь 1 г.к.

0,6

4,8

29,0

51,3

-22,3

56

29,0

21,7

7,3

134

38,2

54,5

-16,3

73

Известь 2 г.к.

0,7

4,4

31,3

53,0

-21,7

59

31,3

22,1

9,2

142

41,3

56,6

-15,3

73

Известь 1 г.к.

+ NPK


1,9


10,5


3,9


89,0


86,3


2,7


103


106,5


38,4


68,1


277


151,5


115,3


36,2


131

Известь 2 г.к.

+ NPK


3,5


11,0


3,7


99,0


94,0


5,0


105


105,2


54,2


51,0


194


148,4


120,7


27,7


123

       Результаты показывают, что без применения удобрений в почве создается отрицательный баланс азота, фосфора и калия (-11, -7, -35 кг/га). По всем остальным вариантам опыта отмечен положительный баланс элементов питания растений. По азоту он составлял 19-75, по фосфору Ч 17-64 и калию Ч 20-90 кг/га, что повышало плодородие почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур. Интенсивность баланса была высокой и составляла по азоту 132-188%, фосфору Ч 181-294 и калию 123-187%.

       Исследования, проведенные на фоне известкования позволили получить высокие прибавки урожая многолетних трав (1,9-3,5 т/га), а при применении одних минеральных удобрений 2,2 т/га. От известкования прибавки урожая составляли 0,6-0,7 т/га. Самые высокие энергетические коэффициенты отмечены на фонах известкования Ч 4,4-4,8 и при внесении NPK по фону извести Ч 3,7-3,9. Наибольшая оплата удобрений урожаем трав получена при внесении NPK по известкованным почвам Ч 10,5-11,0 кг (табл. 7).

       Результаты исследований показали, что в варианте без применения удобрений в почвах региона установлен отрицательный баланс элементов питания растений (азота -10; фосфора -2,5 и калия -8 кг/га). Отрицательный баланс азота и калия определялся также при известковании без внесения минеральных удобрений (азота - 22 и калия  - 15-16 кг/га). По фосфору баланс был положительный.

       Высокая интенсивность баланса отмечалась в вариантах совместного использования NPK на фоне извести: по азоту Ч 103-105%, фосфору Ч 194-277% и калию Ч 123-131%.

       

Влияние известкования и удобрений на продуктивность и качество сельскохозяйственных культур

Внесение органических и минеральных удобрений в кормовом севообороте способствовали значительному увеличению урожайности сельскохозяйственных культур (табл. 8). Так, сбор сухой массы клубней картофеля, в среднем за одну ротацию севооборота, составил 4,8-5,8 т/га и превышал контроль на 0,7 - 1,7 т/га или 17-42%. Наибольшая продуктивность по сухому веществу получена при совместном внесении органических и минеральных удобрений (5,4-5,8 т/га) (r = 0,99, Р < 0,01), что превышало вариант без удобрений на 1,3 - 1,7 т/га или 32-42% и вариант с NPK на 17%. Органические удобрения в дозах 40 и 80 т/га повышали урожай картофеля менее значительно, чем их совместное внесение с минеральными удобрениями. Продуктивность клубней составляла 4,6-4,9 т/га сухого вещества, что превышало контроль на  0,5 - 0,8 т/га или 12-20% и тесно коррелировала с дозами удобрений (r = 0,85, Р < 0,01).

Урожайность однолетних трав возрастала при повышении доз ТНК с 40 до 80 т/га и составила 6,9-7,6 т/га, т.е. на 19-31% выше контроля (r = 0,85, Р < 0,01). Весьма эффективным было совместное использование ТНК и полного минерального удобрения. При этом получена наибольшая урожайность однолетних трав (8,5-8,7 т/га) (r = 0,63, Р < 0,01), что превышало контроль на 2,7 - 2,9 т/га (47-50%).

       Применение органических удобрений под многолетние злаковые травосмеси позволило повысить урожайность до 7,4-8,3 т/га (r = 0,99, Р<0,01), что выше контроля на 1,5 - 2,4 т/га или 25-41%. Совместное использование ТНК и NPK повышало сбор сухого вещества до 12,5-13,3 т/га (r = 0,99, Р < 0,01), что на 112-125% выше контроля и на 9-16% больше варианта с NPK.

       С повышением количества вносимых удобрений, содержание сухого вещества в клубнях картофеля снижалось на 1-2%. Содержание азота, протеина и фосфора в клубнях картофеля по вариантам опыта изменялись незначительно. Отмечена тенденция к повышению содержания калия и кальция с увеличением доз удобрений (табл. 8). Содержание крахмала составило 12-13% и приближалось к его оптимальному содержанию. Содержание нитратов низкое 40-80 мг/кг при ПДК 250 мг/кг.

       Содержание сухого вещества в однолетних травах составляло 18-20, фосфора Ч 0,62-0,75, кальция Ч 0,52-0,58% и практически не отличалось от количества этих элементов в травах, выращенных без применения удобрений. С повышением доз удобрений содержание азота, протеина и калия в однолетних травах увеличивалось и наиболее значительно при совместном использовании ТНК и NPK (табл. 8). Так, содержание азота было 2,3, протеина 14,4 и калия 3,2-3,4%, тогда как эти показатели в травах контроля равнялись 1,9; 11,9 и 2,4% соответственно. Количество нитратов в однолетних травах составляло 40-100 мг/кг, что значительно ниже ПДК.

       В многолетних злаковых травах содержание сухого вещества, фосфора и кальция по вариантам опыта изменялось незначительно и было в пределах ошибки аналитических определений. Количество азота, протеина и калия в травах повышалось с увеличением доз удобрений. Содержание элементов значительно увеличилось при совместном внесении удобрений: азота на 0,3-0,4; протеина Ч на 2,0-2,5; калия Ч на 0,2-0,4%. Количество нитратов было в пределах ПДК.

       Применение минеральных удобрений на известкованных почвах (1 и 2 г.к.) повышало урожайность многолетних травосмесей на 2,8-2,9 т/га (табл. 9).

Таблица 8

Влияние удобрений на продуктивность кормового севооборота

и химический состав сельскохозяйственных культур,

% на сухое вещество (в среднем за одну ротацию)

Вариант

Урожайность сухого

вещества  на контроле, прибавки по вариантам

Сухое

вещество, %

Азот

Протеин

Фосфор

Калий

Кальций

Крахмал

Нитраты, мг/кг

сырой массы

Картофель

Без удобрений

(контроль)

4,1


19,4


1,4


8,8


0,75


3,1


0,08


13,1


39

NPK

0,7

18,1

1,4

8,8

0,73

3,4

0,12

12,8

75

ТНК 40 т/га

0,5

18,2

1,4

8,8

0,75

3,5

0,11

13,0

50

ТНК 40 т/га + NPK

1,3

17,3

1,5

9,4

0,75

3,7

0,11

12,5

78

ТНК 80 т/га

0,8

17,5

1,4

8,8

0,78

3,6

0,10

12,6

65

ТНК 80 т/га + NPK

1,7

17,1

1,5

9,4

0,80

3,7

0,1

12,3

80

HCР05, т/га

0,48









Однолетние травы

Без удобрений

(контроль)

5,8

20,6

1,9

11,9

0,62

2,4

0,52

42

NPK

2,0

19,0

2,3

14,4

0,73

3,3

0,59

78

ТНК 40 т/га

1,1

19,4

2,1

13,1

0,69

2,9

0,52

45

ТНК 40 т/га + NPK

2,9

18,2

2,3

14,4

0,73

3,2

0,58

82

ТНК 80 т/га

1,8

20,2

2,1

13,1

0,75

3,2

0,57

49

ТНК 80 т/га + NPK

2,7

18,4

2,3

14,4

0,71

3,4

0,58

98

HCР05, т/га

0,72








Многолетние травы

Без удобрений

(контроль)


5,9


26,5


1,3


8,1


0,59


2,3


0,62



79

NPK

5,6

26,2

1,6

10,0

0,66

2,5

0,67

97

ТНК 40 т/га

1,5

26,4

1,4

8,8

0,62

2,3

0,68

88

ТНК 40 т/га + NPK

6,6

25,9

1,6

10,0

0,66

2,5

0,67

108

ТНК 80 т/га

2,4

27,1

1,6

10,0

0,64

2,4

0,70

96

ТНК 80 т/га + NPK

7,4

26,0

1,7

10,6

0,69

2,7

0,69

127

HCР05 т/га

0,88








Таблица 9

Влияние минеральных удобрений и извести на

урожайность и химический состав многолетних трав,

% на сухое вещество (в среднем за один год)

Вариант

Урожайность сухого

вещества на контроле, прибавки по вариантам

Сухое вещество, %

Азот

Протеин

Фосфор

Калий

Кальций

Нитраты, мг/кг

сырой массы

Без удобрений

(контроль)


2,6


23,5


1,76


11,01


0,78


2,06


0,66


86

Известь 1 г.к.

0,8

22,4

1,82

11,41

0,74

2,09

0,70

88

Известь 2 г.к.

1,0

21,1

1,78

11,0

0,78

1,96

0,72

94

NPK

1,7

20,7

1,96

12,25

0,90

2,75

0,69

145

Известь 1 г.к. + NPK

2,8

22,4

2,21

13,66

0,91

2,94

0,71

118

Известь 2 г.к. + NPK

2,9

22,0

1,98

12,18

0,93

2,80

0,72

134

HCР05 т/га

0,43








       Установлено, что известь в течение длительного периода (22 года) продолжала эффективно влиять на почву и урожайность многолетних трав. В вариантах с двумя дозами извести получена урожайность 3,4-3,6 т/га (r = 0,95, Р < 0,01), что превышало контроль на 0,8 - 1,0 т/га  или 31-38%. На минеральном фоне продуктивность многолетних трав составила 4,3 т/га, что на 65% выше контроля. Максимальная урожайность получена в вариантах с минеральными удобрениями, внесенными по фону извести Ч 5,4-5,5 т/га (r = 0,91, Р < 0,01), что на 107-111% превышало контроль и на 28% вариант с минеральными удобрениями.

       Химический анализ многолетних трав показал, что внесение NPK снижало содержание сухого вещества в продукции на 1,5-2,0%. Количество фосфора и калия повышалось, особенно в вариантах применения удобрений по фону извести и равнялось 0,91-0,93 и 2,80-2,94% соответственно, что на 16-18 и 8-10% превышало показатели контроля. По другим элементам питания существенных различий не отмечено. Содержание нитратов в сырой массе многолетних трав было значительно ниже ПДК (86-145 мг/кг, при ПДК 1000 мг/кг).

РОЛЬ МЕСТНЫХ АГРОРУД В ПОВЫШЕНИИ ПЛОДОРОДИЯ

ПОЧВ И ПРОДУКТИВНОСТИ АГРОЦЕНОЗОВ

Влияние местных доломитов на плодородие почвы и продуктивность кормовых культур

Результаты полевых опытов свидетельствуют, что ДМ улучшала агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы. За период исследований снизились все формы кислотности, увеличилось содержание гумуса и элементов питания в почве, что говорит о положительном влиянии ДМ на почвенный поглощающий комплекс, насыщении его кальцием и магнием, мобилизации труднодоступных форм биофильных элементов в легкоусвояемые для растений, что благоприятно сказалось на их продуктивности и активизации полезных микроорганизмов, а также улучшении физических свойств почвы (табл. 10).

Таблица 10

Действие доломитовой муки на агрохимические свойства

дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы (ср. 1994-2000 гг.)

Вариант

Гумус, %

рНсол

P2O5

K2O

CaO

MgO

мг/кг почвы

мг-экв./100 г. почвы

Исходная почва

2,06

4,00

30,0

79,0

4,1

1,04

Без удобрений

(контроль)


2,10


4,09


29,3


80,0


4,82


1,13

ДМ 2,5 т/га

2,76

4,30

36,6

100,9

5,37

1,30

ДМ 5,0 т/га

2,87

4,32

37,2

118,6

5,43

1,34

N60P60K60

2,80

4,42

32,9

139,2

6,10

1,08

ДМ 2,5 т/га + N60P60K60

2,75

4,41

32,0

137,8

7,92

1,47

ДМ 5,0 т/га + N60P60K60

2,84

4,49

33,2

125,2

7,67

1,65

       

Исследованиями установлено, что ДМ усиливает дыхание пахотного слоя почвы в 1,6-1,9 раза в год внесения и в 1,4 раза Ч в годы последействия, по сравнению с контролем. При внесении ДМ в почве отмечено усиление азотфиксации дерново-подзолистой почвы в 2-2,5 раза в сравнении с контролем. Установлено, что чем богаче агрофон и аэрация, тем выше азотфиксация почвы.

       Исследования показали, что ДМ существенно повышала урожайность горохоовсяной смеси и обладала длительным последействием. Однако наибольшие прибавки урожая получены от использования минеральных удобрений по фону ДМ при дополнительном внесении фоном N60P60K60 (табл. 11).

Таблица 11

Влияние доломитовой муки и удобрений на урожайность

однолетних трав на дерново-подзолистой почве (ср.1994-2000 гг.)

Вариант

Урожайность (ц/га) зеленной массы

без

фона NPK

прибавка, %

на фоне N60P60K60

прибавка,

%

прибавка от фона

%

Без удобрений

(контроль)

72,7

109,3

50,3

ДМ 2,5 т/га

84,4

16,1

129,4

18,4

53,3

ДМ 5,0 т/га

93,9

29,1

142,5

30,3

51,7

N60P60K60

106,5

46,5

141,7

29,6

33,0

ДМ 2,5 т/га + N60P60K60

121,0

66,4

157,1

43,8

29,8

ДМ 5,0 т/га + N60P60K60

130,7

79,8

173,9

59,1

33,0

HCР05 ц/га

10,4

15,0

       Доломитовая мука и особенно удобрения оказывали положительное действие на урожайность трав. В сочетании с NPK урожайность трав повышалась почти в 1,5 раза. ДМ в сочетании  с полным минеральным удобрением повышает продуктивность однолетних трав на 70%. В последействии положительный эффект ДМ отмечен лишь в вариантах, где её вносили совместно с NPK. От повышения дозы ДМ до 5 т/га урожайность горохо-овсяной смеси повышалась незначительно.

       Внесение в 1995-2000 г.г. дополнительного фона N60P60K60 значительно повысило урожайность фитомассы, особенно в варианте ДМ 5,0 т/га + NPK. Прибавка урожая в среднем за 7 лет составила 174 ц/га (r = 0,94, Р<0,01) зеленой массы или 59% к контролю (табл. 11).

       Применение фоном N60P60K60 показало, что даже на сильнокислых и бедных почвах урожайность горохо-овсяной смеси от внесения средних доз полного минерального удобрения повышалась наполовину (на 50%). Удвоенная доза удобрений (4, 5, 6 варианты) существенно не влияла на увеличение урожайности зеленой массы однолетних трав, в том числе и на известкованных доломитовой мукой почвах.

       Отмечалось, что ДМ и минеральные удобрения улучшали питательную ценность горохо-овсяной смеси. Содержание азота в вариантах с минеральными удобрениями и внесением  ДМ было 1,87-2,1%, в вариантах с ДМ Ч 1,76-1,96%, при содержании в контроле Ч 1,72%. Количество сухого вещества снижалось при внесении минеральных удобрений на 1,5-2,0%. Содержание нитратов было в пределах ПДК (600-900 мг/кг), кормовых единиц Ч 0,61-0,68 кг.

       При использовании ДМ наибольший энергетический коэффициент получен на минеральном фоне (1,8), в других вариантах он был 1,4-1,6. Самая высокая окупаемость агромелиоранта достигнута при внесении ДМ с NPK (34-36 ц/га на 1 т мелиоранта), по другим вариантам Ч 20-25 ц/га на 1 т.

Применение фосфоритной муки (Рф) для удобрения однолетних трав

В результате исследований установлено, что Рф, изготовленная из местных фосфоритов, содержала 26,6% Р2О5 и положительно влияла на свойства дерново-подзолистой почвы. Повышалось содержание гумуса на 0,3%, снижались все виды кислотности: рНKCl Ч на 0,5 единицы, Нr Ч 1,4 мг-экв./100 г почвы, повышалось содержание кальция и магния Ч на 2,6 и 0,8 мг-экв./100 г почвы. Количество подвижных форм фосфора и калия увеличивалось на 53,3 и 12,1 мг/кг почвы соответственно.

       Увеличение дыхания дерново-подзолистой почвы от применения Рф в определенной мере объясняется химическим составом фосмуки. В её состав входят соединения Ca3(PO4)2 и CaСO3. При внесении её в почву происходит увеличение содержания в почве растворимого кальция в 1,7 раза в сравнении с контролем и снижение кислотности с 5,2 до 5,7 ед. рН, что как правило, вызывает усиление дыхания почвы и благоприятно влияет на функционирование почвенных микроорганизмов.

       Установлено, что внесение 266 кг/га д.в. фосфоритной муки оказывает положительное действие на активность азотфиксаторов. Актуальная азотфиксация увеличивалась с 0,3 до 65 г N/га в сутки, потенциальная азотфиксация почвы на 19-53% в сравнении с контролем. В пересчете на один гектар это составило 0,13-0,23кг в сутки.

       Действие и последействие фосмуки положительно сказалось на урожайности однолетних трав. Продуктивность зеленой массы, в среднем за один год составляла 81 ц/га (r = 0,84, Р < 0,01), что превышало контроль на 18%. В год внесения Рф оказывала незначительное влияние на урожайность горохоовсяной смеси. Наибольшая эффективность отмечалась в последующие годы после внесения. На третий год наблюдалось небольшое снижение эффективности агроруды, на четвертый и последующие годы эффективность Рф снова возрастала (табл. 12).

       В наших исследованиях установлено положительное влияние фосмуки на химический состав растений. Содержание азота, фосфора, калия, кальция и магния повышалось при внесении Рф, количество сухого вещества изменялось незначительно. Содержание кормовых единиц достигало 0,67, тогда как в контрольном варианте Ч 0,57 кг к.е. в одном килограмме трав (на 17,5% выше контроля). Применение Рф повышало энергетический коэффициент до 1,4 ед., окупаемость урожаем трав Ч 13 ц/га на 1 т мелиоранта.

Таблица 12

Влияние фосфоритной муки на агрохимические показатели почв, урожайность и качество однолетних трав (ср. 1994-2000 гг.)

Показатели

Варианты

Прибавка

к контролю, %

без удобрений

(контроль)

Рф 266

Почва:

Гумус, %


2,0


2,3


11,5

рНKCl

5,2

5,7

10,0

Нr

4,3

2,9

-48,2

P2O5, мг/кг

35,6

88,9

149,7

К2О, мг/кг

82,2

94,3

14,7

СаО, мг/экв./100 г

2,8

5,4

92,8

MgO, мг/экв./100 г

1,4

2,2

57,1

Урожайность зелёной массы однолетних трав, ц/га


68,0


81,0


18,0

Химический состав однолетних трав, % на сухое вещество:

Азот


1,8


1,9


5,6

Фосфор

0,78

0,82

5,1

Калий

2,7

2,9

7,4

Кальций

0,56

0,63

12,5

Нитраты, мг/кг сырой массы


44


92


109,1

       

Эффективность местных агроруд сорбционного типа (АП, цеолит)

Серией опытов было установлено весьма существенное влияние АП на свойства почвы.        

Применение двух доз цеолита 5 и 10 т/га повышало содержание гумуса на 0,56-0,76% на дерново-подзолистой почве и уменьшало все формы кислотности. Наиболее существенное повышение содержания элементов питания отмечено при использовании минеральных азотных удобрений и цеолита. Так, количество гумуса увеличивалось на 0,64-0,75% за счет повышения количества растительных остатков, снижались все формы кислотности, повышалось содержание подвижных форм фосфора Ч на 4,3 мг/кг, калия Ч на 4-9 мг/кг, кальция Ч на 2-2,5, магния Ч на 0,4-0,8 мг-экв./100 г почвы (табл. 13).

Таблица 13

Влияние Тиманского цеолита (АП) на агрохимические свойства дерново-

подзолистой среднесуглинистой почвы (1994-2000 гг.)

Вариант

Гумус, %

рНвод

рНKCl

P2O5

K2O

CaO

MgO

мг/кг почвы

мг-экв./100 г. почвы

Без удобрений (контроль)

2,12

5,47

4,31

28,2

110,2

4,10

1,47

АП 5 т/га

2,68

5,53

4,36

26,1

88,2

5,02

1,40

АП 10 т/га

2,88

5,58

4,38

37,2

114,8

5,23

1,30

N60

2,65

5,47

4,18

29,3

119,5

5,46

1,73

АП 5 т/га + N60

2,76

5,55

4,32

30,0

109,4

6,11

1,66

АП 10 т/га + N60

2,87

5,81

4,63

32,5

96,7

5,88

2,25

       От применения цеолита на подзолистой песчаной почве отмечено повышение содержания гумуса на 0,7-1,0%, снижение актуальной и гидролитической кислотности и особенно очень важно, резкое повышение содержания в почве щелочноземельных элементов (кальция на 3,09-4,13 и магния на 2,26-2,61 мг-экв./100 г почвы), что говорит о перестройке ППК в направлении замены поглощенного водорода и гидролитически кислых ионогенных групп в ППК на основные, которые стабилизируют ППК и увеличивают катионный обмен в почве (табл. 14).

       При использовании АП дыхание дерново-подзолистой почвы усиливалось в 1,2-1,7 раза. На подзолистой, слабоокультуренной почве наблюдалось повышение почти в 1,5 раза интенсивности дыхания при внесении 20 т/га АП, что значительно усиливало функционирование микроорганизмов почвы.

Таблица 14

Действие анальцимсодержащих пород на агрохимические свойства

подзолистой песчаной почвы (1994-2000 гг.)

Вариант

Гумус, %

рНвод

рНKCl

P2O5

K2O

CaO

MgO

мг/кг почвы

мг-экв./100 г

почвы

Без удобрений (контроль)

1,25

5,98

5,36

36,2

49,2

2,28

3,16

АП 20 т/га

1,87

6,70

5,88

75,4

87,8

5,37

5,77

N60P60K60

1,90

6,45

5,65

112,8

87,5

6,83

6,06

АП 20 т/га + N60P60K60

2,10

6,71

5,86

128,0

85,3

6,41

5,42

       АП оказывает положительное действие на азотфиксацию почвы и симбиотическую азотфиксацию растений гороха, хотя и в меньшей степени, чем доломитовая мука. Цеолиты в дозах 5 и 10 т/га оказали положительное воздействие на почвенные азотфиксаторы, увеличив их потенциальную азотфиксацию в 1,4-2,3 раза соответственно. Совместное применение NPK с цеолитом снизило способность бактерий к азотфиксации в 0,5-2,0 раза. На подзолистой, слабоокультуренной почве АП и совместное ее внесение с NPK заметно повышало азотфиксацию  на 7-32% выше контроля.

       Применение цеолита в дозах 5 и 10 т/га совместно с азотными удобрениями показало, что на дерново-подзолистой почве в год внесения АП частично сорбирует элементы питания растений, особенно аммиачный азот. Внесение АП 5 т/га, дополненное азотом, повысило урожайность зеленой массы трав на 68,0 ц/га (r = 0,99, Р < 0,01)  (табл. 15). В последующие годы АП десорбировала элементы питания растений, повышая при этом урожайность однолетних трав в среднем за 7 лет до 110-120 ц/га, что составляет 20-27% к контролю. Наибольшая масса трав получена при использовании 5 т/га цеолита и N60 (164 ц/га, что на 76% выше контроля).

               Дополнительное фоновое внесение N60 под культивацию показало, что даже на сильнокислых низкоплодородных почвах азотные удобрения повышали урожайность горохо-овсяной смеси на 78-90%.

Применение только АП на подзолистой супесчаной почве способствовало повышению урожайности трав на 17-27%). Наиболее существенные прибавки урожая трав получены в варианте АП 20 т/га + N60P60K60. В среднем за период исследований они составили 147 ц/га (r = 0,95, Р < 0,01), что на 56% выше контроля.

Таблица 15

Влияние цеолита на продуктивность горохо-овсяной смеси на дерново-

подзолистой почве, ц/га зеленой массы (в среднем за 1994-2000 гг.)

Вариант

Без

фона N60

Прибавка, %

На фоне N60

Прибавка, %

Прибавка от фона N60, %

Без удобрений

(контроль)

92,8

Ч

165,7

Ч

78,5

АП 5 т/га

108,9

17,3

180,0

8,6

65,2

АП 10 т/га

118,4

27,6

204,6

23,5

72,8

N60

127,6

37,5

242,3

46,2

89,9

АП 5 т/га + N60

163,7

76,4

260,0

56,9

58,8

АП 10 т/га + N60

147,5

59,0

253,1

52,7

71,6

НСР05 ц/га

16,4

Ч

18,8

Ч

Ч

       Результаты исследований на дерново-подзолистой почве показали, что применение цеолитсодержащих пород значительно увеличивало содержание азота, фосфора, калия и кальция в растениях. Дополнительное внесение азота фоном (N60) повышало содержание зольных элементов и азота в кормах. Содержание кормовых единиц в 1 кг корма без внесения азотных удобрений составляло 0,54-0,62 кг, а на фоне N60 Ч 0,58-0,72 кг.

       Эффективность применения цеолита и окупаемость урожаем трав следующие: коэффициент энергетической эффективности 1,6-2,5 ед., окупаемость цеолита урожаем однолетних трав составила до 14,6 ц/га трав на 1 т цеолита. Наибольшая окупаемость (21,4 ц на 1 т цеолита) получена при внесении 5 т/га анальцимсодержащей породы и азотных удобрений в дозе N60 и составила 21,4 ц/га.

ВЫВОДЫ

       1. Пахотные почвы республики Коми характеризуются преимущественно низким естественным плодородием, дефицитом органического вещества и доступных растениям элементов питания. Ресурсы органических удобрений не позволяют обеспечить воспроизводство оптимального гумусового состояния почв, что требует освоения адаптивных систем земледелия, в которых воспроизводство гумуса происходило бы вследствие расширения посевов многолетних трав и кормовых культур.

       2. Значительные площади (53%) преобладающих в пашне дерново-подзолистых почв (91%) имеют средне и сильнокислую реакцию почвенной среды (рНсол. < 5,0) и нуждаются в первоочередном проведении известкования. Кроме этого 22% пахотных почв имеют слабокислую реакцию почвенной среды и нуждаются в периодическом проведении поддерживающего известкования.

       3. Более 12% пахотных почв характеризуется низким и очень низким содержанием в почве подвижных фосфатов. Они нуждаются в периодическом внесении фосфоритной муки по 1,5-2,0 т/га через каждые 5-6 лет. Четверть пахотных земель имеют среднее содержание фосфатов и нуждаются во внесении фосфорных удобрений или периодическом проведении фосфоритования дозой 1,0 т/га фосфоритной муки.

       4. Около половины (40 %) пахотных почв имеют низкое и очень низкое содержание обменного калия и нуждаются в обязательном применении калийных удобрений. Кроме этого, 28% пахотных почв характеризуется средним его содержанием и также нуждаются во внесении соответствующих доз калийных удобрений для поддержания положительного баланса доступного калия в агроценозах.

       Дефицитными элементами в почвах региона являются сера, цинк и бор, что указывает на необходимость применения микроудобрений. Пахотные земли и растительная продукция в регионе не загрязнены тяжелыми металлами и радионуклидами.

       5. Длительное применение удобрений (27 лет) в кормовом севообороте улучшало плодородие дерново-подзолистых почв. Наиболее существенное повышение содержания гумуса (на 0,6-0,7%), снижение кислотности (на 0,4-0,6 ед. рН), увеличение доступных соединений фосфора и калия отмечалось  при совместном использовании органических удобрений и полного минерального удобрения в дозах по выносу на запланированный урожай. Применение минеральных удобрений за 22 года на фоне двух доз извести тоже оказало положительное влияние на агрохимические показатели слабоокультуренной дерново-подзолистой почвы. Наиболее значимым было повышение содержания гумуса (на 0,4-0,7%), снижение кислотности (на 0,2-0,7 ед. рН) и значительное увеличение содержания подвижных форм фосфора и калия.

       6. При систематическом применении удобрений в кормовом севообороте уровень ежегодного накопления гумуса в почве составил при внесении ТНК + NPK Ч 1,65-1,75 т/га, а на органическом фоне только 1,05-1,55 т/га. Совместное применение полного минерального удобрения и извести под многолетние травы позволило создать положительный баланс гумуса в почве (+0,24-0,83 т/га), на известкованных почвах Ч 0,24-0,47 т/га. Без применения органических удобрений баланс гумуса был отрицательным  (-0,12 и -0,24 т/га), что говорит о недостаточных объемах поступления в почву органического вещества в виде растительных остатков. Изучение группового и фракционного состава органического вещества показало, что в гумусе пахотного горизонта в результате применения торфо-навозного компоста и извести происходило снижение доли фульвокислот и повышалось содержание гуминовых кислот, что свидетельствует об улучшении качества органического вещества дерново-подзолистых почв при окультуривании.

       7. Многолетнее применение удобрений в кормовом севообороте позволило получить наибольшие прибавки урожая при совместном внесении органических и минеральных удобрений (1,8-2,0 т/га к.е.). Оплата удобрений урожаем составила 7-9 кг к.е. на 1 кг удобрений. Применение минеральных удобрений на известкованных почвах обеспечивало их высокую эффективность. Прибавка урожая сухого вещества составила 1,9-3,5 т/га, оплата удобрений урожаем Ч 11,0 кг к.е. на 1 кг питательных веществ, энергетический коэффициент достигал 4,0-4,5. При этом в почве создавался положительный баланс основных питательных веществ.

       8. Оптимальные параметры воспроизводства плодородия дерново-подзолистых почв, обеспечивающие формирование максимальных урожаев культур на уровне биоклиматического потенциала региона: содержание гумуса 2,8-3,0 %, рНKCl Ч 5,5-5,7, Нr Ч 3,6-3,8, S Ч 10-12 мг-экв. /100 г. почвы, подвижных форм Р2О5 Ч 250-400 и К2О Ч 200-250 мг/кг почвы.

       9. Доломитовая мука при внесении в дозах 2,5 и 5,0 т/га способствовала накоплению в почвах органического вещества, подвижных форм калия, улучшала дыхание почвы и содержание поглощенных оснований Са и Mg. Это способствовало увеличению доли гуминовых кислот в составе органического вещества, повышению микробиологической активности пахотных почв и улучшению их водно-физических свойств.

       10. Применение фосфоритной муки из местных фосфоритов в дозе 266 кг/га д.в. на 10-20% снижало реакцию почвенной среды, почти в 2 раза повышало содержание в почве подвижного фосфора и на 10-15% Ч обменного калия. При этом содержание поглощенных оснований Са и Mg в почве увеличивалось соответственно на 93 и 57%. Потенциальная азотфиксация почвы повысилась на 19-53%. Урожайность вико-овсяной смеси в среднем за 7 лет увеличивалась на 18%. Питательная ценность корма возрастала на 10-15 %.

       11. Местные анальцимсодержащие породы цеолита Тиманского месторождения обладают сорбционными и катионообменными свойствами. В первый год действия они активно сорбировали биофильные элементы, что приводило к некоторому снижению урожайности трав. В последующие 6 лет происходила десорбция элементов питания в почву, что способствовало повышению урожайности на 17-27%. Дополнительное внесение азота (N60) увеличивало продуктивность однолетних трав на 53-57%. Это косвенно указывает, что в качестве азотного удобрения пролонгирующего действия можно применять цеолиты, используемые при очистке аммонийсодержащих промышленных и животноводческих стоков.

       12. Установлено положительное влияние местных агроруд на химический состав растений, энергетическую ценность и окупаемость их урожаем трав. Содержание кормовых единиц в 1 кг кормов повышалось от применения доломитовой, фосфоритной муки и цеолитовой крошки на 15-17%. Коэффициенты энергетической эффективности при использовании указанных агроруд под кормовые культуры составляли Ч 1,3-1,8 ед., что указывает на целесообразность их применения в качестве почвоулучшителей и источников питательных веществ. Они снижают потери азота и калия из почвы, улучшают физико-химические свойства и обогащают почву многими биофильными элементами.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

       1. Для повышения плодородия пахотных почв и получения более высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур на слабо- и средне окультуренных дерново-подзолистых почвах Европейского Северо-Востока рекомендуется применять в кормовых севооборотах короткой ротации периодическое внесение органических удобрений под картофель или овощи (2 раза за ротацию по 40 т/га) с ежегодным использованием минеральных удобрений в дозах, рассчитанных по выносу элементов минерального питания на запланированный урожай.

       2. На дерново-подзолистых средне- и сильнокислых слабоокультуренных почвах необходимо проводить известкование известняковой или доломитовой мукой местных месторождений 1 раз в 8-10 лет дозой по 1,0 г.к. и применять полное минеральное удобрение. На слабокислых почвах для поддержания оптимальной реакции почвенной среды целесообразно периодически проводить поддерживающее известкование. Для обеспечения этих работ необходимо организовать на местных месторождениях добычу и переработку около 150 тыс. т доломитовых пород.

       3. Для оптимизации фосфатного режима пахотных почв в республике на базе местных месторождений целесообразно организовать добычу, переработку и внесение фосфоритной муки с ежегодными объемами применения 25-30 тыс. т под кормовые культуры.

       4. В районах добычи дешевого местного цеолитсодержащего минерального сырья (Тиманская провинция) эти породы после соответствующей переработки целесообразно применять под кормовые культуры в первую очередь на почвах легкого гранулометрического состава в качестве почвоулучшителя в дозе 5 т/га.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ,

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Учебное пособие

       1. Наумкин В.Н., Лопачев И.А., Саранин Е.К., Мельник А.Ф., Наумкина Л.А., Чеботарев Н.Т. и др. // Биологические основы земледелия Изд. Орел ГАУ, 2001. - 225 с.

Статьи в научной печати

       2. Минеев В.Г., Обухов А.И., Чеботарев Н.Т. и др. // Временные рекомендации по использованию пахотных земель, загрязненных тяжелыми металлами. (ВАСХНИЛ, МГУ) М., 1990. - 62 с.

       3. Макаренко С.В., Чеботарев Н.Т., Хохлова Л.А., Корнеев Ю.И. Влияние органических удобрений на урожай и качество продукции // Химизация сельского хозяйства. М., 1991. № 4. - С.39-42.

       4. Макаренко С.В., Чеботарев Н.Т., Корнеев Ю.И. Влияние различных видов органических удобрений на почву // Химизация сельского хозяйства. М., 1991. № 6. - С. 12-15.

       5. Хмелинин И.Н., Чеботарев Н.Т., Романов Г.Г. Перспективы использования местных агроруд и вторичных ресурсов для увеличения плодородия почв. // Вопросы прикладной экологии (Сб. научных трудов ВНИИОЗ). Киров, 1997. - С. 49-50.

       6. Романов Г.Г., Хмелинин И.Н., Чеботарев Н.Т. Влияние цеолита из Тиманской цеолитоносной провинции на азотфиксирующую активность подзолистых почв подзоны средней тайги // Экология таежных почв Севера. (Труды Коми Н - УРО РАН, №155). Сыктывкар, 1997. - С. 137-150.

       7. Швецова В.М., Хмелинин И.Н., Чеботарев Н.Т., Романов Г.Г., Спицына Т.Е. Влияние анальцимсодержащей породы на продуктивность растений в условиях слаборазвитого поглощающего комплекса почвы // Экология таежных почв Севера. (Труды Коми Н - УРО РАН, №155). Сыктывкар, 1997. - С. 151-163.

       8. Чеботарев Н.Т., Хмелинин И.Н., Швецова В.М., Романов Г.Г., Спицына Т.Е. Использование цеолита Тиманской цеолитовой провинции на удобрение // Химизация сельского хозяйства. Ч М., 1997. № 6. - С. 15-16.

       9. Хмелинин И.Н., Чеботарев Н.Т., Швецова В.М., Романов Г.Г. Проблемы диагностики нарушений почвообразования // Пермский аграрный вестник. Вып. 2. Пермь, 1998. - С. 46-47.

       10. Романов Г.Г., Хмелинин И.Н., Чеботарев Н.Т. Влияние доломитизированного известняка на азотфиксирующую активность дерново-подзолистой суглинистой почвы // Пермский аграрный вестник. Вып. 2., Пермь, 1998. - С. 10-12.

       11. Чеботарев Н.Т., Хмелинин И.Н., Швецова В.М. Опыт использования местных агроруд на удобрение // Пермский аграрный вестник. Вып. 2. Пермь, 1998. - С. 21-30.

       12. Чеботарев Н.Т., Хмелинин И.Н., Романов Г.Г. Влияние местных доломитов на плодородие дерново-подзолистой почвы // Развитие агропромышленного комплекса в зонах рискованного земледелия. Новокузнецк, 1998. - С. 29-30.

       13. Хмелинин И.Н., Чеботарев Н.Т., Романов Г.Г. Перспективы использования местных агроруд и вторичных ресурсов для увеличения плодородия почв // Растительные ресурсы и биотехнология в агропромышленном комплексе. Владикавказ, 1998, - С. 191-192.

       14. Чеботарев Н.Т., Хмелинин И.Н., Швецова В.М., Романов Г.Г. Влияние местных доломитов на качество дерново-подзолистой почвы и ее продуктивность // Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения. (Сб. научных трудов Почвенного института им. В.В. Докучаева. вып. 44). М., 1998. - С. 321-323.

       15. Хмелинин И.Н., Чеботарев Н.Т., Швецова В.М., Романов Г.Г. Научные принципы организации земледелия на Севере // Рыночные отношения в агропромышленном комплексе  Республики Коми: современное состояние и перспективы. Сыктывкар, 1998. - С. 142-144.

       16. Чеботарев Н.Т., Хмелинин И.Н., Романов Г.Г. Использование местных доломитов // Агрохимический вестник. М., 1998. - С. 32-33.

       17. Чеботарев Н.Т., Хмелинин И.Н., Швецова В.М., Романов Г.Г. Роль цеолита в повышении эффективности минеральных удобрений // Развитие агропромышленного комплекса в зонах рискованного земледелия. Новокузнецк, 1999. - С. 12-15.

       18. Чеботарев Н.Т. Хмелинин И.Н., Швецова В.М. Повышение продуктивности подзолистой почвы под влиянием удобрений // Биологические основы изучения и охраны животного и растительного мира почвенного покрова. Петрозаводск, 1999. - С. 14-15.

       19. Хмелинин И.Н., Швецова В.М., Чеботарев Н.Т., Романов Г.Г., Спицина Т.Е. Использование агроруд Тиманского месторождения на удобрения // Агрохимия. М., 1999. №3. - С. 34-39.

       20. Швецова В.М., Хмелинин И.Н., Чеботарев Н.Т., Мартыненко В.А. Влияние торфонавозного компоста на состав и состояние агроценозов // Эколого-популяционный анализ кормовых растений естественной флоры, интродукция и использование. Сыктывкар, 1999. - С.254-256.

       21. Хмелинин И.Н., Чеботарев Н.Т., Романов Г.Г. Использование фосфоритов Тимана на удобрения // Совершенствование методологии исследований фосфатного режима почв, оптимизации фосфатного питания растений и баланс фосфора в агроэкосистемах. (Сб. научных трудов ВНИПТИХИМ). М., 1999. - С. 142-146.

       22. Хмелинин И.Н., Романов Г.Г., Чеботарев Н.Т., Швецова В.М., Спицина Т.Е. Влияние удобрений из местных агроруд на повышение эффективности минеральных удобрений // Совершенствование методологии исследований фосфатного режимаЕ (Сб. научных трудов ВНИПТИХИМ). М., 1999. - С. 147-155.

       23. Хмелинин И.Н., Чеботарев Н.Т. Использование местных агроруд на удобрение // Агробиологические ресурсы Республики Коми и их рациональное использование  Сыктывкар,1999. - С.41 - 44

       24. Хмелинин И.Н., Чеботарев Н.Т., Швецова В.М., Романов Г.Г. Динамика агроценозов Севера под влиянием удобрений // Материалы докладов III съезда Докучаевского общества почвоведов (11-15 июля 2000 г., г. Суздаль). М., 2000. - С. 199-200.

       25. Чеботарев Н.Т., Хмелинин И.Н., Швецова В.М. Повышение эффективности минеральных удобрений под влиянием доломитовой муки // Аграрная наука. М., 2000. №3. - С. 14-15.

       26. Чеботарев Н.Т., Хмелинин И.Н., Швецова В.М. Повышение эффективности минеральных удобрений под действием цеолитов // Аграрная наука. М., 2000. №8. - С. 11-12.

       27. Чеботарев Н.Т., Хмелинин И.Н., Швецова В.М. Использование торфонавозного компоста для удобрения дерново-подзолистой почвы при выращивании многолетних трав // Агрохимия. М., 2001. №3. - С. 14-18.

       28. Хмелинин И.Н., Швецова В.М., Чеботарев Н.Т., Спицина Т.Е., Романов Г.Г. Использование местных агроруд на удобрения // Структурно-функциональная организация почв и почвенного покрова Европейского Северо-Востока СПб: Наука, 2001. - С. 196-206.

       29. Чеботарев Н.Т., Хмелинин И.Н., Швецова В.М. Агроэкологическая оценка местных агроруд в качестве удобрений в условиях Республики Коми // Материалы совещ. по географической сети опытов с удобрениями. (Сб. трудов ВИУА). М., 2001. - С. 23-25.

       30. Чеботарев Н.Т., Ермолина В.И., Лаптева Е.М.. Влияние удобрений на содержание лабильных форм гумуса в пахотных подзолистых почвах Европейского Северо-Востока // Сборник материалов научно-практической конференции. Сыктывкар, 2002. - С.183-188.

       31. Чеботарев Н.Т. Опыт использования местных доломитов на Севере // Сборник материалов Географической сети опытов с удобрениями, бюллетень ВИУА № 117. М., 2002. - С. 341-345.

       32. Чеботарев Н.Т.Применение местных агроруд в земледелии Республики Коми // Земледелие. М., 2003. № 6. - С. 7-8.

       33. Чеботарев Н.Т. Использование местных доломитов в земледелии Республики Коми // Достижения науки и техники АПК. М., 2004, № 2. - С. 41-42.

       34. Чеботарев Н.Т., Ермолина В.И., Кормановская В.М. Влияние удобрений на воспроизводство плодородия подзолистой почвы и повышение продуктивности агроценозов Республики Коми // Сборник материалов Международной научно-практической конференции, посвященной 50-летию кафедры общего земледелия 17-18 февраля 2004 г. Пенза, 2004. - С. 49-50.

       35. Чеботарев Н.Т., Ермолина В.И., Кормановская В.М. Оптимизация гумусового состояния подзолистых почв Республики Коми // Сборник докладов Международной научно-практической конференции 1-5 июля 2004 г. Владимир, 2004 г. - С. 160-163.

       36. Чеботарев Н.Т., Ермолина В.И., Кормановская В.М. Удобрение и накопление органического вещества в подзолистой почве // Земледелие. М., 2005. № 1. - С. 10-11.

       37. Чеботарев Н.Т., Ермолина В.И., Кормановская В.М. Влияние длительного внесения удобрений на плодородие подзолистой почвы и продуктивность культур в кормовом севообороте // Агрохимия. М., 2005. № 4. - С. 5-9.

       38. Ермолина В.И., Чеботарев Н.Т. Питательный режим подзолистой почвы под влиянием длительного применения удобрений // Земледелие. М., 2005. № 2. - С. 15-16.

       39. Чеботарев Н.Т. Влияние удобрений на содержание органического вещества подзолистой почвы Европейского Северо-Востока России // Международный сельскохозяйственный журнал. М., 2005. № 2. - С. 59-61.

40. Чеботарев Н.Т. Роль севооборота и удобрений в воспроизводстве плодородия подзолистых почв Республики Коми // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. Киров, 2005, №7. Ц С. 35-38.

       41. Макаровский П.А., Чеботарев Н.Т. Мониторинг загрязнения почвы Республики Коми // Агрохимический вестник. М., 2006. № 5. - С. 12-13.

42. Чеботарев Н.Т.  Изменения плодородия и продуктивности дерново-подзолистой почвы под влиянием  длительного внесения удобрений в кормовом севообороте // В сб. Состояние и перспективы развития научного обеспечения сельскохозяйственного производства на Севере. Сыктывкар, 2007. - С. 286-291.

Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по сельскому хозяйству