Влияние антропогенных факторов на плодородие почвы, урожайность и качество корнеплодов сахарной свеклы
| Вид материала | Автореферат диссертации |
- Антистрессовая технология возделывания сахарной свеклы, 16.48kb.
- Влияние аборигенных штаммов bacillus subtilis на микробоценоз чернозема выщелоченного, 352.3kb.
- Осенняя обработка почвы для сахарной свеклы, 93.47kb.
- Влияние частей склона на плодородие выщелоченного чернозема, урожайность и качество, 325.93kb.
- Устойчивость сахарной свёклы к церкоспорозу иотбор исходных селекционных форм в условиях, 486.57kb.
- Влияние биологических факторов Иминеральных удобрений на Продуктивность сахарной свеклы, 335.64kb.
- Агроприемы, увеличивающие выход корнеплодов мс-компонента для выращивания гибридных, 403.28kb.
- Влияние удобрений, способов обработки и пленочной мульчи на питательный режим почвы,, 516.42kb.
- Система машин для возделывания сахарной свеклы на 500, 72.65kb.
- Лукьяненко Е. А. Влияние антропогенных факторов на подземный ландшафт спелеокомплекса, 124.46kb.
Последействие карбоната кальция на этих же фонах повышает количество азота относительно контроля на 7,7-15,4% в первый срок определения и на 2,1-8,2% в период уборки. Концентрация Р2О5 как в корнеплодах, так и в листовой пластинке в определяемые сроки практически не зависела от используемых удобрений. Аналитические данные о содержании калия в корнеплодах сахарной свеклы в период смыкания в рядках показали, что в наибольшей степени на накопление калия влияет комплексное взаимодействие органо-минеральных удобрений и 5 т/га дефеката, повышая его количество на 38,2%. На накопление СаО в корнеплодах применяемые средства окультуривания играли позитивную роль только в начальный период вегетации. При применении дефеката на минеральном и органо-минеральном фоне количество кальция в корнях повышается на 18,8-31,3%. Последействие карбоната кальция и навоза способствует повышению этого элемента на 12,5%.
По хозяйственному выносу элементов питания основной продукцией с учетом побочной можно сказать, что повышение выноса азота, фосфора и калия сахарной свеклой на вариантах происходило за счет роста урожая и повышения содержания элементов питания в растениях.
6.2. Динамика микроэлементов и тяжелых металлов в растениях
сахарной свеклы
Применение туков повышает концентрацию цинка в корнеплодах на 16,6% в период смыкания в рядках и на 6,7% во время уборки, в листовой пластинке на 17,2% (таблица 6).
Таблица 6 - Содержание микроэлементов и тяжелых металлов в растениеводческой продукции сахарной свеклы в 2004-2005 гг., мг/кг
| Вариант | С р о к о п р е д е л е н и я | |||||||||||
| с м ы к а н и е в р я д к а х | у б о р к а | |||||||||||
| к о р н и | л и с т ь я | к о р н и | ||||||||||
| Zn | Cu | Pb | Cd | Zn | Cu | Pb | Cd | Zn | Cu | Pb | Cd | |
| 1. Контроль, б/у | 9,4 | 3,3 | 1,20 | 0,23 | 12,8 | 4,3 | 2,2 | 0,53 | 9,0 | 3,1 | 0,50 | 0,18 |
| 2. NPK | 10,4 | 3,8 | 1,05 | 0,25 | 15,0 | 5,6 | 2,3 | 0,49 | 9,6 | 4,0 | 0,50 | 0,16 |
| 3. Навоз + NPK | 14,5 | 4,8 | 1,18 | 0,22 | 19,4 | 5,7 | 1,8 | 0,36 | 11,0 | 4,4 | 0,58 | 0,12 |
| 4. Карб. кальция + NPK | 13,4 | 4,9 | 0,80 | 0,24 | 18,5 | 6,3 | 2,1 | 0,63 | 11,3 | 4,3 | 0,63 | 0,15 |
| 5. Навоз + карб. кальция + NPK | 16,4 | 6,5 | 1,00 | 0,27 | 21,5 | 10,6 | 2,0 | 0,60 | 14,1 | 5,7 | 0,65 | 0,15 |
| 6. Дефекат + NPK | 11,9 | 4,3 | 0,73 | 0,19 | 18,7 | 6,7 | 1,6 | 0,66 | 10,9 | 5,1 | 0,50 | 0,14 |
| 7. Навоз + дефекат + NPK | 13,3 | 6,4 | 0,68 | 0,21 | 21,4 | 11,2 | 2,0 | 0,74 | 14,5 | 5,6 | 0,60 | 0,13 |
| ПДК | 100,0 | 30,0 | 5,0 | 1,00 | 50,0 | 30,0 | 5,0 | 1,00 | 100,0 | 30,0 | 5,0 | 1,0 |
Органо-минеральная система удобрения способствует повышению количества этого микроэлемента в корнях от 22,2 до 54,3%. На этом фоне цинконакопление в листьях повышается на 51,6%. Максимальная аккумуляция Zn на вариантах комплексного взаимодействия органо-минеральных удобрений и кальцийсодержащих соединений, где его количество выше контрольного варианта на 41,5-74,5% в корнеплодах в фазу смыкания в рядках и на 56,7-61,1% во время уборки. В листьях этот агрофон повышает концентрацию цинка в 1,7 раза.
Содержание меди в корнеплодах сахарной свеклы колеблется от 3,1 до 6,5 мг/кг сухого вещества, в листьях от 4,3 до 11,2 мг/кг. При комплексном использовании всех изучаемых систем удобрения (5,7 вариант) концентрация Сu в корнеплодах повышается практически в 2 раза в летний период и в 1,8 раза осенью.
Используемые агрохимические средства не повышают концентрацию свинца как в основной, так и в побочной продукции. Кальцийсодержащие мелиоранты на минеральном фоне снижают количество свинца в корнеплодах на 33,3-39,2%, на органо-минеральном фоне на 16,7-43,3%. В листьях эффективность кальцийсодержащих соединений по снижению концентрации Pb ниже, чем в корнеплодах. К уборке концентрация свинца в корнях ниже ПДК в 10 раз.
Органо-минеральная система удобрения иммобилизует подвижные формы кадмия в корнеплодах на 33,3%, в листьях – на 32,1%. Детоксикационным действием для корнеплодов обладает дефекат как на минеральном, так и на органо-минеральном фоне, где количество кадмия ниже контрольного варианта на 8,7-17,4% в период смыкания в рядках и на 22,2-27,8% в осенний период. Концентрация кадмия в корнеплодах ниже ПДК в 3,7-7,7 раза.
6.3. Динамика нитратов в растениях сахарной свеклы
Сахарная свекла относится к культуре, накапливающей нитраты в растениях в значительном количестве. Концентрация нитратов в корнеплодах свеклы к уборке снижается на 6,7%, в листьях – на 8,1%. На период уборки количество ассимилированного нитратного азота в корнях варьировало в диапазоне от 438 до 776 мг/кг при ПДК 800 мг/кг сырой массы, т.е. концентрация нитратов в корнеплодах при всех изучаемых агроприемах не превышала ПДК (рисунок 3).
Рис. 3. Содержание нитратов в растениеводческой продукции
сахарной свеклы в 2004-2006 гг. в период уборки урожая, мг/кг
На варианте с применением туков количество нитратов как в корнеплодах, так и в ботве ниже контрольного варианта.
Последействие карбоната кальция и дефеката на фоне туков активизировало нитратонакопление в корнях на 27,9-19,1 % и 23,4-24,6% соответственно, на органо-минеральном фоне количество нитратного азота выше контроля на 19,0-39,8%. Количество нитратов в ботве свеклы на период уборки варьировало в диапазоне 557-1480 мг/кг сырой массы при ПДК 2000 мг/кг.
7. ВЛИЯНИЕ АГРОХИМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ
Применение минеральных удобрений в рекомендуемой дозе N120P120K120 дает достоверную прибавку урожая – 3,4 т/га, что выше контроля на 7,1% (таблица 7).
Таблица 7 – Урожайность и качественные показатели сахарной свеклы
в 2004-2006 гг.
| Вариант | Урожайность, т/га | Прибавка | Сахар | |||
| т/га | % | содержание, % | сбор, т/га | отклонение от контроля, % | ||
| 1. Контроль, б/у | 47,7 | - | - | 12,4 | 5,91 | 100,0 |
| 2. NPK | 51,1 | 3,4 | 7,1 | 13,8 | 7,05 | 119,3 |
| 3. Навоз + NPK | 52,6 | 4,9 | 10,3 | 12,7 | 6,70 | 113,4 |
| 4. Карб. кальция + NPK | 52,0 | 4,3 | 9,0 | 12,5 | 6,50 | 110,0 |
| 5. Навоз + карб. кальция + NPK | 54,3 | 6,6 | 13,8 | 12,0 | 6,52 | 110,3 |
| 6. Дефекат + NPK | 52,2 | 4,5 | 9,4 | 14,7 | 7,67 | 129,8 |
| 7. Навоз + дефекат + NPK | 55,4 | 7,7 | 16,1 | 13,4 | 7,42 | 125,5 |
| НСР0,95 | 1,10-3,42 | | | | | |
Внесение рекомендуемой дозы удобрения на фоне последействия 40 т/га навоза способствует дальнейшему росту урожайности до 52,6т/га при урожае на контроле 47,7 т/га, что дает прибавку в размере 4,9 т/га или 10,3%. Использование кальцийсодержащих мелиорантов совместно с минеральными туками не на много уступает варианту с применением органо-минеральной системы удобрения. Урожайность на 4 и 6 вариантах 52,0-52,2 т/га, что выше абсолютного контроля на 9,0-9,4%. Последействие 5 т/га карбоната кальция на органо-минеральном фоне способствует повышению урожайности на 13,8% или на 6,6 т/га. Максимальное возрастание урожайности корнеплодов сахарной свеклы достигалось при внесении 5 т/га дефеката на органо-минеральном фоне – до 55,4 т/га, что дает прибавку от контроля 7,7 т/га.
Применение туков повышает сахаристость на 1,4 абсолютных процента или на 11,3 относительных процента. Наибольшая сахаристость корнеплодов – 14,7 абсолютных процента отмечена на варианте последействия 5 т/га дефеката на фоне использования рекомендуемой дозы удобрения под сахарную свеклу, что выше контроля на 18,5 относительных процента. На этом варианте прирост сбора сахара 29,8% при его значении 7,67 т/га. Затем следует вариант с последействием дефеката на органо-минеральном фоне, на котором сбор сахара 7,42 т/га, что превышает контроль на 25,5%. От применения минеральных удобрений сахарный сбор возрастает на 19,3%. Органо-минеральная система удобрения повышает этот показатель на 13,4%.
8. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ ПОД САХАРНУЮ СВЕКЛУ
Выход биологической энергии с прибавкой урожая колебался от 10,95 ГДж/га на варианте с внесением рекомендуемой дозы до 24,75 ГДж на единицу площади на варианте с применением 5 т/га дефеката на органо-минеральном фоне. Совокупная антропогенная энергия, израсходованная на возделывание прибавки урожая сахарной свеклы, варьировала от 5,53 до 13,98ГДж/га в зависимости от применяемых средств химизации. Максимальное количество техногенных затрат установлено на варианте комплексного внесения минеральных, органических и кальцийсодержащих удобрений в виде 5 т/га дефеката, на котором, соответственно, наибольшая энергоемкость 1 т дополнительной продукции – 1,82 ГДж и минимальный коэффициент энергетической эффективности – 1,77 при значении на варианте с рекомендуемой дозой минеральных туков 1,98. КЭЭ на вариантах с применением различных агрохимических средств на фоне минеральных удобрений имеет тенденцию к уменьшению на 6,1-12,5%, однако применяемые средства окультуривания в изучаемом агроценозе характеризуются как энергетически эффективные, т.к. коэффициент энергетической эффективности выше единицы.
Анализ экономической эффективности применения различных систем удобрения под сахарную свеклу показал, что наименьшая стоимость дополнительной продукции на варианте использования минеральных удобрений – 4760 руб./га. На вариантах, где применялись различные удобрения на фоне туков, она колебалась от 6860 до 10780 руб./га. Максимальная стоимость дополнительной продукции на вариантах комплексного использования органо-минеральной системы удобрения и кальцийсодержащих мелиорантов 9240-10780 руб./га, что выше минерального варианта в 1,9-2,3 раза, и, соответственно, наибольшая прибыль с 1 га посевной площади – 6543-7690 руб. Уровень рентабельности на вариантах с применяемыми агрохимическими средствами 243-265%. Наибольшая рентабельность получена при возделывании сахарной свеклы с применением рекомендуемой дозы удобрений – 265%. На варианте с применением органо-минеральной системы уровень рентабельности 256%, что ниже предыдущего варианта на 9%. На вариантах с применением кальцийсодержащих соединений рентабельность несколько ниже, но при этом возрастает урожайность, что дает возможность рекомендовать вариант с максимальной урожайностью сахарной свеклы при внесении 40 т/га подстилочного навоза, 5 т/га дефеката и минеральных удобрений в дозе N120P120K120.
ВЫВОДЫ
1. Приоритетным приемом воспроизводства гумуса в черноземе обыкновенном является внесение 40 т подстилочного навоза совместно с 5 т карбоната кальция или 5 т дефеката на единицу севооборотной площади, которые на минеральном фоне повышают гумусонакопление на 6,0%.
2. Комплексное использование органо-минеральных удобрений и кальцийсодержащих соединений повышает содержание нитратного азота в слое почвы 0-30 см под сахарной свеклой на 20,2-23,1%, запасы минерального азота в метровом слое на 37,9-42,0%. Динамика запасов минерального азота показала, что доля нитратного азота в пахотном и метровом горизонте весной составляла 37-40%, к осени соотношение нитратного и аммонийного азота изменяется в сторону уменьшения доли N-NО3 до 24-27%.
Сезонные изменения содержания нитратного азота в пахотном слое носят однонаправленный характер: весенний максимум в начале вегетации и минимальное его количество к периоду уборки, которое снижается в 2,5 раза относительно наибольшего его накопления.
3. Под влиянием органо-минеральной системы совместно с кальцийсодержащими удобрениями содержание подвижного фосфора в пахотном горизонте достоверно повышается на 17,2-22,3%, что способствует переходу почвы из класса средней обеспеченности в класс повышенной обеспеченности, достигая оптимального уровня фосфатного режима.
4. Несмотря на высокую обеспеченность чернозема обыкновенного калием, применение удобрений в агроэкосистеме зернопаропропашного севооборота оказывает положительное влияние на калийный режим почвы, достоверно повышая концентрацию обменного калия до 20,7%. Максимальное отклонение от контроля на варианте последействия 5 т/га дефеката совместно с рекомендуемой дозой удобрения под сахарную свеклу.
5. Наиболее эффективным агроприемом, повышающим насыщение почвенно-поглощающего комплекса кальцием и изменяющим реакцию почвенного раствора, является использование кальцийсодержащих соединений (5 т/га карбоната кальция или 5 т/га дефеката), которые на органо-минеральном фоне повышают количество Са++ на 6,5-7,7%, при их использовании отмечается тенденция к снижению обменной кислотности на 1,6%.
6. Используемые удобрения не изменяют заметным образом природных уровней тяжелых металлов, концентрация которых 1,6 мг/кг свинца, 0,2 мг/кг кадмия, и не представляют опасности с точки зрении загрязнения почв, т.к. их содержание ниже ПДК в 3,8 и 5,0 раза соответственно, благодаря высокой буферной способности черноземных почв.
Установлена низкая аккумуляция в агрогенном горизонте таких микроэлементов, как цинк, медь, среднее по вариантам содержание подвижных форм которых 0,59 и 0,41 мг/кг. Согласно классификации почв содержание подвижного никеля соответствует среднему уровню (1,11 мг/кг).
7. Применение средств химизации играет позитивную роль в водном режиме, способствует более экономному расходу влаги в расчете на единицу продукции сахарной свеклы, снижая коэффициент расхода воды на 10,3-21,6%. При использовании минеральной и органо-минеральной систем удобрения выявлена тенденция повышения продуктивной влаги. Последействие 5 т/га карбоната кальция на органо-минеральном фоне достоверно повышает запас почвенной влаги.
8. К улучшителям водопрочной структуры почвы относятся органические удобрения и кальцийсодержащие соединения, которые повышают водопрочность агрегатов на 4,3-5,6%.
9. Применение агрохимических средств положительно влияет на развитие ценных в агрономическом отношении групп микроорганизмов (аамонифицирующих, нитрифицирующих, азотфиксирующих, целлюлозоразлагающих) и их биологическую активность. Анализ суммарной биологической активности почвы аппликационным методом показал, что комплексное использование всех изучаемых средств повышает мобильность азота на 55,2-68,0%, ускоряет степень разрушения клетчатки на 38,1-38,5%.
10. Биохимический состав растениеводческой продукции изменялся в зависимости от агрохимического состояния почвы и применения различных систем удобрения в большей степени в ранний период развития растений, которые повышают концентрацию азота в корнеплодах на 23,0%, калия – на 38,2, кальция – на 31,3%. Соотношение азота, фосфора, калия, кальция в корнеплодах и листьях соответственно 2,9 : 1 : 4,6 : 0,5 и 5,1 : 1 : 8,9 : 2,2, из чего следует, что сахарная свекла одна из калиепоглощающих культур.
Наибольшее воздействие на накопление микроэлементов растениями оказывала органо-минеральная система удобрения, а также использование кальцийсодержащих мелиорантов на этом фоне.
Средства химизации не являются источником загрязнения растениеводческой продукции тяжелыми металлами и нитратами, поэтому она экологически безопасна.
11. Вынос азота 1 т основной продукции сахарной свеклы с учетом побочной варьировал по вариантам от 4,01 до 5,05 кг, фосфора от 1,12 до 1,23, калия от 6,13 до 8,71 кг.
12. Рациональное применение удобрений обеспечивает достоверную прибавку урожая на 7,1-16,1%. Максимальный прирост урожайности (7,7 т/га) установлен при использовании в последействии 40 т навоза, 5 т дефеката, внесенных на 1 га севооборотной площади, и рекомендуемой дозы минеральных удобрений под сахарную свеклу N120Р120К120, где урожай достиг 55,4 т/га при величине контрольного варианта 47,7 т/га.
13. Существенное повышение сахаронакопления с одного гектара установлено от применения минеральной системы удобрения на фоне последействия 5 т/га дефеката, где сбор сахара 7,67 т/га, что выше контроля на 29,8%. Органо-минеральная система удобрения совместно с дефекатом повышает сахарный сбор на 25,5%.
14. Биологическая энергия, накопленная в урожае сахарной свеклы в 1,77-2,38 раза превышает затраченную совокупную энергию в процессе производства. При использовании агрохимических средств коэффициент энергетической эффективности снижается на 16,8-25,6%, однако изучаемые средства окультуривания характеризуются как энергетически эффективные, т.к. КЭЭ больше единицы.
15. Экономическая оценка показала, что наиболее эффективной из изучаемых систем удобрения под сахарную свеклу является внесение рекомендуемой дозы N120Р120К120, рентабельность которой 265%. На варианте применения минеральной системы (N120Р120К120) на фоне внесения в пар 40 т/га навоза и 5 т/га дефеката рентабельность 249%, однако на этом варианте получена максимальная прибыль и наибольшая прибавка урожайности.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
1. При выращивании сахарной свеклы на черноземе обыкновенном ЦЧЗ рекомендуется дифференцированный подход к выбору различных систем удобрения с учетом организационно-экономических возможностей хозяйств.
Для хозяйств среднего экономического потенциала под сахарную свеклу целесообразно вносить минеральные удобрения из расчета N120Р120К120, которые обеспечивают урожай корнеплодов до 51 т/га, прибыль – 51,9 тыс. руб./га при рентабельности производства 265%.
В экономически устойчивых хозяйствах, имеющих достаточное количество навоза, под сахарную свеклу следует применять органо-минеральную систему удобрения с внесением 40 т/га навоза в пар зернопаропропашного севооборота и рекомендуемой дозы N120Р120К120, что дает возможность получить 52-53 т/га корнеплодов и прибыли 53 тыс. руб./га при уровне рентабельности 256%.
Хозяйствам с развитой экономикой для получения 54-56 т/га корнеплодов сахарной свеклы, 53,8-55,3 тыс. руб./га прибыли при уровне рентабельности до 249%, предлагается использование на фоне органо-минеральной системы (40 т/га навоза + N120Р120К120) местных кальцийсодержащих мелиорантов (5 т/га дефеката или 5 т/га карбоната кальция), являющихся отходами при производстве сахара на сахзаводе и азофоски на заводе минудобрений.
2. Для сохранения и воспроизводства почвенного плодородия, улучшения физико-химических, химических, агрофизических и биологических показателей чернозема обыкновенного необходимо комплексное использование минеральной системы удобрения под сахарную свеклу в дозе N120Р120К120, органических удобрений и кальцийсодержащих соединений в виде 40 т подстилочного навоза, 5 т карбоната кальция или 5 т дефеката, внесенных на единицу площади раз в ротацию пятипольного зернопаропропашного севооборота, обеспечивающих высокий энергетический и агроэкологический эффект.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ:
1. Рымарь В.Т. Питательный фон и продуктивность сахарной свеклы/В.Т. Рымарь, С.В. Мухина, С.В. Супрун, Е.А. Балюнова, Е.В. Скорик//Сахарная свекла. – 2008. - №2. – С.26-28.
Публикации в других изданиях:
2. Рымарь В.Т. Приемы рационального использования агрохимических средств в системе управления продукционным процессом сельскохозяйственных культур/В.Т. Рымарь, С.В. Мухина, С.В. Рымарь, С.В. Супрун//Сорта полевых культур в системе агроландшафтного земледелия (селекция, семеноводство, технологии их возделывания): Мат.Территор. координац.совета «Проблем земледелия ЦЧЗ». – Каменная Степь, 2006. – С.112-114.
3. Рымарь В.Т. Особенности формирования продуктивности сахарной свеклы под влиянием удобрений/В.Т. Рымарь, С.В. Мухина, С.В. Супрун, Е.В. Скорик//Черноземы России: экологическое состояние и современные почвенные процессы: Мат. Всероссийс.науч.конф., посвященной 70-летию кафедры почвоведения и агрохимии ВГУ. – Воронеж: ВГУ, 2006.- С.300-301.
4. Рымарь В.Т. Оптимизация питания сахарной свеклы/В.Т. Рымарь, С.В. Мухина, С.В. Супрун, Е.В. Скорик//Четверть века на страже плодородия: Мат.межд.научно-практ.конф. – Белгород: БГСА, 2006. – С. 213.