Эколого-агрохимические аспекты возделывания донника желтого в прихоперье
| Вид материала | Автореферат диссертации |
- Элективный курс «Эколого-гигиенические аспекты питания», 19.09kb.
- Аннотация рабочей программы дисциплины агрохимические методы исследований для направления, 22.71kb.
- Региональные программы по решению эколого-экономических задач. Эколого-экономические, 68.04kb.
- Международная научно-практическая конференция «Длительное применение удобрений. Агрохимические,, 79.41kb.
- Введение Общие сведения о пустыне, 1116.97kb.
- Муниципальное Образовательное Учреждение Гимназия №3 реферат, 137.63kb.
- Методика разработки технологий возделывания полевых культур. Создание высокопродуктивных, 51.23kb.
- Информационное письмо, 214.12kb.
- Рабочая программа семинара «Ресурсосберегающая технология возделывания зерновых культур», 130.81kb.
- Регламент и программа 1-ой международной конференции " сотрудничество для решения проблемы, 273.96kb.
На правах рукописи
СЕДОВА НАТАЛЬЯ ПЕТРОВНА
ЭКОЛОГО-АГРОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ДОННИКА ЖЕЛТОГО
В ПРИХОПЕРЬЕ
Специальности: 06.01.04 — Агрохимия
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Воронеж
2008
Работа выполнена в Балашовском филиале ФГОУ ВПО «Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского».
Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,
профессор, заслуженный деятель науки РФ
^ Попов Геннадий Николаевич.
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,
доктор экономических наук, профессор
Шишкин Александр Федорович;
кандидат сельскохозяйственных наук,
доцент ^ Гришин Юрий Михайлович.
Ведущая организация: ФГНУ «Волжский НИИ гидротехники
и мелиорации».
Защита диссертации состоится «13» ноября 2008 года в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д 220.010.06 «Воронежского государственного аграрного университета имени К. Д. Глинки» по адресу: 394087, г. Воронеж, ул. Мичурина, 1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Воронежский ГАУ имени К. Д. Глинки», электронный адрес сайта: www.vsau.ru/sciense/diss
Автореферат разослан «11 » октября 2008 г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
кандидат сельскохозяйственных наук,
доцент О. М. Кольцова
^ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Одной из основных проблем развития животноводства является производство кормового белка. Несбалансированность кормовых рационов по протеину отрицательно сказывается на продуктивности животных, приводит к перерасходу кормов и увеличению себестоимости животноводческой продукции. Видовой ассортимент многолетних бобовых трав, использующихся в сельском хозяйстве, достаточно широк.
Применительно к условиям Саратовского Правобережья на черноземах обыкновенных важным резервом кормопроизводства может стать культура двулетнего донника желтого.
Целесообразность расширения посевов донника в Правобережье обуславливается следующими основными факторами: высокими и устойчивыми урожаями раннего корма, высокой зимостойкостью, засухоустойчивостью и солевыносливостью, легкостью семеноводства, несложностью агротехники, слабой подверженностью болезням и повреждению вредителями и выраженной санитарной способностью.
До настоящего времени донник не получил должного распространения в хозяйствах Саратовской области в результате недооценки производственниками и учеными и по причине недостаточной изученности биологических особенностей и технологий возделывания. Это определило выбор темы, формулировку целей и задач данного исследования.
^ Цели и задачи исследований. Цель исследования — изучить условия возделывания и разработать эколого-агрохимические приемы повышения продуктивности донника желтого в зоне Окско-Донской низменности.
В задачи исследований входило:
- выявить влияние предпосевной обработки семян донника желтого микроэлементами на фоне органических и минеральных удобрений на состав и численность почвенной микрофлоры и динамику питательных веществ в почве;
- изучить развитие симбиотического аппарата и определить размеры биологической фиксации молекулярного азота донником желтым;
- установить действие предпосевной обработки семян микроэлементами на величину урожая донника желтого;
- установить действие запашки корневых и пожнивных остатков донника желтого на продуктивность яровой пшеницы;
- провести эколого-агрохимический мониторинг почв и посевов;
- дать энергетическую и экономическую оценку изученных агроприемов.
^ Научная новизна. Впервые предметом исследования в условиях Окско-Донской низменности стало возделывание двулетнего донника желтого. Впервые изучено влияние запашки корневых и пожнивных остатков донника желтого на продуктивность яровой пшеницы, а также проведен эколого-агрохимический мониторинг почв и посевов, установлены размеры поглощения цезия-137 растениями и установлена возможность заблаговременного определения загрязненности им урожая донника желтого.
^ Практическая значимость. Установлена высокая хозяйственная и экономическая ценность возделывания донника желтого на черноземе обыкновенном Окско-Донской низменности. Разработаны и экономически обоснованы основные агроприемы возделывания этой культуры на черноземе обыкновенном. Внедрение их в производство позволит успешно решать проблему белка в кормопроизводстве и биологизации земледелия в условиях Правобережья Саратовской области.
^ Основные положения, выносимые на защиту
1 Влияние донника желтого на плодородие чернозема обыкновенного.
2 Взаимосвязь развития симбиотического аппарата у донника желтого с размерами биологической фиксации молекулярного азота.
3 Влияние фона удобренности и предпосевной обработки семян на урожайность, качество, химический состав донника желтого.
4 Зависимость поглощения растениями 137Cs от плодородия почв, возраста растений.
^ Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научной конференции молодых ученых в 2005 году: «Актуальные проблемы науки и образования» (Балашов, 2005), на Международных научно-практических конференциях «Экологическая и экономическая безопасность: проблемы и пути решения» (Краснодар, 2007) и «Экология и жизнь» (Пенза, 2007), на Всероссийской научно-практической конференции «Приоритетные направления развития науки и технологий» (Тула, 2007).
^ Реализация результатов исследования. Внедрение научных разработок осуществлялось на базе «Балашов-Зерно», отделение «Большой Мелик» на площади 30 га. Уровень рентабельности применяемых агроприемов составил 31—35 %.
^ Публикации результатов исследований. Результаты исследований опубликованы в 11 статьях, одна из которых в реферируемом журнале.
Степень личного участия автора. Настоящая диссертационная работа является результатом комплексных исследований, выполненных лично автором в 2004—2007 гг. Автором диссертации проведена закладка опытов, сбор, обработка и анализ полевых и лабораторных материалов.
^ Структура и объем работы. Диссертация изложена на 151 странице машинописного текста и состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений производству, списка литературы, включающего 208 наименований (из них — 20 иностранных), приложения. Работа содержит 34 таблицы, 10 приложений, 3 рисунка.
^ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1 Биологический азот в сельском хозяйстве
(Обзор литературы)
Донник — древняя культура. Еще более 2 000 лет назад народы, живущие на берегу Средиземного моря, знали это растение как хороший медонос и применяли его на зеленое удобрение. Пригоден донник и для улучшения степных и полупустынных пастбищ, для борьбы с ветровой эрозией, создания зеленого конвейера. Большие надежды земледельцы возлагают на донник и как на один из лучших сидератов. Однако, несмотря на столь большое значение донника для сельскохозяйственного производства, научные учреждения уделяют ему очень мало внимания. В Поволжье практически не ведутся научные исследования этой культуры.
Культуру донника можно ввести в любой севооборот. Значение чистого пара как предшественника неоспоримо. Но надо учитывать и его теневую сторону. На чистых парах, а также распаханных под зябь крутых склонах катастрофически развивается эрозия, уменьшается плодородный слой, гумус почвы. Введение донника в севооборот уменьшает зараженность почвы зерновой нематодой.
В большинстве почв в первом минимуме находятся минеральные азотные соединения, доступные растениям. Поэтому вопрос о поднятии плодородия почв, прежде всего, связывается с обеспечением их азотом.
Бобовые культуры не только обогащают почву азотом, но и дают корм, богатый белками. С корневыми и пожнивными остатками бобовых культур в почве остается около 1,5 млн т азота, и с урожаем выносится около 1,4 млн т азота в форме 8 млн т белка.
Растительные остатки бобовых культур постепенно разлагаются после их запашки в почву, и часть их (около 15 %) подвергается гумификации. Многолетние бобовые, имеющие мощную корневую систему, существенно увеличивают содержание перегноя в почве.
Получение устойчивых урожаев связано с ростом корневой системы растения. Мощные, глубоко проникающие корни лучше обеспечивают растения водой и питательными веществами, в значительной мере сглаживают вредное воздействие засухи. Удобрение ускоряет рост корней. Для стимулирования жизнедеятельности клубеньковых бактерий и роста бобовых растений важно применение микроудобрений. Такие микроэлементы, как молибден, бор, медь, марганец и др. в растении ускоряют физиологические процессы, повышают коэффициент полезного действия удобрений, солнечной энергии.
^ 2 Условия и методика проведения исследований
Экспериментальная часть опытов и их производственная проверка проводилась в 2004—2007 гг. на опытных полях базы «Балашов-Зерно», отделение «Большой Мелик» Балашовского района Саратовской области. На территории хозяйства наибольшее распространение получили черноземы обыкновенные, которые занимают 78,9 % от общей площади; содержание гумуса в почве опытного участка — 6,4 %; содержание гидролизуемого азота — 120, подвижного фосфора − 109, обменного калия — 165, подвижной серы — 8,6 мг/кг.
Обеспеченность гумусом и фосфором средняя, азотом — низкая, калием — повышенная, бором — средняя и высокая, подвижным молибденом — средняя, марганцем — низкая и средняя, цинком, медью и кобальтом — низкая.
Содержание в почвах пашни тяжелых металлов — ртути, свинца, кадмия, цинка, меди, кобальта и никеля — не превышает допустимых концентраций.
Схема опыта состояла из вариантов:
1 Контроль без удобрений
2 Навоз 40 т/га — фон 1
3 Р100К60 – фон 2
+ предпосевная обработка семян по фону 1
4 Бор
5 Молибден
6 Кобальт
+ предпосевная обработка семян по фону 2
7 Бор
8 Молибден
9 Кобальт
Учетная площадь делянок — 200 м2, повторность четырехкратная, расположение делянок систематическое.
Для предпосевной обработки семян использовались:
- борная кислота из расчета 1 г на 1 л воды,
- молибденовокислый аммоний – 50 г на 0,5 л воды,
- сернокислый кобальт — 0,5 г на 1 л воды при смачивании 1ц семян.
Агротехника в опыте была общепринятой и не являлась объектом исследований.
Скарификация семян донника проводилась за 20 дней до посева на скарификаторе СКС-30. Использовались семена I класса посевного стандарта районированного сорта Калдыбанский.
Семена донника подсевались под ячмень.
Исследования проводились в зоне севооборота: ячмень + донник − донник − яровая пшеница. Сорт яровой пшеницы — Саратовская 58.
Основные удобрения вносились под зябь. Применялись двойной суперфосфат (48 % Р2О5), хлористый калий (60 % К2О), навоз (N0,5P0,25K0,6).
Предпосевную обработку семян микроэлементами применяли накануне сева, проводилось смачивание, затем семена тщательно перелопачивались и просушивались.
Все исследования сопровождались изучением факторов внешней среды, биометрическими измерениями, эколого-агрохимическими и микробиологическими анализами.
В почвенных образцах определено общее содержание гумуса методом Тюрина, подвижного фосфора и обменного калия — по Чирикову, нитратного азота — дисульфофеноловым методом, легкогидролизуемого азота — по Тюрину и Кононовой, микроэлементы — по Пейве и Ринькису.
Наблюдения за динамикой формирования симбиотического аппарата проводили по методике ВНИИ бакпрепаратов.
Прогнозирование накопления радионуклидов в урожае сельскохозяйственных культур осуществлялось по содержанию его в молодых растениях донника (Юдинцева, 1973; Дергунов, 1990).
Леггемоглобин в клубеньках донника определяли по Посыпанову, сахара в нектаре цветков — по Бертрану.
Определение качества зерна яровой пшеницы: масса 1 000 семян − по ГОСТ 10842-76; натура — по ГОСТ 10840-64; стекловидность — по ГОСТ 10987-76; содержание и качество клейковины — по ГОСТ 13586-6; белок — по ГОСТ 10846-74.
Статистическая обработка урожайных данных проведена методом дисперсионного анализа (Доспехов Б. А., 1972).
Биоэнергетическая и экономическая эффективность возделывания донника проводилась по соответствующим методикам Всероссийского института кормов им. В. Р. Вильямса (1989, 1995), ВАСХНИЛ (1983).
^ ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3 Эколого-агрохимическая характеристика факторов продуктивности донника желтого
Динамика микробиологических процессов в почве
Предпосевная обработка семян микроэлементами стимулирует рост корней донника, поэтому опосредованно влияет на ризосферу и развитие в ней микроорганизмов.
В наших исследованиях установлено, что по всем вариантам опыта общий уровень содержания микроорганизмов в почве оказался высоким, что характеризует ценоз как благоприятный по микробиологической активности.
Минеральные удобрения (Р100К60) слабее влияли на численность клубеньковых и целлюлозоразлагающих микроорганизмов по сравнению с вариантом, где вносился навоз. Наибольший рост клубеньковых бактерий отмечен на варианте с предпосевной обработкой семян кобальтом по фону навоза — 74,8 тыс. против 15,0 на контроле. На этом же варианте на фоне минеральных удобрении их было на 65 % меньше. Такая же закономерность наблюдалась и в отношении свободноживущих бактерий.
Стимулирующее действие навоза на азотобактер проявилось его ростом в 2,1 раза по сравнению с контролем. Минеральные удобрения повышали количество азотобактера на 62,3 %.
Иная картина с бактериями рода Clostridium, где предпосевная обработка семян по фону навоза повышала их численность на 12—13 %, а по фону минеральных удобрений на 1,1—5,6 %.
^ Развитие симбиотического аппарата у донника желтого
Наблюдения за развитием симбиотического аппарата на корнях донника проводилось при спонтанном заражении. По нашим исследованиям, клубеньки на корнях донника появляются на 10—12 день после всходов. Появление клубеньков может отмечаться при образовании первого-второго настоящего листа, вначале на главном корне, потом на боковых первого порядка.
Активность клубеньков почти безошибочно определяется по содержанию в них леггемоглобина (Лг) (таблица 1).
Таблица 1 – Содержание леггемоглобина в клубеньках донника мг/г сырых клубеньков (среднее за 2004—2006 гг.)
| Варианты опыта | Фазы развития | |||
| Весеннее отрастание | Стеблевание | Бутонизация | Отрастание после укоса | |
| Контроль | 7,53 | 10,21 | 8,37 | 6,60 |
| Навоз 40 т/га-фон 1 | 9,17 | 11,46 | 9,71 | 6,87 |
| Р100К60 – фон 2 | 8,84 | 10,90 | 9,31 | 6,70 |
| + предпосевная обработка семян по фону 1 | ||||
| Бор | 9,20 | 11,48 | 9,73 | 6,88 |
| Молибден | 9,22 | 11,49 | 9,75 | 6,89 |
| Кобальт | 9,30 | 11,82 | 9,80 | 7,00 |
| + предпосевная обработка семян по фону 2 | ||||
| Бор | 8,85 | 10,92 | 9,33 | 6,71 |
| Молибден | 8,84 | 10,92 | 9,33 | 6,71 |
| Кобальт | 9,20 | 12,08 | 9,40 | 6,74 |
Навоз повышает содержание Лг на 21,7 % по сравнению с контролем; минеральные удобрения на 17,3 %. При предпосевной обработке семян микроэлементами наибольшее количество Лг было на вариантах с кобальтом.
Доля «биологического» азота у донника в опытах составляла от 56,5 до 63,4 %. Из всех вариантов выделяется предпосевная обработка семян кобальтом по фону навоза (40 т/га) — 63,4 %. На вариантах с бором и молибденом — 61,1 и 61,3 % соответственно. По фону минеральных удобрений с предпосевной обработкой бором — 60,3 %; молибденом — 60,3 %; кобальтом — 60,4 % (таблица 2).
Таблица 2 – Содержание общего и «биологического» азота в надземной части донника (среднее за 2004—2006 гг.)
| Варианты опыта | Урожайность, т/га | Содержание общего азота в % на сухое вещество | Общий азот в урожае, кг/га | * Доля «биологического» азота | ||
| зеленой массы | сухой массы | кг/га | % от общего азота | |||
| 1. Контроль | 16,9 | 3,79 | 2,91 | 110,3 | 62,4 | 56,5 |
| 2. Навоз – фон 1 | 18,3 | 4,02 | 3,10 | 124,0 | 76,1 | 61,3 |
| 3. Р100К60- фон 2 | 17,8 | 3,90 | 3,04 | 120,1 | 72,2 | 60,1 |
| + предпосевная обработка семян по фону 1 | ||||||
| 4. В по фону 1 | 18,5 | 4,03 | 3,10 | 124,0 | 76,1 | 61,3 |
| 5. Мо по фону 1 | 18,6 | 4,04 | 3,11 | 124,0 | 76,1 | 61,3 |
| 6. Со по фону 1 | 19,3 | 4,22 | 3,12 | 130,8 | 82,9 | 63,4 |
| + предпосевная обработка семян по фону 2 | ||||||
| 7. В по фону 2 | 18,1 | 3,98 | 3,08 | 120,4 | 72,4 | 60,3 |
| 8. Мо по фону 2 | 18,2 | 3,99 | 3,09 | 120,5 | 72,5 | 60,3 |
| 9. Со по фону 2 | 18,3 | 4,00 | 3,09 | 120,3 | 72,6 | 60,4 |
* Содержание азота в урожае при средней урожайности 2,18 т/га сухой массы костреца составило 47,9 кг/г.
Проведенные исследования показывают, что посевы донника способны накапливать азота от 114,6 на контроле до 148,1 кг/га на варианте с предпосевной обработкой семян бором по фону навоза.
В общем балансе доля «биологического» азота по фону навоза в среднем от предпосевной обработки семян составила 62,9 %, по фону минеральных удобрений − от 60,0 до 60,7 %.
Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что в почвах имеется достаточное количество спонтанных клубеньковых бактерий, но эффективность симбиоза клубеньковых бактерий у донника можно существенно повысить за счет применения фосфорно-калийных удобрений и навоза, а также в сочетании этих удобрений с предпосевной обработкой семян микроэлементами: бором, молибденом и особенно кобальтом.
^ Фотосинтетическая продуктивность посевов
Формирование площади листьев сильно зависело от метеорологических условий, причем не только в ранневесенний период, но и от условий влагообеспеченности летнего периода. Максимальный прирост площади листьев происходит в период бутонизации.
Площадь листьев по вариантам опыта колебалась от 45,8 до 51,2 тыс м2/га в среднем за три года. На увеличение площади листьев большое влияние оказал навоз (на 9,3 % по сравнению с контролем) и совместное его применение с предпосевной обработкой семян молибденом и кобальтом (11,7 %).
Максимальный фотосинтетический потенциал (ФП) формировался на варианте с навозом и предпосевной обработкой семян кобальтом. На вариантах с предпосевной обработкой семян микроэлементами на фоне Р100К60 этот показатель был ниже — 1,40—1,43 млн м2 сутки/га.
^ Химический состав растений и качество урожая
При скашивании донника в фазу бутонизации — начало цветения, растения имеют более высокую облиственность, высокое содержание «сырого» протеина, наименьшее содержание клетчатки и поэтому в эту фазу донник следует использовать для заготовки сена, в последующую фазу лучше использовать для приготовления сенажа. Из агрохимических приемов, влияющих на химический состав зеленой массы донника, большое влияние оказывают органические удобрения (навоз) в сочетании с предпосевной обработкой семян микроэлементами. Из данной таблицы видно, что повышение уровня «сырого» протеина несколько выше на удобренных вариантах, чем на контроле. Его содержание повышается и при предпосевной обработке семян по фону навоза и по фону минеральных удобрений от 19,37 до 19,90, на контроле 18,20 % от абсолютно сухого вещества (таблица 3).
Таблица 3 – Качество и химический состав зеленой массы донника,
(среднее за 2004—2006 гг.)
| Варианты опыта | В % от абсолютно сухого вещества | ||||
| сырой протеин | сырой жир | сырая зола | сырая клетчатка | БЭВ | |
| 1. Контроль | 18,20 | 3,40 | 7,95 | 25,32 | 39,15 |
| 2. Навоз – фон 1 | 19,84 | 3,68 | 8,24 | 24,20 | 37,00 |
| 3. Р100К60- фон 2 | 19,37 | 3,85 | 8,07 | 24,60 | 37,10 |
| + предпосевная обработка семян по фону 1 | |||||
| 4. В | 19,85 | 3,68 | 8,25 | 24,21 | 37,00 |
| 5.Мо | 19,85 | 3,67 | 8,26 | 24,20 | 37,01 |
| 6. Со | 19,90 | 3,71 | 8,28 | 24,24 | 37,01 |
| + предпосевная обработка семян по фону 2 | |||||
| 7. В | 19,37 | 3,85 | 8,06 | 24,61 | 37,10 |
| 8. Мо | 19,38 | 3,85 | 8,07 | 24,62 | 37,09 |
| 9. Со | 19,40 | 3,90 | 8,10 | 24,63 | 37,11 |
Таким образом, в наших опытах получены результаты, отвечающие требованиям высококачественного зеленого корма. По вариантам опыта повышается содержание протеина, а содержание клетчатки уменьшается, особенно на вариантах с навозом и на его фоне с предпосевной обработкой семян бором, молибденом и кобальтом.
^ Урожайность донника
В своей работе мы пытаемся доказать, что навоз как местное удобрение может широко использоваться в занятом пару под донником в сочетании с предпосевной обработкой семян микроэлементами, особенно молибденом и кобальтом.
Проследим это на примере (таблица 4). Если при внесении навоза урожайность повышается на 8,3 %, то предпосевная обработка семян повышает этот показатель по этому фону на 9,4—14,2 %.
Фосфорно-калийные удобрения меньше влияли на урожайность, которая составила 17,8 т/га против 16,9 т/га на контроле. Предпосевная обработка семян повысила этот показатель до 18,1—18,3 т/га.
Результаты наших исследований позволяют обосновать целесообразность дифференцированного подхода к использованию зеленой массы донника, наиболее целесообразно из него заготавливать сено или использовать зеленую массу для заготовки сенажа, скашивая донник не позднее фазы начала цветения.
^
Таблица 4 – Урожайность зеленной массы донника, т/га
| Варианты опыта | 2004 г. | 2005 г. | 2006 г. | Среднее за три года |
| 1. Контроль | 17,7 | 16,0 | 17,1 | 16,9 |
| 2. Навоз — фон 1 | 19,7 | 16,9 | 18,5 | 18,3 |
| 3. Р100К60 — фон 2 | 19,4 | 16,3 | 17,7 | 17,8 |
| + предпосевная обработка семян по фону 1 | ||||
| 4. В | 19,8 | 17,0 | 18,9 | 18,5 |
| 5. Мо | 20,0 | 17,2 | 18,8 | 18,6 |
| б. Со | 20,6 | 17,3 | 20,1 | 19,3 |
| + предпосевная обработка семян по фону 2 | ||||
| 7. В | 19,8 | 16,6 | 17,9 | 18,1 |
| 8. Мо | 19,8 | 16,7 | 18,1 | 18,2 |
| 9. Со | 20,0 | 16,6 | 18,3 | 18,3 |
| НСР 0,5 | 0,44 | 0,19 | 0,32 | 0,32 |
^ 4 Донник, плодородие почв и урожайность яровой пшеницы
Влияние запашки корневых и пожнивных остатков донника
на продуктивность яровой пшеницы
Основной прирост сухого вещества наблюдается в период от кущения до фазы колошения. В среднем за три года, независимо от удобренности вариантов, формируется от 59 до 84 % конечного урожая. Положительное влияние донника проявляется уже в фазу кущения, где на удобренных вариантах растения накапливали сухой массы на 17—42 % больше контрольных, а урожай сухой биомассы колебался от 2,95 на контроле до 3,93 т/га на варианте с запашкой донника и последействия минеральных удобрений. Азот — один из важнейших факторов получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур в Поволжье.
Наибольшее содержание питательных веществ в яровой пшенице отмечено в фазу кущения. К фазе колошения содержание азота, фосфора и калия уменьшалось на всех вариантах.
Однако и здесь сохранилось преимущество удобренных вариантов. Так, по средним данным за три года, в растении в фазу кущения содержалось азота в 1,8—2,1 раза больше, чем в колошение и в 1,3—1,4 раза больше по сравнению с фазой полной спелости.
Наибольшее влияние на содержание азота оказали варианты с запашкой донника по фону навоза и минеральных удобрений в последействии (таблица 5). Содержание азота, фосфора и калия в биомассе яровой пшеницы по фазам развития снижается, что объясняется нарастанием биомассы, потреблением и оттоком питательных веществ в репродуктивные органы. Такая зависимость отмечена на всех вариантах.
Таблица 5 – Влияние донника на содержание питательных
веществ в растениях яровой пшеницы, % на сухое вещество
| Варианты опыта | Фенофазы | ||||||||
| кущение | колошение | полная спелость (зерно) | |||||||
| азот | фосфор | калий | азот | фосфор | калий | азот | фосфор | калий | |
| 1. Контроль - пар чистый | 3,20 | 0,81 | 1,25 | 1,55 | 0,45 | 1,23 | 2,36 | 0,82 | 0,57 |
| 2. Донник без удобрений | 3,33 | 0,85 | 1,30 | 1,77 | 0,49 | 1,29 | 2,58 | 0,85 | 0,61 |
| 3. Навоз 40 т/га * донник | 3,49 | 0,86 | 1,43 | 1,89 | 0,54 | 1,34 | 2,67 | 0,86 | 0,61 |
| 4. Р100К60 **донник | 3,54 | 0,8, | 1,47 | 1,93 | 0,54 | 1,35 | 2,69 | 0,86 | 0,64 |
*, ** — последействие
Наибольшее количество фосфора отмечалось на варианте с запашкой донника, выращенного по фону минеральных удобрений — 0,89 % против 0,81 % на контроле. По фону навоза этот показатель составил 0,86 %. На варианте с запашкой корневых и пожнивных остатков донника, выращенного без удобрений, количество фосфора составило 0,85 %, т. е. близкое к предыдущему варианту. Содержание калия в зерне в 2,2 раза ниже, чем в вегетативной массе яровой пшеницы, прослеживалось во все годы исследований.
Анализируя полученные данные, отмечаем, что запашка пожнивных и корневых остатков донника дает прибавку урожая к контролю в среднем за три года (2005—2007 гг.) — 15 % (таблица 6).
Таблица 6 – Урожайность зерна яровой пшеницы, выращиваемой на фоне запашки корневых и пожнивных остатков донника, т/га
| Варианты опыта | Годы | Среднее за три года | % к контролю | ||
| 2005 | 2006 | 2007 | |||
| 1. Контроль - пар чистый | 3,73 | 3,69 | 3,78 | 3,73 | 100 |
| 2. Донник без удобрений | 4,30 | 4,25 | 4,34 | 4,29 | 115 |
| 3. Навоз 40 т/га + донник | 4,42 | 4,38 | 4,40 | 4,40 | 118 |
| 4. Р100К60 + донник | 4,48 | 4,45 | 4,52 | 4,48 | 120 |
| НСР 05 | 0,30 | 0,30 | 0,16 | 0,25 | |
При запашке донника, выращенного на фоне навоза, урожайность яровой пшеницы повысилась на 18 %, на этом варианте масса корневых и пожнивных остатков была выше и сказывается последействие навоза, внесенного в количестве 40 т/га. На 2 % больше, чем в предыдущем варианте была урожайность пшеницы при запашке донника, выращенного на фоне минеральных удобрений, т. е. практически одинаковый результат дало применение в опыте минеральных удобрений в последействии.
Таким образом, результаты исследований показали, что выращивание по занятому пару донника и запашка его растительных остатков является эффективным приемом при возделывании яровой пшеницы в условиях Окско-Донской равнины.
^ 5 Агро-экологический мониторинг почв и посевов
Радиоэкологическое значение 137Cs и уровни его поглощения почвами и растениями
В Балашовском районе пик концентрации цезия-137 обнаружен в северо-западной части Балашова в излучине реки Хопер.
Генеральная выборка была разделена нами на три модальных класса – группы почв по степени загрязнения изотопами. Первый класс представляет природный фон. Средняя активность цезия-137 в нем составила 40 с колебаниями от 23 до 75 нКи/км2. Ко второму классу отнесена группа почв, в которой плотность радиоактивного загрязнения равна в целом 441 с колебаниями от 300 до 550 нКи/км2. Плотность загрязнения почвенного покрова Балашовского района цезием-137 в третьем классе колебалась от 520 до 800 нКи/км2.
И хотя в целом поверхностная активность цезия-137 не превысила критического уровня (2 Ки/км2), она оказалась в среднем выше природного фона во втором классе в 12, а в третьем в 17 раз.
Анализ по определению зависимости между содержанием радиоцезия в молодых и взрослых растениях донника (таблица 7) показал, что величины коэффициента корреляции высоки, вероятность безошибочного суждения во всех случаях более 99,9 % (r = 0,865—0,896; r = 6,70—8,63).
Таблица 7 – Накопление цезия-137 в зеленой массе донника
в зависимости от содержания его в молодых растениях, нКи/кг
| № образцов | Молодые растения | Перед уборкой | Коэффициент перехода | |
| Фактически | Теоретически | |||
| 1 | 4,9 | 0,6 | 0,6 | 0,122 |
| 2 | 9,4 | 1,1 | 1,1 | 0,117 |
| 3 | 11,2 | 1,3 | 1,3 | 0,116 |
| 4 | 13,1 | 1,4 | 1,5 | 0,114 |
| 5 | 14,9 | 1,8 | 1,7 | 0,114 |
| 6 | 16,8 | 1,7 | 1,9 | 0,013 |
| 7 | 18,7 | 1,7 | 2,0 | 0,106 |
| 8 | 22,8 | 1,7 | 2,5 | 0,109 |
| 9 | 25,9 | 1,8 | 2,8 | 0,108 |
| 10 | 27,8 | 2,5 | 3,0 | 0,107 |
Таким образом, существует прямая связь между содержанием радиоцезия в растениях раннего возраста и накоплением его в урожае взрослых растений, что дало возможность определить уровень загрязнения радиоцезием урожая сельскохозяйственных культур по содержанию его в молодых растениях.
^ Влияние удобрений на медопродуктивность донника желтого
Донник желтый — перспективная культура, способная улучшить медоносную базу хозяйств. Использование пчел на опыление донника — одно из важных и обязательных приемов при его возделывании.
Данные наблюдений показывают, что навоз и фосфорно-калийное удобрение, внесенные под посев донника, увеличивали посещаемость растений пчелами. Так, за пять наблюдений в период массового цветения на 100 м2 на контроле работало 103—120 пчел, в то время как на удобренных вариантах — от 122 до 166 пчел. Наибольшая посещаемость отмечена во все годы исследований на варианте, где вносили навоз с использованием предпосевной обработки семян донника молибденом.
Молибден увеличивал содержание сахара в нектаре донника на 6,8 % по сравнению с контролем.
Медопродуктивность выражается не количеством сахаров, выделенных цветками растений, а количеством меда, которое можно получить с 1 га, так как в нем содержится около 80 % сахаров, то медопродуктивность рассчитывалась учитывая это соотношение. Так, по вариантам опыта с донника желтого получено в среднем за три года от 92 (на контроле) до 120 кг/га меда (таблица 8).
Таблица 8 – Медопродуктивность донника желтого кг/га
| Варианты опыта | ||||
| Контроль | Навоз — фон 1 | Предпосевная обработка семян по фону 1 | ||
| В | Мо | Со | ||
| 2004 г. | ||||
| 93,4 | 94,8 | 100,8 | 103,3 | 104,7 |
| 2005 г. | ||||
| 91,4 | 99,3 | 121,6 | 132,7 | 134,6 |
| 2006 г. | ||||
| 85,2 | 100,0 | 112,8 | 118,7 | 116,8 |
| Среднее за 2004—2006 гг. | ||||
| 92,0 | 98,0 | 113,0 | 118,2 | 119,7 |
| Контроль | Р100К60 — фон 2 | Предпосевная обработка семян по фону 2 | ||
| В | Мо | Со | ||
| Продолжение табл. 8 | ||||
| 2004 г. | ||||
| 93,4 | 95,0 | 98,0 | 104,5 | 100,0 |
| 2005 г. | ||||
| 97,4 | 99,0 | 100,0 | 103,0 | 107,0 |
| 2006 г. | ||||
| 85,2 | 99,0 | 105,0 | 113,0 | 106,5 |
| Среднее за 2004—2006 гг. | ||||
| 92,0 | 96,3 | 101,0 | 106,8 | 104,5 |
^ Биоэнергетическая и экономическая эффективность технологии возделывания донника на корм
С переходом к рыночным отношениям урожайность перестала быть главным показателем эффективности производства. На первый план выдвинулось требование обязательной окупаемости производства. Так, себестоимость по вариантам опыта колебалась от 1,82 (на контроле) до 2,38 тыс. руб. на варианте с внесением под посев донника фосфорно-калийного удобрения.
Условно-чистый доход был наибольшим на вариантах с внесением навоза в сочетании с предпосевной обработкой семян молибденом и кобальтом — 4,91 и 5,00 тыс. руб/га соответственно. Уровень рентабельности на этих вариантах составил 31—33%. Коэффициенты биоэнергетической эффективности составили от 2 до 2,6 единиц.
Выводы
1 Донник формирует довольно высокие урожаи раннего корма в острозасушливых условиях. Ценен донник и как предшественник, так как создает скороспелый пласт, часто не уступающий чистому пару, не занимая при этом отдельного поля севооборота.
Установлено, что по всем вариантам опыта общий уровень содержания микроорганизмов в почве оказался высоким, что характеризует ценоз как благоприятный по микробиологической активности.
Наибольший рост клубеньковых бактерий отмечен на варианте с предпосевной обработкой семян кобальтом по фону навоза.
2 Количество клубеньков у донника зависело от фона удобренности и предпосевной обработки семян.
Навоз в дозе 40 т/га увеличил количество активных клубеньков в среднем за три года в три раза по сравнению с контролем без удобрений, минеральные удобрения — в 2,4 раза. Предпосевная обработка семян микроэлементами увеличивала количество клубеньков на 4—10 %.
Навоз повышает содержание леггемоглобина на 21,7 % по сравнению с контролем, минеральные удобрения — на 17,3 %. При предпосевной обработке семян микроэлементами наибольшее количество леггемоглобина было на вариантах с кобальтом.
3 Продуктивность азотфиксации донника, выраженная в количестве «биологического» азота, была наибольшей на варианте с внесением навоза (40 т/га) и предпосевной обработкой семян на этом фоне кобальтом — 63,4 % (на контроле — 56,5 %). Наряду с этим положительное действие донника проявляется и за счет «биологического» азота, накопленного в корневой системе, величина которого зависела от развития симбиотического аппарата и величины накопления пожнивно-корневых остатков.
Эффективность симбиоза клубеньковых бактерий у донника можно существенно повысить за счет применения фосфорно-калийных удобрений и навоза, а также в сочетании этих удобрений с предпосевной обработкой семян бором, молибденом и особенно кобальтом.
4 Фотосинтетическая деятельность посевов донника позволила определить активность данного агрофитоценоза. Площадь листьев по вариантам колебалась от 45,8 до 51,2 тыс. м2/га. Максимальный фотосинтетический потенциал формировался на варианте с навозом и предпосевной обработкой семян на его фоне кобальтом — 1,53 млн м2 сутки/га (на контроле — 1,32).
5 Облиственность донника является одним из важнейших хозяйственных признаков, определяющих качество корма. У донника облиственность колебалась от 45,8 до 51,2 %. С фазы цветения процент облиственности снижается, что связано, прежде всего, с тем, что в структуре побегов донник формирует очень мощные стебли.
6 Содержание сырого протеина значительно повышается на вариантах с навозом и предпосевной обработкой семян на этом фоне бором, молибденом и кобальтом — 19,9 % (на контроле — 18,2 %). Содержание клетчатки по вариантам опыта снижается.
Скашивая донник в фазу бутонизации – в начале цветения, мы обеспечиваем большее накопление органической массы, содержащей высокое количество азота. Так, на варианте с внесением навоза и предпосевной обработкой семян на этом фоне кобальтом накопление органического вещества составило — 944 г/м2 и азота 13,8 г/м2.
7 Навоз, как местное удобрение, может быть широко использован на занятом пару под донником в сочетании с предпосевной обработкой семян микроэлементами, особенно молибденом и кобальтом. Если при внесении навоза урожайность зеленой массы донника повышается на 8,3 %, то предпосевная обработка семян микроэлементами по этому фону повышает этот показатель на 9,4—14,2 % по отношению к контролю. Фосфорно-калийные удобрения увеличивали урожайность на 5,3 %, предпосевная обработка семян микроэлементами по этому фону повысила урожайность на 7,1—8,2 % по отношению к контролю.
8 Запашка корневых и пожнивных остатков донника увеличивает содержание нитратного азота до 11,8 мг/кг абсолютно сухой почвы, против 9,0 мг/кг на контроле. Совместное применение донника с удобрениями увеличивает этот показатель до 19,0 мг/кг.
Запашка корневых и пожнивных остатков донника на фоне навоза обеспечивает прибавку общего и лабильного гумуса на 0,84 и 0,01 % соответственно.
Таким образом, для поддержания положительного баланса гумуса и питательных веществ следует эффективно использовать внесение навоза под донник и запашку его корневых и пожнивных остатков на фоне последствия навоза и минеральных удобрений.
9 Продуктивность яровой пшеницы повысилась при запашке корневых и пожнивных остатков донника на 32 % по отношению к контролю. При запашке донника, выращенного на фоне навоза, урожайность яровой пшеницы повысилась на 38 %, на фоне минеральных удобрений – на 43 % с одновременным улучшением качества зерна.
10 Установлена прямая связь между содержанием радиоцезия в растениях раннего возраста и накопление его в урожае взрослых растений, что дает возможность определить уровень загрязнения радиоцезием урожая сельскохозяйственных культур.
11 Микроудобрения повышают медопродуктивность донника желтого с 95—100 до 113—120 кг/га.
12 Наибольшая энергетическая эффективность получена при выращивании донника по занятому пару на фоне внесения 40 т/га навоза и предпосевной обработки семян раствором кобальта. Коэффициент энергетической эффективности на этом варианте составил 2,6.
^ Предложения производству
1 В качестве основного удобрения под донник желтый рекомендуем вносить навоз в дозе 40 т/га или фосфорно-калийное удобрение (Р100К60).
2 Корневые и пожнивные остатки донника, накапливающие в верхнем слое до 5—6 т/га сухой массы и 115—148 кг/га биологического азота целесообразно запахивать под яровую пшеницу.
3 Для повышения продуктивности донника желтого на фоне основного удобрения следует применять предпосевную обработку семян одним из микроэлементов: кобальтом, молибденом или бором.
^ Список научных работ опубликованных
по теме диссертации
- Кашицына, Л. В. Биологическая активность почв под посевами озимой пшеницы / Л. В. Кашицына, Н. П. Седова, Е. В. Макеева // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. — Саратов, 2008. — № 3. — С. 25—26.
- Смирнова, Е. Б. Микробиологические аспекты плодородия почв при внесении вермикомпоста / Е. Б. Смирнова, Н. П. Седова (Шабанова) // Естествознание и гуманизм : сб. научных работ «Современный мир, природа и человек». — Томск : ТГУ, 2006. — Т. 3. — № 4. — С. 56.
- Седова (Шабанова), Н. П. Формирование симбиотического аппарата у донника желтого в условиях Прихоперья / Н. П. Седова (Шабанова), Е. Б. Смирнова // Естествознание и гуманизм : сб. научных работ «Современный мир, природа и человек». — Томск : ТГУ, 2007. — Т. 4. — № 1. — С. 86.
- Попов, Г. Н. Влияние мелиорантов на агрохимические показатели чернозема обыкновенного Окско-Донской равнины / Г. Н. Попов, В. Г. Попов, Н. П. Седова (Шабанова) // Естествознание и гуманизм : сб. научных работ «Современный мир, природа и человек». — Томск : ТГУ, 2007. — Т. 4. — № 1. — С. 135.
- Попов, В. Г. Эрозия почв и мероприятия по борьбе с ней в лесостепной зоне Саратовской области / В. Г. Попов, Н. П. Седова (Шабанова), Е. Б. Смирнова // Естествознание и гуманизм : сб. научных работ «Современный мир, природа и человек». — Томск : ТГУ, 2007. — Т. 4. — № 1. — С. 136.
- Седова (Шабанова), Н. П. Влияние донника на продуктивность яровой пшеницы в условиях Прихоперья / Н. П. Седова (Шабанова) // Естествознание и гуманизм : сб. научных работ «Современный мир, природа и человек». — Томск : ТГУ, 2007. — Т. 4. — № 2. — С. 123.
- Попов, В. Г. Биоэнергетическая и экономическая эффективность смешанных посевов для конвейерного производства кормов на черноземах обыкновенных Прихоперья / В. Г. Попов, Н. П. Седова (Шабанова) // Доклады Всероссийской научно-технической конференции «Приоритетные направления развития науки и технологий». — Тула : ТулГУ, 2007. — С. 28—30.
- Седова (Шабанова), Н. П. Биоэнергетическая эффективность технологии возделывания донника на корм / Н. П. Седова (Шабанова), Е. Б. Смирнова // Доклады Всероссийской научно-технической конференции «Приоритетные направления развития науки и технологий». — Тула : ТулГУ, 2007. — С. 30—31.
- Седова (Шабанова), Н. П. Накопление радионуклидов в почве в зависимости от ее свойств / Н. П. Седова (Шабанова), Е. Б. Смирнова // Материалы XII Международной научно-практической конференции «Экологическая и экономическая безопасность: проблемы и пути решения ». — Краснодар, 2007. — С. 151—152.
- Попов, В. Г. Влияние микроэлементов на продуктивность донника желтого в условиях Прихоперья / В. Г. Попов, Н. П. Седова // Сб. статей XIII Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь». — Пенза, 2007. — С. 129—130.
- Седова, Н. П. Химический состав и качество урожая донника желтого в условиях Прихоперья / Н. П. Седова, Е. Б. Смирнова // Экология и жизнь. — Пенза, 2007. — С. 133—134.