WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Влияние д лительного применения удобрений и мелиорантов на продуктивность многолетних трав и воспроизводство плодородия дерново-подзолистой почвы республики коми

Сведения о предстоящей защите диссертации

БУБНОВА Валентина Николаевна

«Влияние длительного применения удобрений и мелиорантов на продуктивность многолетних трав и воспроизводство плодородия дерново-подзолистых почв Республики Коми».

06.01.04

сельскохозяйственные науки

Д 006.049.01

Московский научно-исследовательский институт сельского хозяйства «Немчиновка»

143026, Московская область, Одинцовский район, пос. Немчиновка-1, ул. Калинина, дом 1, Московский НИИСХ «Немчиновка»

Тел. 591-83-91 и 591-87-54.

Адрес электронной почты диссертационного совета –

Email: dissovet@nemchinowka.ru

Дата защиты диссертации – 28 сентября 2010 года, в 14 часов.






















На правах рукописи





Бубнова

Валентина Николаевна





Влияние ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ удобрений

и мелиорантов на ПРОДУКТИВНОСТЬ МНОГОЛЕТНИХ

ТРАВ И ВОСПРОИЗВОДСТВО ПЛОДОРОДИЯ

ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ РЕСПУБЛИКи КОМИ





Специальность 06.01.04 – «Агрохимия»






АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук
















Москва 2010

Работа выполнена в Коми филиале Федерального государственного

образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Вятская государственная сельскохозяйственная академия»

и Государственном научном учреждении

«Научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Республики Коми Россельхозакадемии»

Научный руководитель – доктор сельскохозяйственных наук

Чеботарев Николай Тихонович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук

Лобода Борис Павлович;

кандидат биологических наук

Яковлева Надежда Николаевна.

Ведущая организация – Всероссийский научно-исследовательский

институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова

Защита диссертации состоится « 28 » сентября 2010 г. в 14 часов на заседании диссертационного Совета Д 006.049.01 при Московском научно-исследовательском институте сельского хозяйства «Немчиновка».

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

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан “ “____________ 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Мерзликин А.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для Республики Коми характерны, поздние весенние и ранние осенние заморозки, прохладное и короткое лето, что ослабляет рост растений и снижает потребление питательных веществ. Преобладающие здесь подзолистые и дерново-подзолистые почвы имеют низкое естественное плодородие и при значительном сокращении объемов применения агрохимических средств постоянно подвергаются деградационным процессам, которые сопровождаются снижением агрохимических и физико-химических свойств, что подтверждается многими исследованиями (Заболоцкая, 1985; Безносиков, 2002; Елькина, 2006; Чеботарев, 2007). Для воспроизводства продуктивности агроценозов необходима разработка и освоение эффективных систем удобрений сельскохозяйственных культур, обеспечивающих рациональное использование средств химизации и возмещение в почву элементов питания и органического вещества. В связи с этим исследования, посвященные вопросам повышения продуктивности земледелия и воспроизводству плодородия почв Республики Коми, являются актуальными.



Цель и задачи исследований. Цель работы состоит в изучении влияния известкования и минеральных удобрений на продуктивность бобово-злаковых травосмесей и воспроизводство плодородия дерново-подзолистых слабоокультуренных почв.

В задачи исследований входило:

- изучить влияние длительного применения агрохимических средств на физико-химические свойства дерново-подзолистой почвы;

- установить объемы поступления в почву гумуса и элементов питания растений с корневыми и пожнивными остатками бобово-злаковых травосмесей;

- определить изменение содержания органического вещества, фракционно-групповой состав, баланс гумуса и элементов минерального питания в почве;

- выявить влияние минеральных удобрений и известкования на урожайность и кормовую ценность многолетних трав;

- дать экономическую, энергетическую и экологическую оценку применения агрохимических средств при возделывании многолетних трав.

Научная новизна работы. Впервые в условиях Республике Коми на дерново-подзолистых почвах, относящихся к очень холодному подтипу сезонно-промерзающего типа, в условиях короткого периода активных температур изучено влияние длительного применения удобрений и извести на воспроизводство плодородия дерново-подзолистых почв и повышение продуктивности бобово-злаковых травосмесей при постоянном их выращивании.

Установлено, что при длительном возделывании многолетних трав агромелиоранты и минеральные удобрения снижали реакцию почвенной среды, увеличивали содержание и состав органического вещества и элементов минерального питания, улучшали агрохимические и агрофизические свойства и продуктивность дерново-подзолистых почв.

Рассчитан баланс органического вещества и элементов минерального питания при длительном внесении минеральных удобрений по различным фонам извести и постоянном возделывании многолетних трав. Дана экономическая, энергетическая и экологическая оценка применения агрохимических средств в агроценозах Республики Коми.

Практическая значимость. На основании многолетних комплексных исследований предложены агроэкологические подходы к оптимизации воспроизводства плодородия и продуктивности дерново-подзолистых почв в Республике Коми. Установлены эффективные дозы извести (1,0 г.к.) с применением минеральных удобрений в дозах (кг д. в.): азота – 60; фосфора – 75 и калия – 75. Такая система удобрений позволяет создать бездефицитный баланс органического вещества и элементов питания на дерново-подзолистых почвах и повысить эффективность применения агрохимических средств. Урожайность сухого вещества многолетних трав, при рекомендуемой системе удобрений, составила 6,4-6,7 т/га с высоким качеством получаемой продукции.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на научно-практической конференции (Кострома, 2008) и заседании научно-методического совета Коми филиала ФГОУ ВПО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия» (Сыктывкар, 2009 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 4 научных статьи, в том числе 3 в журналах, рекомендуемых ВАК РФ для публикации основных научных результатов диссертации.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и предложения производству; изложена на 102 страницах компьютерного текста, содержит 15 таблиц, 2 рисунка и 4 приложения. Список литературы включает 161 источник, в том числе 11 на иностранных языках.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

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

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 10°С 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. Обезиливание верхней части профиля объясняется в основной 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 – фульватный. Фракции, связанные с кальцием, отсутствуют. Гумус отличается высокой подвижностью. С подзолообразованием взаимодействуют такие свойства, как низкая емкость поглощения, не насыщенность поглощающего комплекса основаниями, обусловленность обменной кислотности алюминием (свойства не могут взаимодействовать с процессом. Подберите другое слово.)

Методика проведения полевых и лабораторных исследований.

Исследования проводили в 2000-2007 гг. на стационарном опыте в ОПХ “Северное” ГНУ “НИПТИ АПК Республики Коми Россельхозакадемии”, заложенном в 1983 году.

Перед закладкой полевого стационарного опыта агрохимические и физические показатели дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы были следующими: гумус – 1,3-1,6 %; pH kcl - 4,1-4,4; Hr - 5,6-6,0; S - 6,3- 7,1 мг-экв./ 100 г почвы; подвижный алюминий – 10,4-12,4; P2O5 - 34-48 и K2O - 72-80 мг/ кг почвы; объемная масса 1,28; удельная масса – 2,78 г/см3. Агрохимические показатели 2000 года представлены в таблице 1.

Схема опыта: без удобрений (контроль); известь 1,0 г.к. (9 т/га); известь 2,0 г.к. (18 т/га); N60P75K75; известь 1,0 г.к. + N60P75K75; известь 2,0 г.к. + N60P75K75. Известняковая мука (пылевидная) содержала 56 % CaO и 0,8 % MgO.

Мелиорант вносили в дозах 9 и 18 т/га одноразово, в 1983 году вручную, под основную обработку почвы, в последующие годы изучали ее последствие без удобрений, так и при ежегодном внесении минеральных удобрений на известкованных почвах. Доза минеральных удобрений составляла N60P75K75. Минеральные удобрения ежегодно вносили в форме аммиачной селитры (34 % д.в.), двойного суперфосфата (45 % д.в.) и хлористого калия (60 % д.в.). При пересеве многолетних трав (2000 и 2005 гг.) удобрения вносили под основную обработку почвы, в другие годы исследований (2001, 2002, 2003, 2004, 2006, 2007 гг.) минеральные удобрения применяли рано весной (в начале вегетации, вносились вручную).

В опыте постоянно возделывалась бобово-злаковая смесь: клевер луговой «Трио», тимофеевка луговая «Северодвинская» и ежа сборная «Хлыновская» (при посеве смеси использовали следующие нормы высева: клевер луговой – 8 кг/га, тимофеевка луговая – 6 кг/га и ежа сборная – 6 кг/га).

Площадь опытной делянки – 100 м2, повторность опыта 4-х кратная.

В работе использовали следующие методы анализов:

-в почве: гумус - ГОСТ 26213- 91, общий азот - ГОСТ 26107 - 84, гидролитическая кислотность- ГОСТ 26212- 91, сумма поглощенных оснований - ГОСТ 27821 - 88, pH в солевой вытяжке - ГОСТ 26483 - 85, подвижный фосфор и обменный калий- ГОСТ 26207- 91, валовый анализ биофильных элементов в почве и удобрениях - абсорбционным и ренгенофлюоресцентным (VRA-33) методами. Кальций и магний- комплекснометрически, лабильные формы гумуса- по схеме Пономаревой- Плотниковой (1982), гранулометрический состав почвы- по Качинскому (1986), объемная и удельная масса почвы- по методике кафедры земледелия ТСХА (Воробьев и др., 1971), наименьшая влагоемкость- методом заливки площадок, влажность устойчивого завядания (ВЗ)- методом проростков по Долгову (1978), разложение клетчатки в почве - по методике И. С. Вострова и А. Н. Петровой (1969).

-в растениях: азот общий-фотоколометрическим методом, сырая клетчатка - по Геннебергу и Штоману (1969), сырая зола - сухим озолением в муфельной печи, фосфор - по Курмису (1974) ванадомолибдатным методом, калий - на пламенном фотометре после сухого озоления, кальций - трилонометрически, кормовые единицы, БЭВ, сырой протеин - расчетным методом, нитратный азот- ионоселективным методом, азот и углерод - 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 Лыкова (1982). Наблюдения и исследования в опытах проводили по методикам, изложенным в следующих работах: Агрохимические методы исследования почв. М., Наука, 1985; Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М., 1965; Методика опытов на сенокосах и пастбищах. ВНИИК. М., 1971.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ


ВОСПРОИЗВОДСТВО ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ

ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ВОЗДЕЛЫВАНИИ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ.


Изменение физико-химических свойств почв

при использовании удобрений и мелиорантов.


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

Длительное использование минеральных удобрений по двум фонам извести (1,0 и 2,0 г. к.) оказало эффективное воздействие на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы (табл.1).

Известь, внесенная в почву, способствовала переводу трудно-усвояемых 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 многолетних трав привело к росту объемов растительных остатков, их гумификации и минерализации, повышению содержания органического вещества и элементов питания растений в почве.

За 8 лет исследований (с 2000 до 2007 гг.) наиболее существенным было увеличение содержания гумуса в вариантах с известью (на 0,1%) и с минеральными удобрениями, внесенными по фону извести (на 0,1%). В вариантах с одними минеральными удобрениями и без удобрений отмечено некоторое снижение содержания гумуса (0,1%), что объясняется подкислением почвы этих вариантов (0,2 ед. pH) за счет внесения физиологически кислых минеральных удобрений и некоторому замедлению процессов гумификации и минерализации растительных остатков в кислой среде.

В вариантах, где почву произвестковали ещё в 1983 году отмечено повышение гидролитической кислотности на 0,6-0,7 мг-экв./100 г почвы. В варианте с внесением извести в дозе по 1,0 г.к. (9 т/га) содержание гидролитической кислотности возвратилось к исходному (1983 г.) состоянию. Это подтверждается и появлением в почве подвижного алюминия (0,1 мг/кг), поэтому наши исследования показали, что доза извести 1,0 г.к. (9 т/га) прекратила свое влияние на снижение обменной и гидролитической кислотности. Вместе с тем доза извести 2,0 г.к. (18 т/га) продолжает эффективно воздействовать на почву. Здесь наблюдалось небольшое подкисление (на 0,7 мг-экв./100 г) почвы.





Таблица 1

Изменение агрохимических свойства дерново-подзолистой почвы (0-20 см) за годы исследований.

Вариант Гумус, % pHkcl Hr Al P2O5 K2O
мг-экв./100 г почвы мг/100 г почвы мг/ кг почвы
1983 г. 2000 г. 2007 г. 1983 г. 2000 г. 2007 г. 1983 г. 2000 г. 2007 г. 1983 г. 2000 г. 2007 г. 1983 г. 2000 г. 2007 г. 1983 г. 2000 г. 2007 г.
Без удобрений 1,6 1,7 1,6 4,1 4,1 4,2 5,8 6,6 6,2 10,4 0,2 0,4 34 37 28 77 64 53
Известь 1 г.к. (9 т/га) 1,6 1,7 1,7 4,2 4,8 4,6 5,6 4,9 5,5 11,5 0,0 0,1 41 39 37 49 46 41
Известь 2 г.к. (18 т/га) 1,5 1,7 1,8 4,2 5,0 4,8 5,7 4,1 4,8 12,2 0,0 0,0 43 41 35 66 57 46
N60P75K75 1,4 1,3 1,3 4,3 4,2 4,1 5,8 6,8 7,3 10,8 0,1 1,2 32 126 144 62 92 112
Известь 1 г.к. + N60P75K75 1,5 1,6 1,7 4,1 5,1 4,9 5,6 4,8 5,3 12,4 0,0 0,0 44 138 156 74 88 124
Известь 2 г.к. + N60P75K75 1,3 1,6 1,7 4,3 5,2 5,0 6,0 5,2 5,6 11,7 0,0 0,0 37 145 184 57 108 141

Применение минеральных удобрений по известкованной почве способствовало также незначительному небольшому подкислению почвы (на 0,4-0,5 мг-экв./100 г почвы), содержание подвижного алюминия отсутствовало. В вариантах без удобрений и полного минерального удобрения, в последние годы (2000-2007 гг.), отмечено значительное подкисление почвы из-за значительного выноса кальция и внесения физиологически кислых минеральных удобрений. По содержанию подвижного фосфора и калия в варианте без удобрений и двух доз извести отмечено их снижение в почве, это означает, что вынос и вымывание элементов питания превышало их поступление в почву.

В вариантах применения минеральных удобрений по фону извести наблюдалось увеличение содержания фосфора (на 18-40) и калия (на 35-40 мг/кг почвы) из-за минерализации растительных остатков многолетних трав и поступления с минеральными удобрениями.

Таким образом, самым оптимальным приемом удобрения многолетних трав является ежегодное применение минеральных удобрений (N60P75K75) при периодическом внесении извести (1 раз в 25 лет) и, при котором происходит значительное накопление органического вещества, элементов питания растений и снижение кислотности дерново-подзолистых почв. Установлено улучшение физических свойств почвы: – снижение объемной массы на 0,20 – 0,40 и удельной массы на 0,20 – 0,25 г/см3, повышение общей порозности (на 0,8 – 1,0 %) и порозности аэрации (на 3,0 – 3,2 %).

Здесь дать таблицу и её описание по вертикальной миграции питательных веществ в почве (взять из приложений).

Влияние удобрений и извести на поступление в почву гумуса

и элементов питания с растительными остатками.

В наших исследованиях поступление органического вещества в почву осуществлялось только с растительными остатками многолетних трав. Ежегодно в пахотный слой почвы поступало 0,31 – 0,86 т/га гумуса. Установлено, что на известкованных почвах происходит накопление гумуса (0,50 – 0,67 т/га), при внесении минеральных удобрений по фону известкования в почве происходило наибольшее увеличение содержания органического вещества в почве (0,81 – 0,86 т/га), что можно объяснить значительными объемами поступления корне-пожнивных остатков и их трансформацией в почве. При внесении одних минеральных удобрений наблюдалось небольшое накопление гумуса (0,36 т/га). В варианте без удобрений гумуса поступало в почву 0,31 т/га (табл.2).

Использование двух доз извести увеличивало объемы поступления элементов питания в почву за счет повышения массы растительных остатков: углерода – 986-1288; азота – 42-55; фосфора – 17-24; калия – 46-62 кг/га.


Таблица 2

Количество гумуса, углерода, азота, фосфора и калия ежегодно поступающее в слой почвы 0-20 см с растительными остатками многолетних трав (ср. за 2000-2007 гг.), кг/га


Вариант Гумус, т/га С N P2O5 K2O C:N
Без удобрений 0,31 786 33,1 13,3 35,2 24:1
Известь 1 г.к. (9 т/га) 0,50 986 42,3 17,4 45,9 23:1
Известь 2 г.к. (18 т/га) 0,67 1288 55,5 24,4 61,8 23:1
N60P75K75 0,36 1388 57,7 26,9 67,1 24:1
Известь 1 г.к. + N60P75K75 0,81 1580 68,8 30,1 82,8 23:1
Известь 2 г.к. + N60P75K75 0,86 1632 77,7 34,1 93,1 21:1

Максимальное количество элементов минерального питания растений за счет поступления растительных остатков получены при использовании минеральных удобрений по двум фонам извести: углерода – 1580-1632; азота – 69-78; фосфора – 30-34 и калия – 83-93 кг/га, что в 2-3 раза превышало содержание этих элементов в растительных остатках контрольного варианта.

Соотношение углерода к азоту в корне-пожнивных остатках приближалось к оптимальному и составляло 21-24:1.

В опыте на слабоокультуренной и среднеокультуренной дерново-подзолистой почве средней тайги в Республике Коми (Заболоцкая, 1985) установлено, что растительные остатки злаковых трав и однолетних трав за один год разлагались (минерализовались) на 36-45 и 42-67% соответственно. Корне-пожнивные остатки, полученные на удобренных делянках, разлагались на 10-15% больше, чем на контроле, что указывает на более высокую эффективность целлюлозоразлагающих микроорганизмов в почве. Приведенные исследования идентичны по скорости минерализации растительных остатков в нашем опыте.


Фракционно-групповой состав и баланс органического

вещества в дерново-подзолистой почве.

Многолетнее применение минеральных удобрений и извести способствовало повышению содержания в составе гумуса фракций гуминовых кислот и снижению фракций фульвокислот (табл. 3).

Таблица 3

Содержание гумуса, его групповой и фракционный состав в пахотном слое (0- 20 см) дерново-подзолистой почвы при длительном применении агрохимических средств, % к Собщ., 2007 г.


Вариант Содер- жание гумуса, % С, % Гуминовые кислоты Фульвокислоты Сгк : Cфк Негидро- лизу- емый остаток
фракции фракции
1 2 3 Сум- ма 1a 1 2 3 Сум- ма
Без удобрений (контроль) 1,6 0,38 10,4 1,7 5,2 17,3 3,7 1,5 18,6 19,0 42,8 0,4 37,6
Известь 1 г.к. (9 т/га) 1,7 0,35 11,8 2,8 5,9 20,5 2,8 1,4 19,2 19,6 43,0 0,5 36,6
Известь 2 г.к. (18 т/га) 1,8 0,41 10,9 3,1 7,7 21,7 2,7 1,4 18,6 19,8 42,5 0,5 34,2
N60P75K75 1,3 0,39 9,8 4,6 6,4 20,8 3,0 1,6 18,5 17,0 40,1 0,5 35,8
Известь 1 г.к. + N60P75K75 1,7 0,42 8,8 7,0 9,7 25,5 2,0 1,5 16,9 20,6 41,0 0,6 33,7
Известь 2 г.к. + N60P75K75 1,7 0,37 9,4 7,7 10,8 27,9 1,8 1,4 16,6 18,8 38,6 0,7 31,6

Существенно повысилось содержание наиболее ценной фракции гуминовых кислот - ГК- 2 (с 1,7 до 7,7%), которая связана с кальцием и магнием в пахотном горизонте почвы. Незначительно снизилась 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. Более чем в два раза повысилось содержание гуминовой фракции (с 5,2 до 10,8%) ГК-3, которая связана с минеральными кислотами и основаниями и образуют комплексы с Fe и Al.

Наиболее примечательно, что значительно снизилась (с 3,7 до 1,8%) наиболее агрессивная, кислая фракция ФК - 1а, соотношение углерода гуминовых и фульвокислот, в вариантах совместного использования полного минерального удобрения и извести, расширилось до 0,6- 0,7, тогда как в вариантах без удобрений и с минеральными удобрениями оно осталось прежним (0,4-0,5).

Произошел сдвиг в гуматную сторону, что указывает на повышение качества гумуса. В соответствии с классификацией Д. С. Орлова (1985) гумус почвы из фульватного (соотношение Сгк:Сфк – до 0,5) перешел в гуматно- фульватный (0,5-1,0) и стал менее подвижен, что очень важно для сохранения плодородия почв.

Наши исследования показали, что содержание гумуса в почве вариантов опыта было 1,3-1,8%, запасы гумуса составили 33,8-46,8 т/га (табл.4). Растительных остатков в почву поступало 2,3-4,8 т/га, наибольшее их количество (4,5-4,8 т/га) получено при ежегодном применении минеральных удобрений по фону извести. Поступление гумуса в почву из корне-пожнивных остатков составило 0,31-0,86 т/га, применение минеральных удобрений на известкованных почвах – 0,81-0,86 т/га, известкованных делянках – 0,50-0,67 т/га, на минеральном фоне – 0,36 т/га и варианте без удобрений – 0,31 т/га. Минерализация гумуса почвы в опыте составила 0,29-0,44 т/га. Расчеты баланса гумуса показали, что наибольшее количество гумуса поступает в почву при применении минеральных удобрений по фону известкования (+0,52-0,57 т/га), на известкованных делянках - +0,21-0,37 т/га, на минеральном фоне создавался небольшой отрицательный баланс гумуса (- 0,08 т/га) и варианте без удобрений он был нулевым, т.е. приход и минерализация гумуса были равными.

Значительный положительный баланс установлен при использовании минеральных удобрений по фону извести и составил: по азоту 48-53, фосфору – 65-67, калию – 33-37 кг/га соответственно.

Таблица 4

Баланс гумуса в почве опытного участка (ср. за 2000-2008 гг.)

Вариант Содержание гумуса,% Запасы гумуса, т/га Поступление растительных остатков, т/га Приход гумуса из растительных остатков, т/га Минера-лизация гумуса, т/га Баланс гумуса, т/га ±
Без удобрений (контроль) 1,6 41,6 2,3 0,31 0,31 0,00
Известь 1 г.к. (9 т/га) 1,7 44,2 2,8 0,50 0,29 +0,21
Известь 2 г.к. (18 т/га) 1,8 46,8 3,7 0,67 0,30 +0,37
N60P75K75 1,3 33,8 2,9 0,36 0,44 -0,08
Известь 1 г.к. + N60P75K75 1,7 44,2 4,5 0,81 0,29 +0,52
Известь 2 г.к. + N60P75K75 1,7 44,2 4,8 0,86 0,29 +0,57


Влияние известкования и минеральных удобрений на урожайность и химический состав бобово-злаковых травосмесей.

Применение минеральных удобрений на известкованных почвах (1,0 и 2,0 г.к.) повышало урожайность зеленой и сухой массы бобово-злаковых травосмесей (табл.5). Средняя урожайность на вариантах применения агрохимических средств составила 19,9-30,7 т/га сырой массы или 4,2-6,7 т/га сухого вещества. В контрольном варианте она равнялась 13,4 и 3,7 т/га соответственно.

Таблица 5

Урожайность многолетних трав, т/га


Вариант 2000 г. 2001 г. 2002 г. 2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2007 г. Средняя урожайность за 8 лет Прибавка к контролю, %
Без удобрений (контроль) -
Известь 1 г.к. (9 т/га)
Известь 2 г.к. (18 т/га)
N60P75K75
Известь 1 г.к. + N60P75K75
Известь 2 г.к. + N60P75K75
НСР0,5

* числитель – урожайность зеленой массы

знаменатель – сухого вещества

Отмечено на делянках последействия известковых материалов показатели урожайности составили 19,9-24,0 т/га сырой массы трав или 4,2-5,3 т/га сухого вещества. Установлено, что последние два года проведения исследований (2006-2007 гг.) урожайность варианта известь 1,0 г.к. резко снижалась до значений варианта без удобрений и получена в количестве 18,8-20,3 т/га сырой массы и 4,2-4,5 т/га сухой массы. Особенно в 2007 году урожайность не превышала значений контрольного варианта (18,8 т/га сырой массы и 4,2 т/га сухого вещества). Как указано выше в почве указанного варианта значительно повышалась обменная и гидролитическая кислотность, в почве появился подвижный алюминий, что указывает на то, что доза извести прекратила нейтрализовать все формы кислотности и не способствовала поступлению элементов питания растений в почву. Произошло сильное подкисление почвы и требуется внесение дополнительной дозы извести.

В годы пересева травосмесей (2000 и 2005 гг.) получена небольшая урожайность трав (12,5-21,0 т/га сырой массы и 2,8-4,6 т/га сухого вещества), в другие годы проведения опыта она была в 2-3 раза выше. Известь в высокой дозе (2,0 г.к. – 18 т/га) продолжала эффективно влиять на урожайность бобово-злаковых травосмесей. Применение минеральных удобрений повышало среднюю урожайность (25,3 т/га зелёной массы и 5,4 т/га сухого вещества) до уровней, сопоставимых с последействием дозы извести в 2,0 г.к. (24,0 т/га з.м. и 5,3 т/га с.в.).

Наибольшая урожайность многолетних трав получена при ежегодном внесении минеральных удобрений (N60P75K75) на фоне последействия двух доз (1,0 и 2,0 г.к.) извести и составила 28,1-30,7 т/га сырой массы (6,4-6,7 т/га с.в.) и превышала контрольный вариант на 110-119 и 72-81 % соответственно.

Большое значение для кормления животных имеет качество получаемой продукции. Изучение химического состава многолетних трав показало, что внесение полного минерального удобрения снижало содержание сухого вещества на 2 % по сравнению с контролем (табл. 6).

В сене многолетних, выращенных на известкованных делянках количество сухого вещества составило 22,2-22,6 %, на вариантах применения минеральных удобрений по фону извести – 21,8-22,7 %, в контрольном варианте его содержание было 23,7 %.

Содержание азота с повышением доз удобрений увеличивалось. В многолетних травах, полученных на известкованных делянках, содержание азота равнялось 1,77-1,84 %, варианте с полным минеральным удобрением – 1,91 %, внесение минеральных удобрений по фону извести повысило его содержание до 1,96-2,23 % (в контроле – 1,65 %). С повышением содержания азота в корме увеличивалось и содержание сырого протеина. Наибольшее его количество получено при использовании минеральных удобрений по фону извести и составило 12,3-13,9 %, в варианте без удобрений – 10,3 %.

Таблица 6

Химический состав многолетних трав, % на сухое вещество

(среднее за 2000-2007 гг.)


Вариант Сухое вещество Азот Сырой протеин Фосфор Калий Кальций Нитраты мг/кг сырой массы
Без удобрений (контроль) 23,7 1,65 10,3 0,72 2,03 0,68 95
Известь 1 г.к. (9 т/га) 22,6 1,77 11,1 0,76 2,06 0,72 104
Известь 2 г.к. (18 т/га) 22,2 1,84 11,5 0,78 2,18 0,76 116
N60P75K75 21,4 1,91 11,9 0,89 2,66 0,78 148
Известь 1 г.к. + N60P75K75 22,7 1,96 12,3 0,91 2,82 0,77 137
Известь 2 г.к. + N60P75K75 21,8 2,23 13,9 0,94 2,93 0,79 149

Содержание фосфора, калия и кальция наиболее существенно повышалось в сене вариантов использования минеральных удобрений на известкованных почвах и составило: 0,91-0,94%, 2,82-2,93% и 0,77-0,79% соответственно, в контрольном варианте их количество было: 0,72; 2,03; и 0,68%. По другим вариантам содержание минеральных элементов в травах повышалось в меньшей степени. Содержание нитратов в сене многолетних трав (95-149 мг/кг) не превышало ПДК (1000 мг/кг).

Наибольший сбор кормовых единиц (4,3-4,5 т/га) получен при применении минеральных удобрений по фону извести, сырого протеина о,53-0,62 т/га, в вариантах известкованных почв – 3,3-3,7 т/га; 0,37-0,42 т/га соответственно, на контрольном варианте – 2,6 т/га и 0,27 т/га.

Таким образом, наши многолетние исследования показали, что оптимальным приемом удобрения многолетних трав, является периодическое внесение извести (1 раз в 25 лет) в дозе 1,0 г.к. и ежегодным использованием минеральных удобрений (N60P75K75). При таком способе удобрения получена максимальная урожайность трав и способствовало повышению плодородия дерново-подзолистой слабоокультуренной почвы. Повышалось содержание сырого протеина, фосфора и калия. Содержание нитратов не превышала ПДК. Сбор кормовых единиц составил 4,3-4,5 т/га, сырого протеина – 0,53-0,62 т/га.

Экономическая и биоэнергетическая оценка применения

агрохимических средств в агроценозах

Современное сельскохозяйственное производство является одним из основных потребителей энергии. На производство сельскохозяйственной продукции используется энергия солнца, потребляемая растениями в процессе фотосинтеза, и энергия, затраченная на производство и применение минеральных и органических удобрений, пестицидов, а также энергия горюче-смазочных материалов, используемая для обработки почвы, ухода за посевами, уборки и подработки урожая.

Биоэнергетическая оценка использования органических удобрений позволяет сравнить различные их дозы с минеральными удобрениями, а также совместное применение удобрений и извести способствует разработке энергетически обоснованных технологий использования средств химизации в земледелии региона. Энергетическая оценка подразумевает определение соотношения количества энергии, аккумулированной в урожае в процессе фотосинтеза и совокупных затрат энергии, вкладываемой в производство продукции растениеводства.

С целью изучения сравнительной энергетической эффективности применения минеральных удобрений и извести нами выполнен анализ энергетической оценки применения удобрений и мелиорантов при выращивании многолетних трав в 2000-2007 годах.

Многолетние исследования показали высокую энергетическую эффективность использования минеральных удобрений и известковых материалов (табл.7).

Наибольшая валовая и обменная энергия многолетних трав получена при ежегодном применении минеральных удобрений на известкованной почве и составила 79-87 и 59-67 ГДж/га, энергозатраты – 16-17 ГДж/га. Коэффициент энергоотдачи равнялся 3,7-3,9. На известкованных делянках валовая энергия была 57-65, обменная энергия – 41-47 ГДж/га, энергетический коэффициент составил 2,4-2,6 единицы, что в 1,5 раза ниже, чем в варианте внесения минеральных удобрений по фону извести.

В контрольном варианте коэффициент энергоотдачи составил 2,0 и на минеральном фоне – 2,9 единицы.

На основании многолетних исследований можно утверждать, что по расчету энергетической эффективности использования агрохимических средств самым эффективным является вариант ежегодного применения минеральных удобрений на известкованных почвах.

Таблица 7

Энергетическая эффективность применения извести и минеральных удобрений (ср. за 2000-2007 гг.)


Варианты Урожайн. сухого в-ва (ср. за год), т/га Валовая энергия Обменная энергия Энергоза- траты Коэффициент энергоотдачи, ед.
ГДж/га
Без удобрений (контроль) 3,7 49,2 32,1 16,1 2,0
Известь 1 г.к. (9 т/га) 4,8 56,8 41,4 17,3 2,4
Известь 2 г.к. (18 т/га) 5,3 65,5 47,5 18,2 2,6
N60P75K75 5,4 59,8 40,7 14,2 2,9
Известь 1 г.к. + N60P75K75 6,4 78,8 58,6 15,8 3,7
Известь 2 г.к. + N60P75K75 6,7 87,5 67,3 17,3 3,9

В качестве основного, при оценке экономической эффективности применения минеральных удобрений и мелиорантов, используется метод сопоставления величин дополнительного урожая, полученного в результате использования агрохимических средств и затрат на их внесение. Разница этих показателей в стоимостном выражении представляет прибыль, а отношение прибыли к затратам – окупаемость (рентабельность) дополнительных расходов на средства химизации.

Для расчетов экономической эффективности агрохимических средств нами использовались отпускные цены на удобрения и известь, а также фактические затраты на их внесение. Учитывалась розничная цена сена многолетних трав, сложившаяся в Республике Коми.

Экономическими расчетами установлено, что наибольший условный чистый доход от ежегодного применения минеральных удобрений на известкованных почвах составил 17-19 тысяч рублей с 1 гектара (табл.8). Затраты равнялись 10-11 тысяч рублей с 1 гектара. Выручка от продажи сена многолетних трав – 27-30 тыс. рублей с 1 га.

На известкованных делянках доход равнялся 10-14 тыс. рублей с 1 га, затраты на покупку и внесение агрохимических средств – 1-2 тыс. рублей с 1 га (затраты распределены на 25 лет), выручка от продажи сена – 11-16 тыс. рублей с 1 га. На минеральном фоне доход равнялся 8,2 тыс. рублей, затраты – 9 тыс. рублей, выручка от реализации дополнительного урожая трав – 17 тыс. рублей с 1 га.

Таблица 8

Экономическая эффективность агрохимических средств

при возделывании многолетних трав

(в ср. за 2000-2007 гг.)

Варианты Внесено удобрений на 1 га (кг д.в., т/га) Затраты на удобрения на 1 га, тыс. рублей Выручка от реализации дополнительного урожая трав, тыс. рублей Условный чистый доход, тыс. рублей
Без удобрений (контроль) - - - -
Известь 1 г.к. (9 т/га) 9,0 т 1,2 11,0 9,8
Известь 2 г.к. (18 т/га) 18 т 2,4 16,0 13,6
N60P75K75 700 кг физ. веса 8,8 17,0 8,2
Известь 1 г.к. + N60P75K75 9,0 т + 700 кг физ. веса 10,0 27,0 17,0
Известь 2 г.к. + N60P75K75 18,0 + 700 кг физ. веса 11,2 30,0 18,8

* Расчеты выполнены в ценах 2007 года.

Выводы

1. Дерново-подзолистые почвы центральной части Республики Коми характеризуются преимущественно низким естественным плодородием, дефицитом органического вещества и доступных растениям элементов питания. Недостаток органических и минеральных удобрений в хозяйствах не позволяет 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. Длительное возделывание многолетних трав (2000-2007 гг.) и применение минеральных удобрений на известкованных почвах оказало положительное влияние на агрофизические и агрохимические свойства слабоокультуренной дерново-подзолистой почвы. Наиболее значительным было повышение содержания гумуса (на 0,1%), повышение обменной (на 0,1-0,2 ед. рН), гидролитической (на 0,2-0,8 мг-экв./100 г почвы) кислотности, повышение количества подвижного фосфора (на 20-40 мг/кг) и калия (на 30-40 мг/кг почвы), снижение объемной (на 0,18-0,26 г/см3) и удельной массы (на 2,66-2,70 г/см3), повысились – объемная порозность (на 0,8-1,1%) и порозность аэрации (на 2,4-3,2%) почвы. По другим вариантам свойства почвы были менее значительными.

3. Применение полного минерального удобрения и извести под многолетние травы способствовало созданию положительного баланса гумуса за счет поступления и трансформации в почве корне-пожнивных остатков (4,5-4,8 т/га) и образованию дополнительных элементов питания растений. При такой системе удобрений ежегодный баланс гумуса составил +0,52-0,57 т/га, на известкованных почвах он равнялся +0,21-0,37 т/га, в варианте без удобрений он был нулевым.

4. Изучение группового и фракционного состава органического вещества показало, что в гумусе пахотного горизонта почвы, в результате применения средств химизации происходило снижение доли фульвокислот и повышалось содержание гуминовых кислот (особенно фракции ГК – 2, прочно связанной с Ca и Mg), что свидетельствует об улучшении качества органического вещества дерново-подзолистых почв при таком земледельческом использовании.

5. Ежегодное применение минеральных удобрений на известкованных почвах обеспечивало высокую эффективность их использования под многолетние травы. Средняя урожайность за 2000-2007 гг. получена 6,4-6,7 т/га сухого вещества и превышало вариант без удобрений на 72-81 %, при этом в почве создавался положительный баланс основных элементов питания растений. На известкованных почвах урожайность составила 4,5-5,3 т/га (на 22-44 % выше контроля), но наблюдался отрицательный баланс азота, фосфора и калия в почве. Урожайность на контрольном варианте равнялась 3,7 т/га сухого вещества.

6. В результате исследований нами установлено, что минеральные удобрения и известь улучшали качество многолетних трав. Содержание сырого протеина достигало 12-14 %, фосфора – 0,94, калия – 2,93 и кальция – 0,79 %, что указывает на высокое качество сена многолетних травосмесей (в 1 кг сена содержалось 0,7-0,8 кормовых единиц), сбор сырого протеина составил 0,52-0,62 т/га.

7. Биоэнергетическая оценка использования минеральных удобрений на известкованных почвах при возделывании многолетних трав показала их высокую эффективность. Обменной энергии трав получено 59-67 ГДж/га, энергозатраты составили 16-17 ГДж/га. Энергетический коэффициент получен в количестве 3,7-3,9, на известкованных почвах – 2,4-2,6, в контроле – 2,0 единицы.

8. Расчеты экономической эффективности агрохимических средств показали, что для удобрения бобово-злаковых травосмесей целесообразно ежегодное внесение минеральных удобрений на известкованных почвах (известь 1,0 г.к., 1 раз в 25 лет). При таком приеме удобрения многолетних трав получен высокий условно чистый доход (17-19 тыс. рублей с 1 га), на известкованных делянках – 10-14 тыс. рублей с 1 га и на минеральном фоне – 8,2 тыс. рублей с 1 га.

Предложение производству


Для повышения плодородия дерново-подзолистых сильнокислых слабоокультуренных почв и получения значительных урожаев (6,5-7,0 т/га сена) многолетних трав с высоким качеством в Республике Коми рекомендуется периодически проводить известкование доломитовой или известняковой мукой (1 раз в 25 лет, дозой 1,0 г.к.) и ежегодно применять полное минеральное удобрение (N60P75K75).

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ


1. Чеботарев Н.Т., Бубнова В.Н. Влияние длительного применения минеральных удобрений и извести на воспроизводство плодородия и продуктивность дерново-подзолистой почвы // Агрохимия. М., 2008, № 7. с. 18-21.

2. Чеботарев Н.Т., Бубнова В.Н., Булатова Н.В. Воспроизводство плодородия дерново-подзолистых почв на Севере // Земледелие. - М., – 2008, № 3. - с.23-24.

3. Чеботарев Н.Т., Бубнова В.Н., Булатова Н.В., Хомченко А.А. Эффективность минеральных удобрений и мелиорантов в агроценозах средней тайги Европейского Северо-Востока // Материалы научно-практической конференции к 60-летию ГНУ «Костромской НИИСХ». Кострома, 2008. с. 266-269.

4. Чеботарев Н.Т., Найдёнов Н.Д., Бубнова В.Н. Влияние минеральных удобрений и извести на содержание, фракционный состав и баланс гумуса в дерново-подзолистых почвах // Аграрная наука. М., 2010, № 4, с. 11-13.



 





<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

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