709.влияние приемов биологизации на динамику лабильных форм органического вещества и урожайность культур

fi-ъъкоу-

На правах рукописи

Сотников Борис Александрович

ВЛИЯНИЕ ПРИЕМОВ БИОЛОГИЗАЦИИ НА ДИНАМИКУ

ЛАБИЛЬНЫХ ФОРМ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА И УРОЖАЙНОСТЬ КУЛЬТУР

Специальность 06.01.01 - общее земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

ВОРОНЕЖ-2004

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Диссертационная работа выполнена в 2000-2003 гг. в Воронежском государственном аграрном университете им. К.Д. Глинки

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Дедов А.В.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Мязин Н.Г., доктор сельскохозяйственных наук, профессор Бутов А.В.

Ведущее предприятие: Государственное научное учреждение Воронежская опытная станция ВНИИ кукурузы.

Защита состоится 2( января 2004 года в 12 часов на заседании специализированного совета Д 120.54.03 Воронежского государственного университета имени К.Д. Глинки по адресу: 394087, Воронеж, ул. Мичурина ,1, ВГАУ, ауд.265 С диссертацией можно ознакомится в научной библиотеке ВГАУ.

Автореферат разослан Y? • ЗО&О /

Ученый секретарь специализированного со». Д 120.54.03 доктор сельскохозяйственных наук, профессор Щедрина Д.И. ^ <r sf <•


3

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы: Использование почв Центрального Черноземья длительное время основывалось на использовании потенциального плодородия черноземных почв. Многолетний вынос большого количества питательных веществ из почвы с урожаем культур привело к снижению их плодородия.

Для повышения урожайности сельскохозяйственных культур применялись разные приемы - внесение минеральных удобрений, интенсивная обработка почвы, орошение и т.д. Но эти приемы не привели к повышению плодородия черноземов.

Потребление минеральных удобрений в сельском хозяйстве нашей страны за последние 10 лет уменьшилось более чем в 8 раз и остановилось на уровне 1,2-1,3 млн. тд.в., что в среднем составляет 15 кг/га д.в., вследствие чего сократилось валовое производство зерна, снизилось его качество.

Остановить процесс снижения плодородия почв и увеличить производство сельскохозяйственной продукции в условиях дефицита минеральных и органических (навоза) удобрений можно за счет освоения научно-обоснованных севооборотов, рационального использования биологических приемов повышения плодородия почв. Поэтому сохранение и поддержание оптимальных запасов органического вещества в почвах, в частности лабильных его форм, одна из важных современных научных проблем современного земледелия.

Цель исследования - установить характер изменения и оптимальные параметры содержания лабильных форм органического вещества в почве, которые обеспечивали бы сохранение потенциального и эффективного плодородия, высокую продуктивность и качество зерна озимой пшеницы и силоса кукурузы.

Задачи исследования: 1. Определить накопление в пахотном слое почвы под озимой пшени

цей и кукурузой на силос пожнивных и корневых растительных остатков при использовании комплекса приемов повышения плодородия.

2. Изучить скорость разложения растительных остатков основных полевых культур в ЦЧЗ.

3. Исследовать динамику подвижных форм гумуса при комплексном повышения плодородия чернозема выщелоченного.

4. Определить количественные и качественные показатели урожая культур и дать энергетическую оценку комплексу приемов повышения плодородия почвы.

5. Установить корреляционную связь урожая возделываемых культур с лабильными компонентами органического вещества.

ЦНБ МСХА


4

Научная новизна исследований заключается в следующем: 1. Определена скорость разложения растительных остатков основных

полевых культур в ЦЧЗ. 2. Установлены закономерности формирования в пахотном слое почвы

массы растительных остатков прошлых лет при различных чередованиях культур севооборотов.

3. Экспериментально определены оптимальные параметры содержания лабильного органического вещества в пахотном слое почвы под озимой пшеницей и кукурузой на силос при использовании комплекса приемов повышения плодородия почвы.

4. Установлены оптимальные параметры вложения техногенной энергии в агроэкосистемы, обеспечивающие получение планируемой урожайности, хорошего качества, бездефицитный баланс органического вещества и охрану окружающей среды.

Практическая ценность результатов исследований. Данные о степени разложения послеуборочных остатков к тому или

иному сроку необходимы для определения запасов элементов питания, высвобождающихся из вносимых в почву органических удобрений, определения коэффициентов гумификации растительных остатков возделываемых культур.

Результаты исследований могут быть использованы в учебном процессе при изучении курсов земледелия, агропочвоведения студентами агрономических специальностей.

Апробация работы. Основные положения, изложенные в диссертации, были доложены и получили одобрение на международной научно-практической конференции в Пензе (2002), на конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Воронежского ГАУ в 1999-2003 гг.

Материалы диссертации опубликованы в 4 научных статьях. Структура и объем диссертации. Диссертация написана на русском

языке, изложена на 137 страницах машинописного текста, содержит 26 таблиц, 3 рисунка. Состоит из введения, 8 разделов, основных выводов и предложений производству, списка литературы, который включает 190 наименований, в т.ч. иностранных - 7. Приложений - 30.

Защищаемые положения: - закономерности накопления и разложения органического вещества

объясняют процесс формирования эффективного и потенциального плодородия чернозема выщелоченного;

- различные приемы и их комплексы повышения тодородия чернозема выщелоченного позволяют регулировать количество и качество урожая возделываемых культур севооборота и лабильных форм органического вещества.


5

II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования по влиянию различных способов повышения плодородия выщелоченного чернозема на урожайность озимой пшеницы и кукурузы на силос проводили в многофакторном стационарном опыте кафедры земледелия и отдела плодородия опытной станции Воронежского государственного аграрного университета имени К.Д. Глинки в 2000 - 2003 годах.

В работе использованы материалы исследований, полученные лично автором.

Климат зоны умеренно-континентальный с неустойчивым увлажнением. Годы исследований включали 3 недостаточно влажных вегетационных периода. При этом следует заметить, что во все годы исследований наблюдалась ранневесенняя (майская) засуха и продолжительная летняя (в 2001 и 2002 гг.).

Почва опытного участка - чернозем выщелоченный, среднемощный тяжелосуглинистый с содержанием гумуса в пахотном слое 4,0-4,4%. Гидролитическая кислотность - 4 мг-экв. /100 г почвы, насыщенность основаниями 85%, рНсол=6,3%, содержание подвижного фосфора по Чирикову — 6,8-13 мг/100 г, обменного калия по Масловой - 16-28 мг/100 г абсолютно сухой почвы.

Основная информация получена в многолетнем стационарном опыте. Опыт 1. Определение оптимального сочетания биологических, эколо

гических и техногенных приемов повышения плодородия черноземных почв. Опыт запланирован и заложен доктором сельскохозяйственных наук, профессором Зезюковым Н.И. в 1995 году.

Схема опыта включает различные дозы и сочетания минеральных и органических удобрений в 4-х польном севообороте. Схема севооборота: пар (занятый и сидеральный) - озимая пшеница - кукуруза на силос - ячмень.

1.Пар занятый (ЗП)- озимой вико-ржаной смесью, контроль. Минеральные удобрения вносили в ранневесеннюю подкормку озимой пшеницы -N30 кг/га д.в.

2.3П + внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу -N100P100K100, под пропашные культуры - N100P100K100 + 40 т/га навоза (Н) + пожнивный посев горчицы сарептской (Brassica juncea) на зеленый корм после уборки озимой пшеницы (Ск) + биологический урожай соломы озимой пшеницы - 5-7 т/га (Соп).

З.ЗП + внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу -N100P100K100, под пропашные культуры - N100P100K100+H+CK.

4.3П+Ы50Р50К50, под озимую пшеницу - N100P100K100, пропашные культуры - N200P200K200+CK + двойная доза соломы озимой пшеницы (2Соп).

5.3П + внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу -N50P50K50, пропашные культуры - №0Р50К50+Ск+Соп.

6.3П + внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу -N100P100K100, пропашные культуры - NIOOPIOOKIOO+Ск+Соп .


6

7.Внесение минеральных удобрений в занятый пар - N50P50K50, под озимую пшеницу- N100P100K100, пропашные культуры - N150P15OK150 + Ск + Соп.

8.Внссение минеральных удобрений в занятый пар - N50P50K50, под ози'.~-ч) пшеницу - N100P100K100, пропашные культуры - N200P200K200 + Ск+ -оп ...

9.BHCwwHHe MHii. ibHbix удобрений в занятый пар - N50P50K.50, под озимую пшеницу - N100P100K100, пропашные культуры - N150P150K150 + Ск + Соп, ячмень - N50P50K50.

Ю.Внесение минеральных удобрений в занятый пар - N50P50K50, под озимую пшеницу - N100P100K100, пропашные культуры - N150P150K150 и дефеката 10 т/га (Д>+ Ск + Соп.

11.Пар сидеральный (СП) - озимая вико-ржаная смесь, контроль, минеральные удобрения вносились в ранневесеннюю подкормку озимой пшеницы N30.

12.СП + запашка биологического урожая соломы ячменя на удобрение (Ся), внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу -N100P100K100, под пропашные культуры - N100P100K100 и 40 т/га навоза + пожнивный посев горчицы сарептской (Brassica juncea) на зеленое удобрение после озимой пшеницы (Суд) + биологический урожай соломы озимой пшеницы - 5-7 т/га (Соп).

13. СП +Ся, внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу -N100P100K100, под пропашные культуры - N1 OOP ШОК 100+ 40 т/га навоза + Суд.

14.СП + N5OP50K50 + Ся, под озимую пшеницу - N100Р ШОК 100, пропашные культуры - N200P200K200 + Суд + 2Соп

15.СП + Ся, внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу и пропашные культуры - N50P50K50 + Суд + Соп.

16.СП +Ся, внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу -N100P100K100, пропашные культуры - N100P100K100 + Суд + Соп.

17.СП + Ся + N50P50K50, под озимую пшеницу - N100P100K100, пропашные культуры - N150P150K150 + Суд + Соп.

18.СП + Ся + N50P50K50, под озимую пшеницу - N100P100K100, пропашные культуры - N200P200K200 + Суд + Соп.

19.СП + Ся + N50P50K5O, под озимую пшеницу - N100P100K100, пропашные культуры - N150P150K150 + Суд + Соп, ячмень N50P50K50.

20.СП + Ся+ N50P50K50, под озимую пшеницу - N100P100K100, пропашные культуры - N150P150K150 + (Д) + Суд + Соп.

Размещение вариантов в стационарном опыте рендомизированное, по-вторность трехкратная. Севообороты представлены всеми полями в пространстве. Всего в опыте 240 делянок. Общий размер делянки - 240 м2. Учетная площадь делянки 120 м2.

Нами изучались варианты на озимой пшенице -1, 2, 5, 11, 12, 15; кукурузе на силос - 1, 2,5, 6, 7, 8,10, 11,12,15,16, 17,18, 20.


7

Агротехника возделывания культур в опыте была общепринятой для лесостепной зоны Воронежской области, кроме изучаемых приемов повышения плодородия почвы.

Опыт 2. В микроделяночном полевом опыте изучали скорость разложения послеуборочных растительных остатков культур: озимой ржи.','/"' "

I, озимой пшеницы, клевере •• , ячменя, люцерны, кукурузы, вико-овса. '"""'

В капроновые сетчатые мешочки размером 15 х30 см помещали 0,6 кг почвы (в пересчете на абсолютно сухую, содержание гумуса 3,37 %), просеянной через сито с диаметром отверстия 3 мм, взятой с бессменного (с 1972 года) черного пара и 15 г (в пересчете на абсолютно сухое вещество) послеуборочных остатков (стерни) культур. Подготовленные мешочки закапывали в слой почвы 0-30 см. Почва участка в течение вегетационного периода поддерживалась в рыхлом состоянии. Опыт заложен в трехкратной повторности, отмывка образцов проводилась через год.

Опыт 3. В лабораторном опыте (в сосудах) в контролируемых условиях (при t = 25-30 СС и влажности почвы в сосудах на уровне 60-70 % ПВ) изучали:

а) скорость разложения послеуборочных растительных остатков озимых (ржи и вики (смесь)), кукурузы, озимой пшеницы, ячменя в чистом виде.

б) скорость разложения растительных остатков этих же культур при добавлении к ним ежегодно остатков других культур (по схеме севооборота: озимая вика/рожь - озимая пшеница - кукуруза - ячмень).

В сосуды помещали 3 кг почвы и 15 г растительных остатков культур. Опыт заложен в трехкратной повторности. В соответствующие сроки методом декантации в воде отделяли органические остатки от почвы, сливая их через сито с диаметром отверстий 0,25 мм. Отмытую органическую массу высушивали в термостате до абсолютно сухого состояния, а затем взвешивали. После этого отбирали пробы органики для анализов.

Методика проведения исследований. Образцы почвы для определения массы растительных остатков культур отбирали по методу Станкова, буром d = 12 см, на глубину 30 см в 3-кратной повторности.

Выделение корневых остатков из почвы проводили методом декантации в воде, сливая, всплывшие корни (и другие органические остатки) через сито с диаметром отверстий 0,25 мм. После отмывки растительные остатки высушивались до абсолютно сухого состояния и взвешивали.

Массу пожнивных остатков (стерня злаков, части стеблей, опавшие листья и другие части растений) учитывали методом наложения метровок в десятикратной повторности.

Содержание в растительных остатках и детрите углерода определяли по Анстету, общего азота, фосфора и калия - по методу К.Е. Гинзбург.

Содержание в почве водорастворимого и подвижного гумуса определяли по Тюрину в модификации Симакова (окисление по Никитину).

Детрит по методике предложенной ТСХА.


8

Урожай озимой пшеницы учитывали поделяночно комбайном "Сам-по", кукурузы на силос методом пробных площадок - вручную.

Наиболее важные результаты анализов обрабатывали методом дисперсионного анализа, а так же был проведен корреляционно-регрессионный анализ для установки связи урожая культур с лабильными компонентами гумуса.

Энергетическая эффективность влияния различных приемов биологи-зации на динамику лабильных форм органического вещества рассчитана с использованием компьютерной программы 'Энергия".

111. Накопление органического вещества в пахотном слое почвы под культурами севооборота

В пахотном слое почвы под озимой пшеницей масса растительных остатков, в среднем за три года, на контроле (занятый пар без удобрений) - составила 3,9 т/га, а при замене занятого пара на сидеральный - 6,3 т/га.

Внесение минеральных удобрений в дозе 50 кг/га (NPK) увеличивало массу остатков под озимой пшеницей по сравнению с контрольными вариантами на 5 и 13 % соответственно.

Увеличение дозы внесения минератьных удобрений под озимую пшеницу в два раза повышало дополнительно массу остатков под пшеницей в севообороте с занятым паром на 1,7 т/га, а с сидеральным - 1,3 т/га.

При возделывании кукурузы на силос без удобрений масса растительных остатков в пахотном слое в севообороте с занятым паром была равна 6,7 т/га, а в севообороте с сидеральным паром - 8,4 т/га.

При комплексном использовании соломы, пожнивного сидерата на фоне внесения минеральных удобрений в дозах по 50 - 200 кг/га (NPK) масса растительных остатков под кукурузой на силос в обоих севооборотах оказалась меньшей по сравнению с контрольными вариантами. Это объясняется тем, что прирост массы корней кукурузы на силос при внесении минеральных удобрений оказался меньше массы разложившихся растительных остатков прошлых лет за период вегетации кукурузы.

Напротив, на вариантах с внесением навоза масса растительных остатков под кукурузой была больше, чем на контрольных вариантах на 2,2 и 3,4 т/га соответственно, что мы связываем с присутствием в органической массе под кукурузой сухого вещества навоза.

Добавление к органоминеральному комплексу дефеката не способствовало увеличению массы растительных остатков под кукурузой, что также объясняется увеличением скорости разложения растительных остатков прошлых лет.


9 IV. Темпы разложения растительных остатков полевых культур При формировании эффективного плодородия почвы необходима ми

нерализация растительных остатков. Величина разложения остатков определяется гидротермическими условиями года, культурой, технологией ее возделывания, химическим составом.

В чистом виде (табл. 1) послеуборочные растительные остатки клевера, люцерны и кукурузы на силос разложились полностью за 3 года, тогда как остатки ячменя и озимой пшеницы на 83-86 %.

Таблица 1. Скорость разложения растительных остатков сельскохозяйственных культур (микроделяночный полевой опыт 2 )

Культура

1 .Клевер

2.Люцерна

З.Вико-овес

4. Ячмень

5.Кукуруза на силос б.Озимая пшеница 7.0зимая рожь НСР05

Исходное

15 100 15 100 15 100 15 100 15 100 15 100 15 100 -

Разложилось от исходного, % 2001 год 12.1 81,0 9.90 66,0 4.35 29,0 3.90 26,0 7.35 49,0 3.75 25,0 3.45 23.0 1,3

2002 год Ш 94.6

ш 88,4 1L3 75,4

ш 78,8 Ш 82,7 10.8 71,9 1L2 77,8 1,1

2003 год 14.9 99.1 14.8 98,9 14,1 94,1 12j6 83,8 14.2 94.6 13,0 86.5 12,8 85.1 1,5

Примечание: над чертой — разложилось (в граммах), под чертой - тоже в %.

Скорость разложения остатков в смеси зависела от доли ее компонентов и их химического состава. При ежегодном поступлении в почву растительных остатков в порядке чередования культур в севообороте, масса не-разложившихся остатков через 3 года составила (в % от внесенного): озимые вика-рожь + ячмень + кукуруза на силос - 9,6 %; кукуруза на силос + ячмень + озимые вика-рожь - 25,1 %; ячмень + озимые вика-рожь + озимая пшеница - 31,6 %; озимая пшеница + кукуруза на силос + ячмень - 46,2 %.

По величине соотношения C:N, а следовательно и по скорости разложения остатков в микроделяночном полевом опыте, культуры можно расположить в следующем убывающем порядке: клевер, люцерна, вико-овес, кукуруза на сипос, озимая рожь, озимая пшеница, ячмень.

В стационарном опыте под кукурузой на силос минимальная скорость разложения остатков была при совместной запашке соломы озимой пшеницы с пожнивным сидератом на фоне NPK (50). Увеличение дозы минеральных


10

удобрений на этом фоне с 50 до 200 кг/га д.в. увеличивало скорость разложения в 1,2-2,0 раза.

V. Влияние культур и удобрений на содержание детрита и его химический состав

Содержание детрита. В среднем за три года исследований, масса детрита в пахотном слое почвы под озимой пшеницей после занятого пара составила - 0,07 % от массы почвы, а по сидеральном пару его было на 14 % (относ.) больше.

Внесение минеральных удобрений в дозе (NPK)50 увеличивало массу детрита под озимой пшеницей по занятому пару на 14 %, при замене его на еидеральный на 42 %.

При увеличении дозы минеральных удобрений в два раза (NPK)i0o содержание детрита под озимой пшеницей по занятому пару осталось на прежнем уровне, а по сидеральном пару уменьшилось на 14 %, по сравнению с вариантом (NPK)50.

Поступившие после уборки озимой пшеницы растительные остатки трансформировались в лабильные органические соединения, в результате чего к посеву следующей культуры - кукурузы на силос, содержание детрита в пахотном слое почвы повышалось. Так, при возделывании кукурузы на силос без удобрений масса детрита в пахотном слое в севообороте с занятым паром составила - 0,17 %, а в севообороте с сидеральным паром - 0,16 %.

Запашка соломы озимой пшеницы, пожнивного сидерата и минеральных удобрений на вариантах занятого пара увеличению его количества на 5-23 %, а сидерального на 5-17 %.

Комплексное использование соломы и пожнивного сидерата на фоне внесения минеральных удобрений (по 50 кг/га д.в.) в севообороте с занятым паром не увеличивало массу детрита под кукурузой на силос а, в сидеральном севообороте она увеличивалась на 5 %.

При повышении дозы минеральных удобрений со 100 до 200 кг масса детрита в пахотном слое под кукурузой на силос увеличивалась в севообороте с сидеральным и занятым паром.

Большее накопление детрита было при использовании навоза. При этом в севообороте с занятым паром, масса остатков была на 17 % , с сидеральным на 47 % выше, чем на контроле.

При замене навоза дефекатом масса детрита была на уровне контроля как в занятом, так и сидеральном парах.

Химический состав детрита. Информативным показателем состава детрита служит содержание в нем углерода и азота, а также их соотношение, влияющее на скорость разложения. Содержание азота в детрите в почве под озимой пшеницей в зависимости от способов повышения плодородия варьировало от 1,36 до 1,55 %, при 1,28-1,36 % на контроле.


11

Внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу увеличивало содержание азота в детрите на 0,08-0,22% в севообороте с занятым паром и на 0,08-0,19% сидеральном.

В почве под кукурузой на силос количество детрита на контрольном варианте в севообороте с занятым паром 1,20%, а сидеральным паром 1,26%.

Комплексное использование соломы и пожнивного сидерата на фоне внесения минеральных удобрений (по 50 кг/га д.в.) в севообороте с занятым паром увеличивало содержание азота в детрите под кукурузой на 0,03 %, а под сидеральным паром - на 0,1 %.

Повышение дозы минеральных удобрений со 100 до 200 кг дополнительно увеличивало массу детрита под кукурузой на силос в севообороте с занятым паром на 0,3-0,27% и на 0,1-0,3 % в севообороте с сидеральным паром. Большее накопление азота в детрите под кукурузой на силос было при использовании навоза на фоне занятого пара - 1,47 %, сидерального - 1,56 %.

При замене навоза дефекатом содержание азота в детрите была ниже, чем на варианте с навозом в занятом пару на 0,09 %, сидеральном - 0,12 %.

Соотношение углерода к азоту в составе детрита зависит от содержания азота. К уборке на контроле в почве под озимой пшеницей оно варьирует от 26 до 25, а под кукурузой на силос - от 27 до 29. На удобренных вариантах в почве под озимой пшеницы от 24 до 25, кукуруза на силос - от 22 до 40, что свидетельствует о его способности к быстрой минерализации.

VI. Динамика подвижных форм гумуса в пахотном слое почвы под влиянием комплекса приемов повышения плодородия почвы

Содержание подвижного и водорастворимого гумуса в пахотном слое почвы под озимой пшеницей и кукурузой на силос по срокам определения и в годичном цикле зависело от гидротермических условий периода вегетации, удобрений, массы растительных остатков и темпов их разложения.

Подвижный гумус Содержание подвижного гумуса в почве под озимой пшеницей (табл. 2) от фазы отрастания озимых до колошения увеличивалось, а к уборке - снижалось.

Удобрения повышали подвижность гумуса в почве поз озимой пшеницей на 9-43 %. При внесении (NPK)5o его количество превышало контроль в севообороте с занятым и сидеральным парами соответственно на 9 и 23 % Увеличение дозы удобрений в два раза повышало содержание подвижного гумуса на этих вариантах на 31 и 43 % соответственно.

При внесении органических и минеральных удобрений под кукурузу на силос содержание подвижного гумуса в пахотном слое было (табл. 3) на 3-34 % больше чем на контрольных вариантах (273 мг/100 г и 306 мг/100 г почвы).

От посева до фазы выбрасывания метелки кукурузы содержание подвижного гумуса в почве увеличивалось. Этому способствовали деструкции органического вещества при частых механических обработках почвы в течение всего периода вегетации.


12 Таблица 2. Содержание лабильных форм (мг/100 г почвы) гумуса в пахот-

ном слое почвы под озимой пшеницей (среднее 2001-2003 гг.) Вариант опыта 1.Без удобрений -контроль 2.(NPK)50

3.(NPK)10O

НСРо.5

Весеннее отрастание 1

218 231 252 292 332 369 11

2 20.2 20,0 2 U 20,5 21.7 18,8

3

Колошение 1

305 327 347 368 353 395

8

2 16.9 22,4 24J. 20,2 2JL5 25,5

4

Уборка 1

282 289 284 334 367 391

6

2 24.4 30,6 30.3 26,5 32.8 31,1

3 Примечание: над чертой - в занятом пару, под чертой - сидеральном;

1 - подвижный гумус, 2 - водорастворимый гумус

Таблица 3. Содержание лабильных форм (мг/100 г почвы) гумуса в пахот-ном слое почвы под кукурузой на силос (среднее 2001-2003 гг.)

Вариант опыта 1 .Без удобрений- контроль 2.(NPK)100 + Н + ПП + С 3.(NPK)50 + ПП + С 4. (NPK)100 + ПП + С 5.(NPK)150 + ПП + С 6.(NPK)200 + ПП + С 7.(NPK)150 + Д + ПП + С НСР0.5

Посев 1

272 296 338 355 235 225 251 298 334 346 382 405 298 258

5

2 1L2 8,8 Ш 18,8 121 9,8

ил 12,9 Ш 17,2 17.9 19,2

15,8 3

Выбрасывание метелки 1

280 327 365 335 296 272 239 261 328 361 335 344 306 281 11

2 13.9 12,9 20.6 21,7

ш 13,6 16.3 13,7 18.9 17,3 17.0 19,9 1М 16,2

2

Уборка 1

269 297 392 361 311 289 294 311 328 365 352 337 302 239

7

2 1М 12,5 Ж 2 19,4

ил 13,3 Ш 13,3 1 М 15,8 172 18,7 19.2 16,6

3 Примечание: тоже, что и в таблице 2.

От фазы выбрасывания метелки до уборки, отмечалось снижение содержания подвижного гумуса, обусловленное меньшими темпами разложения растительных остатков.

Снижению подвижности гумуса на 10-15% способствовал дефекат. Под кукурузой на силос по сравнению с озимой пшеницей, наблюда

лось повышенное содержание подвижного гумуса во все годы наблюдений. Это повышение могло явиться следствием как меньшего поступления в почву в течение вегетационного периода органического вещества, так и усилением деструкции гумусовых веществ под влиянием механических обработок.


13 Водорастворимый гумус. Минеральные удобрения, увеличивая ско

рость разложения растительных остатков, повышали содержание водорастворимой фракции гумуса, которая на удобренных вариантах в пахотном слое почвы под озимой пшеницей варьировала от 22,4 до 26,6 мг/100 г почвы, что на 9-18 % больше, чем на контроле.

Наиболее эффективным приемом увеличения содержания водорастворимого гумуса оказалось внесение минеральных удобрений (ЫРК)юо> где содержание этой фракции гумуса превышало контроль в севообороте с занятым и сидеральным паром соответственно на 22 и 29 %.

Содержание водорастворимого гумуса в пахотном слое почвы под кукурузой на силос изменялось не только в зависимости от уровня ее удобрен-ности, но и с ростом и развитием растений кукурузы со временем. Так, если перед посевом кукурузы в пахотном слое на не удобренном было 11,2 и 8,8 мг/100 г почвы этой фракции гумуса, то на удобренных 12,1 - 19,5 мг/100 г в севообороте с занятым паром и 9,8 - 19,2 мг/100 г с сидеральным паром. Наибольшее его количество отмечалось на вариантах с внесением навоза и минеральных удобрений в дозе 150-200 кг/га.

В фазу выбрасывания метелки отмечалась тенденция к увеличению содержания водорастворимого гумуса по всем вариантам опыта, а к уборке, напротив - его количество в пахотном слое почвы снижалось.

VII. Количество и качество урожая культур при использовании комплекса приемов повышения плодородия почвы

Количество урожая. Потенциальное плодородие чернозема выщелоченного (табл. 4) обеспечивало урожайность озимой пшеницы - 3,59 т/га, кукурузы на силос -53,6 т/га.

Комплекс приемов повышения плодородия увеличивал урожай зерна озимой пшеницей на 0,27-0,85 т/га, кукурузы на силос на 1,4-10,2 т/га. Достоверная прибавка урожая зерна озимой пшеницы получена при внесении минеральных удобрений в дозе (NPK)i0o - 0,60-0,85 т/га, кукурузы на силос -(NPK)ioo + навоз + пожнивной сидерат - 2,3-6,9 т/га и (NPK),5o + пожнивной сидерат + солома + дефекат - 2,1-9,4 т/га.

Установлена достоверная корреляционная связь между содержанием детрита в почве и урожайностью культур (в 2001-2003 гг.), со следующими значениями коэффициента корреляции на 95 % уровне значимости (г): с урожаем зерна озимой пшеницей 0,61 ± 0,21 ... 0,72 ± 0,25 и с урожаем зеленой массы кукурузы 0,53 ± 0,2 ... 0,55 ± 0,24.

Комплекс приемов повышения плодородия увеличивал урожай зерна озимой пшеницей на 0,27-0,85 т/га, кукурузы на силос на 1,4-10,2 т/га. Достоверная прибавка урожая зерна озимой пшеницы получена при внесении минеральных удобрений в дозе (NPK)ioo - 0,60-0,85 т/га, кукурузы на силос -(NPK)ioo + навоз + пожнивной сидерат - 2,3-6,9 т/га и (NPK)150 + пожнивной сидерат + солома + дефекат - 2,1-9,4 т/га.


14 Таблица 4. Урожайность культур севооборота при комплексном

повышения плодородия чернозема выщелоченного, т/га Вариант

опыта Годы

2001 | 2002 | 2003 Среднее По отношению к

Контролю, % Озимая пшеница

1 .Без удобрений- контроль 2. (NPK)50

3. (NPK)I0C

HCP0S

3.58 3,70 3.80 4,00 4.14 4,32 0,23

4.01 4,28 4.20 4,52 4.30 4.82 0,31

ЗЛ9 3,58 3.58 3,93 4.16 4,17 0,21

3.59 3,95 3.86 4,15 4.20 4,44

-

100 110 108 116 117 124 -

Кукуруза на силос 1 .Без удобрений- контроль 2. N,ooP + Н + П П + С 3.NSoPSoK5o+ пп + с 4.NiooPiooKioo+ пп + с 5 -N15оР 150К-1S0+ ПП + С 6-N20oP20oK-200+

ПП + С 7.NisoP|5oKi50+ ПП + С+Д HCPos

58.7 46,7 62,7 61,0 62.7 61,0 61.7 67,7 62.0 56,0 56.0 62,3 55.6 57,6 0,71

68.0 62,0 61.0 75,4 61.0 75,4 65.3 69,3 59.7 66,0 79.7 71,0 64,7 77,7 0,95

34,0 47,3 44.0 45,0 45.3 50,3 44.0 54,3 Ш 56,0 44.7 53,7 46.7 53,7 0,86

53.6 55,0 55.9 60,5 56.3 62,2 57.0 63,8 55.0 59,3 60.1 62,3 55.7 63,0

-

100 103 104 113 105 116 106 119 103 111 112 116 104 117 -

Примечание: над чертой - в севообороте с занятым паром, под чертой - в севообороте с сидеральным паром.

Качество урожая. Содержание клейковины было более высоким при возделывании озимой пшеницы после занятого пара - 26,4%. При замене его на сидеральный этот показатель снижался на 1,1% (абсол).

По ИДК лучший показатель был при размещении озимой пшеницы после занятого пара при внесении минеральных удобрений в дозе 50 кг/га д.в. -76,5. При увеличении дозы минеральных удобрений до 100 кг этот показатель увеличивался на 0,8%, что соответствует первой группе качества. На остальных вариантах опыта отмеч&тась вторая группа качества.

При внесении соломы, запашки сидератов на фоне минеральных удобрений (от 50 до 200 кг/га д.в.) питательная ценность силоса кукурузы в севообороте с сидеральным паром была на 0,02 - 0,03 к.е. больше, чем в занятом пару.


15

VIII. Энергетическая эффективность комплекса приемов повышения плодородия почвы

Критерием биоэнергетической оценки изучаемых приемов является коэффициент энергетической эффективности, который рассчитывают как отношение выхода энергии с урожаем к затратам техногенной энергии.

Анализ показал, что целесообразнее всего возделывать кукурузу на силос при использовании комплекса приемов воспроизводства плодородия почвы - (NPK)ioo+ навоз + пожнивной сидерат и (NPK)15o+ пожнивной сиде-рат + солома + дефекат; озимую пшеницу - при внесении (NPK)ioo- При этом коэффициент энергетической эффективности в севообороте с занятым паром составил 2,50 и 2,37, сидеральным - соответственно 2,61 и 2,46, при 2,18 и 2,21 - на контрольных вариантах.

При замене навоза соломой выход энергии с урожаем основной и побочной продукции снижается на 1-6 %, а коэффициент энергетической эффективности на 6-9 %.

Озимую пшеницу целесообразнее возделывать по занятому (озимая ви-ко-ржаная смесь) пару при внесении (NPK)100. В этом случае коэффициент энергетической эффективности составил 2,40 и превысил контроль на 9%.

Таблица 6. Энергетическая эффективность возделывания культур при копмп-лексном повышении плодородии почвы (среднее за 2001-2003 гг.)

Вариант опыта Затраты техногенной энергии с учетом плодородия почвы, ГДж/га

Выход энергии с урожаем основной и побочной продукции, ГДж/га

Коэффициент энергетической эффективности с учетом плодородия почвы

Кукуруза на силос 1.Без удобрений — контроль 2. (NPK)100+

+Н+ПП 4. (NPK)100+

+ПП+С 7. (NPK)!SU+

+ПП+С+Д

63.8 64,6 58,2 60,2 63.0 70,2 61.2 66,6

139.4 143,0 145,3 157,3 148,2 165,9 144,8 163,8

Ш 2,21 2.50 2,61 2,35 2,36 2.37 2,46

Озимая пшеница 1 .Без удобрений - контроль 2. (NPK)50

3. (NPK)100

29,3 31,6 31.6 33,1 1L5 36,3

64J, 71,1 69.5 74,7 216 79,9

2,20 2,25 2.20 2,27 2.40 2,25

Примечание: над под

чертой - в севообороте с занятым паром; чертой - в севообороте с сидерапьным паром.


16

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. При возделывании озимой пшеницы без удобрений, масса растительных остатков в пахотном слое почвы в севообороте с занятым паром составляет 3,9 т/га, а в севообороте с сидеральным паром - 6,3 т/га.

Внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу в дозе 50 и 100 кг д.в. (NPK) повышало, по сравнению с контролем, массу остатков под пшеницей, при размещении ее в севообороте с занятым паром на 5-46 %, а с сидеральным на 13-22 %, по сравнению с контролем.

Масса растительных остатков в пахотном слое почвы под кукурузой на силос при возделывании ее без удобрений в севообороте с занятым паром составляла - 6,7 т/га, а в севообороте с сидеральным паром - 8,4 т/га.

При комплексном использовании соломы, пожнивного сидерата на фоне внесения минеральных удобрений в дозах 50-200 кг д.в. (NPK) масса растительных остатков под кукурузой была меньше по сравнению с контрольными вариантами, что объясняется усилением скорости минерализации растительных остатков прошлых лет под этой культурой при внесении высоких доз минеральных удобрений.

При внесении навоза (40 т/га) содержание растительных остатков под кукурузой на силос увеличивалась по сравнению с контрольными вариантами на 2,2 и 3,4 т/га.

2. Скорость разложения растительных остатков зависела от гидротермических условий года, культуры, технологии ее возделывания, химического состава биомассы.

В чистом виде послеуборочные растительные остатки клевера, люцерны и кукурузы на силос разложились полностью за 3 года, тогда как остатки ячменя и озимой пшеницы на 83-86 %.

На скорость разложения биомассы в пахотном слое почвы оказывало влияние порядок чередования культур в севообороте. При ежегодном поступлении в почву растительных остатков в порядке чередования культур по схеме севооборота, масса неразложившихся остатков через 3 года составила (в % от внесенного): озимые вика-рожь + ячмень + кукуруза на силос - 9,6 %; кукуруза на силос + ячмень + озимые вика-рожь - 25,1 %; ячмень + озимые вика-рожь + озимая пшеница -31,6%; озимая пшеница + кукуруза на силос + ячмень - 46,2 %.

3. Сезонная динамика детрита зависит от количества послеуборочных остатков, гидротермических условий года, комплекса приемов повышения плодородия, темпов разложения остатков.

Удобрения повышали содержание детрита в пахотном слое почве под озимой пшеницей на 14-28 %, кукурузой на силос на 1-23 %.

4. Информативным показателем состава детрита служит содержание в нем углерода и азота, а так же их соотношение, влияющее на скорость его разложения.


17

Содержание азота в детрите в почве под озимой пшеницей в зависимости от комплекса приемов повышения плодородия варьировало от 1,29 до 1,55 %; под кукурузой на силос - соответственно от 1,0 до 1,28 %, при -1,2% на контроле.

Увеличение дозы минеральных удобрений с 50 до 100 кг/га д.в. под озимую пшеницу, с 50 до 200 кг/га д.в. под кукурузу на силос, увеличивало содержание азота в детрите на вариантах с занятым и сидеральным парами на 0,1-0,3 % (абсол).

Соотношение углерода к азоту в составе детрита под озимой пшеницей варьирует от 22 до 26, под кукурузой на силос - 25-40, что свидетельствует о способности этой фракции к быстрой минерализации.

5. Содержание подвижного и водорастворимого гумуса в пахотном слое почвы под озимой пшеницей и кукурузой на силос по срокам определения и в годичном цикле зависит от гидротермических условий года, периода вегетации, вида внесенного удобрения, массы растительных остатков и темпов их разложения.

Удобрения повышают подвижность гумуса в почве под озимой пшеницей на 9-43 %, кукурузой на силос 6-33 %. Снижению подвижности гумуса на 10-15 % способствовал дефекат.

6. Потенциальное плодородие чернозема выщелоченного обеспечивало урожайность озимой пшеницы - 3,59 т/га, кукурузы на силос - 53 т/га.

Комплекс приемов повышения плодородия увеличивал урожай зерна озимой пшеницей на 0,27-0,85 т/га, кукурузы на силос на 1,4-10,2 т/га.

7. Содержание клейковины было более высоким при возделывании озимой пшеницы после занятого пара. При замене его на сидеральныи этот показатель снижался на 1,1 % (абсол).

По ИДК лучший показатель был в севообороте с занятым паром при внесении минеральных удобрений по 50 кг д.в. на 1 га. При увеличении дозы минеральных удобрений до 100 кг этот показатель увеличивался на 0,8 %, что соответствует первой группе качества. На остальных вариантах опыта отмечалась вторая группа качества.

Внесение соломы, запашка сидератов на фоне минеральных удобрений (от 50 до 200 кг/га д.в.) в севообороте с сидеральным паром увеличивало питательную ценность силоса кукурузы на 0,02 -0,03 к. ед. по сравнению с занятым паром.

8. Установлена достоверная корреляционная связь между содержанием детрита в почве и урожайностью озимой пшеницы (г = 0,61 ± 0,21 ... 0,72 ± 0,25), кукурузой на силос (г = 0,53 ± 0,2 ... 0,55 ± 0,24).

9. При расчете на бездефицитный баланс гумуса коэффициент энергетической эффективности при возделывании кукурузой на силос на контроле в севообороте с занятым паром - 2,18, сидеральном 2,21, озимой пшеницы соответственно 2,20 и 2,25. Выход энергии с зеленой массой кукурузы 139,4 и 143,0 ГДж/га, зерном озимой пшеницы 64,6 и 71,1 ГДж/га.


18

Наиболее эффективными вариантами при возделывании кукурузы на силос был комплекс приемов - (NPK)10o + навоз + пожнивной сидерат и (NPK),5o + пожнивной сидерат + солома + дефекат; озимой пшеницы - при внесении (NPK)10o-

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Наряду с минеральными удобрениями большую роль в формировании продуктивности полевых культур ЦЧЗ играет содержание лабильных форм органического вещества в почве. Поэтому в каждом хозяйстве, независимо от форм собственности, необходимы комплексные мероприятия по повышению содержания и улучшению его качества.

2. При недостаточном количестве навоза в хозяйстве для увеличения поступления в почву негумифицированного органического вещества рекомендуется замена части чистого пара на сидеральный или занятый. В качестве сидерата необходимо использовать озимую вико-ржаную смесь. После уборки озимой пшеницы целесообразно проводить посев промежуточных культур на зеленое удобрение, используя для этого горчицу сарептскую. Запашку сидерата необходимо проводить совместно с соломой.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Дедов А.В. Динамика лабильного органического вещества в севооборотах при различном насыщении бобовыми культурами / Дедов А.В., Сотников Б.А. // Актуальные направления стабилизации и развития агропромышленного производства: Материалы студенческой конференции. - Воронеж: ВГАУ, 1999. - С.36-37.

2. Дедов А.В. Разложение растительных остатков при использовании приемов биологизации земледелия / Дедов А.В., Морозова Е.В., Сотников Б.А., Здобников И.А. // Экологические аспекты интенсификации сельскохозяйственного производства: Материалы международной научно - практической конференции. - Т.1 / Пензенская ГСХА.- Пенза: РИО ПГСХА, 2002. -С.120-122.

3. Дедов А.В. Приемы биологизации земледелия ЦЧЗ / Дедов А.В., Морозова Е.В., Сотников Б.А., Здобников И.А.// Экологические аспекты интенсификации сельскохозяйственного производства: Материалы международной научно-практической конференции. - Т.1 / Пензенская ГСХА.- Пенза: РИО ПГСХА, 2002. - С. 118-120.

4. Дедов А.В. Темпы разложения биомассы различных полевых культур / Дедов А.В., Сотников Б.А. // Достижения аграрной науки в начале 21 века: Материалы научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Воронежского ГАУ. - Воронеж: ВГАУ, 2002. - С.22-29.


Тип. ВГАУ, зак. 470 - 2003 г., т. 100 экз., объем 1,0 п. л.


P.-172


Documents

709.влияние приемов биологизации на динамику лабильных форм органического вещества и урожайность культур