Биологические ресурсы сохранения плодородия черноземов и повышения продуктивности агроценозов в южной лесостепи Западной Сибири (16.11.2010)

Автор: Воронкова Наталья Артемовна

2. Особенности изменения агрохимических и биологических свойств черноземных почв в севооборотах при различных уровнях использования средств биологизации и химизации.

3. Значение различных видов удобрений и их сочетаний в регулировании плодородия черноземных почв и повышении продуктивности агроценозов.

4. Агроэкологическая, экономическая и биоэнергетическая оценка эффективности применения агробиологических средств и приёмов в земледелии региона.

Практическая значимость работы. Усовершенствованные системы удобрений, с учетом удобрительной роли органических (навоз, солома, сапропель), бактериальных и минеральных удобрений, обеспечивают при соблюдении зональных агротехнологий получение с 1 га 2,5-3,0 т зерна, 35,0-45,0 т зеленой массы люцерны, 1,8-2,0 т семян сои при высоком их качестве, сохранение почвенного плодородия и экологическую безопасность агроценозов. Применение средств и приёмов биологизации в земледелии обеспечит переход к более ресурсоэнергоэкономичным и экологичным технологиям возделывания сельскохозяйственных культур.

Реализация результатов исследований. Рекомендованные биологизированные системы удобрений внедрены в хозяйствах Омской области на площади 158 тыс. га. При этом наибольший эффект получен в ОПХ «Омское» и ОПХ «Боевое», ОАО им. С.М. Кирова Крутинского района, ЗАО «Знамя» Марьяновского района, СПК «Лесное», Конезавод «Марьяновский» Омской области.

Освоение этих систем удобрений в комплексе с зональной агротехнологией обеспечивает стабильность производства зерна и кормов по годам, а также повышение продуктивности гектара пашни на 0,25-0,45 тонны зерна по сравнению с соответствующими среднерайонными показателями.

Материалы исследований использованы при разработке рекомендаций: «Технология возделывания сои в лесостепи Омской области» (1998); «Солома как удобрение и ее роль в повышении плодородия почв» (2003), «Полевые работы в Сибири» (2007, 2008) и справочника «Сельское хозяйство Омской области (Актуальные вопросы сельскохозяйственного производства)» (2010).

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях в Омске (СибНИИСХ, 1999; 2002; 2003; 2004; 2006); ОмГАУ, 2002; 2008; 2009; 2010); Новосибирске (1997; 1998; 1999; 2000, 2009); Всероссийской конференции РАСХ ВИСХ микробиологии (1998); Всероссийском совещании Географической сети опытов с удобрениями (ВНИИА, 1998; 2001; 2006; 2008, 2010); международной научно-практической конференции посвященной 180-летию основания сибирской аграрной науки (Омск, 2008); международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения выдающегося сибирского агрохимика, профессора А.Е. Кочергина (Омск, 2008); международной научно-практической конференции «Сапропель и продукты его переработки» (Омск, 2008); Всероссийской научно-практической конференции «Системы воспроизводства плодородия почв в ландшафтном земледелии» (Белгород, 2001); Сибирских Прянишниковских агрохимических чтениях (Омск, 2005; Иркутск, 2007; Новосибирск, 2010); международной научно-практической конференции «Интенсификация, ресурсосбережение и охрана почв в адаптивно-ландшафтных системах земледелия» (Курск, 2008); международной научно-практической конференции «Агроэкологические проблемы использования органических удобрений на основе отходов промышленности и животноводства» (Владимир, 2006); международной научно-практической конференции «Пищевая промышленность: состояние, проблемы, перспективы» (Оренбург, 2009).

Организация исследований и личный вклад автора. Автору принадлежит: разработка программ исследований, постановка и организация проведения полевых опытов, выполнение основной части экспериментов (90 %), анализ и интерпретация экспериментальных результатов, проведение статистической, экономической и биоэнергетической оценок результатов исследований, формулирование выводов и рекомендаций производству.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 70 работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК – 9.

состоит из введения, 7 глав, выводов и рекомендаций производству. Изложена на 468 страницах компьютерного текста, иллюстрирована 124 таблицами и 61 рисунками, содержит 55 приложений. Список использованной литературы состоит из 685 источников, в том числе 60 на иностранных языках.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность за ценные консультации академику Россельхозакадемии И.Ф. Храмцову, коллегам по научной работе доктору сельскохозяйственных наук В.Г. Холмову, кандидатам наук О.Ф. Хамовой, Н.Ф. Кочегаровой, Л.А. Шамрай, С.В.Куликову, Е.В. Безвиконному, научному сотруднику В.Д. Дороненко за помощь при выполнении полевых и лабораторно-аналитических исследований.

Условия, объекты и методика проведения исследований. Диссертационная работа выполнена на основе обобщения материалов длительных исследований автора, проведенных в ГНУ СибНИИСХ Россельхозакадемии с 1991 по 2008 годы по заданиям тематического плана НИР Сибирского отделения РАСХН и заданиям Министерства сельского хозяйства и продовольствия Омской области.

Объектами исследований служили сельскохозяйственные культуры, почва и удобрения.

Почва опытного поля – чернозем выщелоченный среднемощный среднегумусный тяжелосуглинистый, валовых азота и фосфора – 0,32 %; 0,20 %, подвижного фосфора и обменного калия соответственно 104-119 мг/кг и 250-300 мг/кг почвы (по Чирикову). Сумма обменных катионов составляет 32,1 мг-экв/100 г почвы, в составе преобладают кальций (88,7 %) и магний (10,6 %), натрия практически нет (до 1 мг-экв/100г), рНkcl почвенного раствора - 6,4-6,7.

Климат резкоконтинентальный, характеризуется проявлением засух и ветровой эрозии. Сумма положительных температур выше 100С составляет 1800-20000. По среднемноголетним данным, сумма осадков за вегетационный период составляет 197 мм (ГТК 1,0-1,3). Погодные условия за период исследований с 1991 по 2008 годы были различные. В сравнении со средней многолетней суммой осадков за вегетационный период из 18 лет было меньше нормы

5 лет (28 %), близко к норме 4 года (22 %) и больше нормы 9 лет (50,0 %).

Экспериментальная часть работы выполнена в стационарных опытах, заложенных в 1986-1987 гг. в шестипольном зернотравяном (опыт 1) и пятипольном зернопаровом (опыт 2) севооборотах и в мелкоделяночных опытах в южной лесостепной зоне Западной Сибири. Чередование культур в севооборотах: в опыте 1 - люцерна 3-х лет использования, пшеница, пшеница, овес и в опыте 2 - пар, пшеница, соя, пшеница, ячмень. Севообороты развернуты во времени и в пространстве.

Опыты заложены методом расщеплённых делянок.

В опыте 1 изучали три фактора по схеме 3х2х2: средства химизации:

1) без средств химизации; 2) оптимальные дозы минеральных удобрений (N13P45 на 1 га пашни); 3) дозы минеральных удобрений, рассчитанные на получение максимально возможного урожая (N28Р65К28 на 1 га пашни), применялись химические средства защиты растений. Из органических удобрений использовали: навоз: 1) без навоза; 2) навоз крупнорогатого скота (КРС) в дозе 10 т/га севооборотной пашни; солома: 1) без соломы; 2) внесение соломы в количестве, соответствующем урожаю в вариантах опыта.

В опыте 2 изучали три фактора по схеме 4х2х2: минеральные удобрения: I) без удобрений; 2) N12Р18; 3) N17Р34; 4) N30Р54К18 на 1 га пашни; средства защиты растений: I) без защиты; 2) химические средства защиты (гербициды, инсектициды, фунгициды); солома: I) без соломы; 2) внесение соломы (весь урожай за севооборот).

В качестве минеральных удобрений использовали аммиачную селитру, двойной гранулированный суперфосфат и калий хлористый. Подстилочный полуперепревший навоз КРС вносили осенью после уборки замыкающей культуры (овса) севооборот один раз за ротацию. Солому зерновых культур измельчали при уборке и оставляли в поле в количестве, соответствующем ее урожаю. Гербициды применяли ежегодно на всех культурах, инсектициды и фунгициды факультативно, при достижении порога вредоносности.

Для предпосевной обработки семян использовали биопрепараты (производитель ВНИИСХМ): ризоторфин на сое и горохе, ризоагрин и агрофил на пшенице и мобилин на овсе. Инокуляцию проводили в день посева рекомендованными дозами биоудобрений из расчета на гектарную норму высева семян культуры.

Во всех полевых опытах применялась традиционная технология возделывания зерновых, кормовых и зернобобовых культур и соответствующая серийная почвообрабатывающая и посевная техника. Высевали районированные сорта сельскохозяйственных культур.

Анализ почвы и растений проводили стандартными агрохимическими методами. Нитратный азот - по Грандваль-Ляжу с дисульфофеноловой кислотой. Определение подвижного фосфора и обменного калия в почве проводили по методу Чирикова. Общий углерод - по Тюрину, валовой азот - по Кьельдалю-Иодельбауэру, валовой фосфор - по Гинзбург. Анализ группового и фракционного состава гумуса проводили по схеме Н.В.Тюрина в модификации В.В.Пономаревой и М.А. Плотниковой. Фракционный состав минеральных фосфатов определяли методом Гинзбург-Лебедевой. Растительные образцы на содержание валовых азота, фосфора и калия анализировали из одной навески (Пиневич, 1955). Содержание почвенной влаги учитывали в пробах термостатно-весовым методом. Определение солей тяжелых металлов в растениеводческой продукции выполнено вольтамперометрическим методом на анализаторах типа Т-2. Содержание жира в семенах сои и зерне проса определяли в аппарате Сокслета, по разности обезжиренного и необезжиренного остатка (Плешков,1976).

Азотфиксирующую способность сои в полевых условиях определяли по количеству и массе клубеньков на корнях растений (Посыпанов, 1991).

Микробиологические исследования выполнены на твердых питательных средах: бактерий-сапрофитов на мясопептонном агаре, микроорганизмов, потребляющих азот в минеральной форме, на крахмалоаммиачном агаре, олигонитрофилов на среде Мишустиной, нитрификаторов на водном выщелоченном агаре с добавлением двойной аммонийно-магниевой соли фосфорной кислоты, целлюлозоразрушающих на среде Гетчинсона; почвенных грибов на среде Чапека со стрептомицином (Аристовская, 1962). Интенсивность разложения целлюлозы в почве определяли аппликационным методом по Тихомировой, нитрификационную способность по Кравкову с инкубацией 21 день (Агрохимические. … 1975). В воздушно-сухих образцах учитывали активность ферментов: инвертазы по Купревичу с восстановлением сахаров по Бертрану, уреазы по Гофману с колориметрическим окончанием, каталазы газометрическим методом (Хазиев, 1982). Для оценки биологической активности почвы как суммарного результата сопряженно протекающих процессов был использован метод относительных величин Ацци (Карягина, 1983).

Экономическая оценка систем применения удобрений осуществлена по методике СибНИИСХ (Кошелев и др.,1987), в ценах, действовавших в период исследований; биоэнергетический анализ изучаемых систем удобрений выполнен по методике ОмГАУ (Ермохин, Неклюдов, 1994); результаты исследований обработаны статистическим методом дисперсионного и корреляционного анализов (Доспехов,1979).

Результаты исследований

1. Влияние агробиологических приемов возделывания сельскохозяйственных культур на плодородие черноземных почв

Исследование почвенных процессов и режимов является основой управления плодородием почвы. Длительное систематическое применение навоза, соломы и минеральных удобрений в севооборотах позволяет сделать комплексную оценку их влияния на эффективное и потенциальное плодородие чернозёмных почв, урожайность сельскохозяйственных культур, продуктивность севооборотов и качество растениеводческой продукции.

1.1 Водный режим почвы. Оптимизация водного режима в условиях засушливого земледелия представляется весьма сложной проблемой. Поэтому поиск путей более полного и рационального использования запасов продуктивной влаги в почве имеет особую актуальность.

Запасы продуктивной влаги в почве в слое 0-100 см перед посевом культур зернопарового и зернотравяного севооборотов в вариантах длительного внесения соломы и навоза были выше соответственно на 8-10 мм и 11-16 мм в сравнении с фоном без удобрений. Использование навоза в севообороте снижает коэффициент водопотребления зерновых культур на 19% и люцерны на 21%.

Наилучшие агрогидрологические условия для вегетации растений складывались при органоминеральной системе удобрений в севооборотах за счет кумулятивного действия применяемых удобрений. Запасы продуктивной влаги в почве при комплексном применении соломы и минеральных удобрений в дозах N13-17P18-45 возросли на 14-16 мм. Применение соломы на минеральных фонах снижает расход влаги на формирование единицы продукции (рис. 1). При использовании навоза в сочетании с минеральными удобрениями (N13P45) весенние влагозапасы увеличились на 15 %.

В результате длительных наблюдений установлено, что запасы продуктивной влаги по предшественнику люцерна в слое почвы 0-100 см были на 4-12 мм выше в сравнении с чистым паром.

Рис. 1. Коэффициент водопотребления сельскохозяйственных культур в зависимости от минеральных удобрений и соломы в зернопаровом севообороте, мм/т зерна (среднее за 1991-2005 гг.)

Таким образом, применение соломы, навоза как раздельно, так и в комплексе с минеральными удобрениями, включение в севооборот многолетних бобовых трав позволяет целенаправленно регулировать водный режим черноземной почвы.

1.2 Гумусный режим почвы. Многочисленные исследования свидетельствуют, что удобрения являются одним из важных факторов, определяющих особенности и интенсивность процессов гумусообразования (Гамзиков, 1981; Храмцов, 1997; Сычев, Музыкантов, 2001; Усенко, 2001; Шарков, 2006; Шевцова, 2007; и др.).

В длительных стационарных опытах установлено, что при систематическом применении удобрений в севооборотах содержание гумуса в почве выше в сравнении с неудобренными вариантами. После третьей ротации зернотравяного севооборота содержание гумуса в слое 0-20 см при внесении навоза возросло на 0,26% в сравнении с исходным содержанием (табл.1). Гумусообразование при совместном применении навоза и минеральных удобрений в большей степени определялось дозой минеральных удобрений. Наибольший прирост гумуса получен в варианте N28P65К28 + навоз, содержание гумуса увеличилось в сравнении с исходным его количеством на 0,41% (6,1%).


загрузка...