Влияние систем удобрений на продуктивность звена зернопропашного севооборота на выщелоченном черноземе

На правах рукописи

 

 

 

 

 

 

 

 

Сигида Максим Сергеевич

 

 

 

ВЛИЯНИЕ СИСТЕМ УДОБРЕНИЙ 

НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗВЕНА 

ЗЕРНОПРОПАШНОГО СЕВООБОРОТА 

НА ВЫЩЕЛОЧЕННОМ ЧЕРНОЗЕМЕ

 

 

03.00.16 - экология

06.01.04 - агрохимия

 

 

 

 

 

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание  учёной степени

кандидата сельскохозяйственных наук

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ставрополь  – 2008

 

Работа выполнена на кафедре агрохимии

ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет»

 

 

 

Научный руководитель:    доктор сельскохозяйственных наук, профессор                                        

                                                 Есаулко Александр Николаевич

 

 

 

 

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

                                                 Барабаш Иван Петрович

 

 

                                                  кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

                                                  Онищенко Людмила Михайловна

 

 

Ведущая организация:        Государственное научное учреждение

                                                «Ставропольский научно-исследовательский институт сельского хозяйства»

 

 

       

 

Защита состоится «  18 » сентября  2008 г. в   10⁰⁰ часов на заседании диссертационного совета Д 220.062.03 при ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет» по адресу: 355017, г. Ставрополь, пер. Зоотехнический, 12, ауд. 4, тел/факс (8652) 34-58-70

 

 

 

 

С диссертацией можно  ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет»

Автореферат размещён на официальном сайте ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет» www.stgau.ru

 

 

Автореферат разослан «  15  »   августа   2008 г.

 

 

Учёный секретарь 

диссертационного совета                                                                В. Н. Желтопузов

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  РАБОТЫ

Актуальность  темы предопределена тем, что система применения удобрений в севообороте или отдельных культурах является неотъемлемым звеном интенсивного научного земледелия. Применение удобрений направлено на получение высоких и устойчивых урожаев с хорошим качеством продукции, повышение плодородия почв, улучшение экономических показателей. Наибольший эффект от удобрений отмечается при их применении в севообороте. Рыночная экономика и конкуренция вынуждают землевладельцев снижать затраты на единицу продукции за счёт более интенсивного использования пашни под рентабельные культуры без дополнительных затрат на поддержание плодородия почв и снижения экологических требований по защите угодий от деградации.

Основной причиной сложившегося положения явилось то, что из года в год происходит удорожание минеральных  удобрений, а цены на сельскохозяйственную продукцию растут не так быстро. Отсюда возникает резкий диспаритет цен на промышленную и сельскохозяйственную продукцию, который с каждым годом усугубляется. Существует два пути исправления сложившегося положения. Первый – государственное регулирование цен и экономическая поддержка товаропроизводителей. Второй – совершенствование научных исследований и поиск путей повышения эффективности минеральных и органических удобрений.

Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в изучении влияния систем удобрений, построенных на различных принципах, на продуктивность звена зернопропашного севооборота и агрохимические свойства чернозёма выщелоченного.

В задачу исследований входило:

– изучить агрохимические и агроэкологические свойства чернозёма выщелоченного в зависимости от систематического применения удобрений и динамику элементов питания в 0-20 см слое почвы в течение вегетации сельскохозяйственных культур звена севооборота;

– установить влияние систем удобрений на биометрические показатели роста и химический состав культур звена севооборота;

– исследовать условия, влияющие на транслокацию тяжёлых металлов в системе удобрение-почва-растение;

– определить урожайность культур, качество продукции, продуктивность звена севооборота в зависимости от применяемых систем удобрений;

– выявить условия, способствующие получению максимальной агротехнической, экономической эффективности изучаемых приёмов, сохраняющие и повышающие при этом плодородие почвы, экологическую безопасность и эффективность производства.

Научная новизна. Впервые на чернозёме выщелоченном Ставропольской возвышенности, на границе зон неустойчивого и умеренного увлажнения проводилось изучение влияния систем удобрений в звене зернопропашного севооборота на агрохимические показатели почвы и агроэкологическую оценку их использования.

Практическая  значимость. В ходе исследований получены экспериментальные данные, позволяющие рекомендовать производству оптимальные дозы удобрений под горохоовсяную смесь, озимую пшеницу и озимый ячмень. Для звена севооборота предлагаются: расчётная система удобрений, как наиболее эффективная и экономически оправданная, обеспечивающая программируемый уровень продуктивности культур, и малозатратная биологизированная система для сохранения и повышения уровня плодородия почвы и производства экологически безопасной сельскохозяйственной продукции.

Основные положения, выносимые на защиту:

– динамика агрохимических показателей 0-20 см слоя чернозёма выщелоченного в течение вегетации сельскохозяйственных культур и ротации звена севооборота;

– влияние систем удобрений на рост и развитие растений, динамику основных элементов питания в культурах звена севооборота;

– влияние систем удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность звена севооборота;

– влияние систем удобрений на изменение содержания тяжёлых металлов (Pb; Cd; Cu) в 0-20 см слое чернозёма выщелоченного, а также их накопление в основной и побочной сельскохозяйственной продукции культур звена севооборота;

– экономическое обоснование применяемых систем удобрений в звене зернопропашного севооборота.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях Ставропольского государственного аграрного университета (2005-2007 гг.), международных научных конференциях, аспирантов и молодых ученых (Донской, ГАУ, 2006 г.; Краснодар, 2006 г.; Москва, 2006-2007 гг.; Вятка, 2007 г.), 40-й и 41-й международных научных конференциях докторов, аспирантов и соискателей ученых степеней доктора и кандидата наук РАСХН ВНИИА имени Д. Н. Прянишникова (Москва, 2006-2007 гг.).

По итогам открытого  конкурса на лучшую работу по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах Российской Федерации Министерством образования и науки Российской Федерации награждён медалью «За лучшую научную работу» (г. Москва, 2006 г.). На VIII Международной специализированной агропромышленной выставке «Агроуниверсал 2006» (Невинномысск, 2006 г.) получен диплом III степени за научную работу «Оптимизация систем удобрений в севооборотах Центрального Предкавказья» в конкурсе инновационных проектов. Получено авторское свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Публикация  результатов исследований. По материалам диссертации опубликованы 14 работ, в том числе 1 статья в журнале, входящем в перечень ВАК РФ.

Структура и объём работы: диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и предложений производству, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 203 страницах машинописного текста, включает 35 таблиц, 36 рисунков, 66 приложений. Список использованной литературы включает 253 источник, из них 19 зарубежных авторов.

 

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования были проведены  в экспериментальном севообороте на опытной станции Ставропольского государственного аграрного университета. Стационар представляет собой длительный опыт «Теоретические и технологические основы биогеохимических потоков веществ в агроландшафтах», зарегистрирован в реестре аттестатов длительных опытов Геосети ВНИИА Российской Федерации.

Почва опытного участка – чернозем выщелоченный, мощный, тяжелосуглинистый, который характеризуется средним содержанием гумуса (5,2-5,9%), подвижного фосфора (18-28 мг/кг по Мачигину), средней нитрификационной способностью (16-30 мг/кг) и повышенным – обменного калия (240-290 мг/кг). Реакция почвенного раствора в верхних горизонтах почвы нейтральная, рН находится в пределах 6,1-6,7.

Землепользование сельскохозяйственной опытной станции СтГАУ по условиям влагообеспеченности находится на границе зон умеренного и неустойчивого увлажнения. По средним многолетним данным в зоне проведения опытов в год выпадает 550-650 мм осадков, в т.ч. в период активной вегетации растений – 450-470 мм. Сумма эффективных температур за период активной вегетации колеблется от 3000 до 3200 °С. Гидротермический коэффициент 1,1-1,3.

Наиболее благоприятные  агрометеорологические условия для формирования урожая озимых и яровых культур сложились в 2004-2005 сельскохозяйственном году. Годовое количество осадков составило 567 мм, что на 9% оказалось ниже по сравнению с многолетней нормой. Среднегодовая температура воздуха оказалась на 1,1 ^оС выше многолетних значений, достигнув 10,2 ^оС.

Погодные условия для формирования урожая озимых и яровых культур в 2005-2006 сельскохозяйственном году сложились удовлетворительно. Температурный режим в период вегетации сельскохозяйственных растений был адекватен предыдущему году, а количество осадков составило 71% от среднемноголетней нормы.

Погодные условия 2006-2007 сельскохозяйственного года значительно отличались от средних многолетних данных, отсутствие осадков в допосевной период на фоне повышенного температурного режима создали крайне неблагоприятные условия для подготовки почвы под посев озимых зерновых. Агрометеорологические условия развития озимых и яровых культур в весенне-летний период складывались удовлетворительно, а созревание и налив зерна озимых культур проходили в условиях почвенной и воздушной засухи.

Тип севооборота – зернопропашной со следующим чередованием культур: горохоовсяная смесь (занятой пар) – озимая пшеница – озимый ячмень – кукуруза на силос – озимая пшеница – горох – озимая пшеница – яровой рапс.

Непосредственно под звено севооборота  (горохоовсяная смесь – озимая пшеница – озимый ячмень) на фоне отвального способа обработки почвы на глубину 20-22 см относительно контроля изучались следующие системы удобрения:

1) рекомендованная – насыщенность звена севооборота NPK 137 кг/га, в.т.ч. N₅₇P₇₀K₁₀ при соотношении N:P:K=1:1,24:0,18+6,7 т/га органических удобрений;

2) биологизированная – насыщенность звена севооборота NPK 73 кг/га, в.т.ч. N₄₃P₃₀K₀ при соотношении N:P:K=1:0,69:0+9,2 т/га органических удобрений;

3) расчетная – насыщенность звена севооборота NPK 177 кг/га, в.т.ч. N₈₅P₇₅K₁₇ при соотношении N:P:K=1:0,88:0,2+6,7 т/га органических удобрений на урожайность горохоовсяной смеси – 300 ц/га, озимой пшеницы – 65 ц/га, озимого ячменя – 60 ц/га.

Схема опыта построена  по методу расщепления делянок, повторность  опыта трёхкратная. Общая площадь делянки 108 м², ширина – 7,2 м, длина – 15 м, а учетная площадь – 50 м².

Полевые опыты сопровождались следующими анализами, учетами и  наблюдениями: содержание в растениях азота, фосфора и калия по Б. А. Ягодину (1987); накопление сухой биомассы и структура урожая по методике Г.С.И. (1971); учет урожая: зерновых культур методом механизированной уборки, кормовых культур методом ручной уборки с последующим пересчетом на стандартную влажность и чистоту по методике Госсортоиспытания (1971). Качество растениеводческой продукции: белок – ГОСТ 10846-91; крахмал – ГОСТ 10845-98; массовой доли клейковины – ГОСТ 13586.1; стекловидность – ГОСТ-10987; масса 1000 зерен – ГОСТ 10842-89; натура – ГОСТ 10840-64; сырой протеин – ГОСТ 13496-17-84; сырой жир – методом обезжиренного остатка (ГОСТ 23637-79);сырая клетчатка – по Геннебергу и Штоману (ГОСТ 13496.2-84); сырая зола – методом сухого озоления (ГОСТ 26226-84). Расчет выхода кормовых единиц по общепринятой методике Всесоюзного института кормов им. Вильямса (1985) на основании собственных аналитических данных, перевод урожая сельскохозяйственных культур в сопоставимые показатели по методике И. В. Пустового с соавт. (1995).

В почвенных образцах определяли содержание: гумуса – по Тюрину в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26213-91; подвижных форм фосфора и обменного калия – по Мачигину в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26205-91; нитратного азота – по методу Грандваль-Ляжу, ГОСТ 26488-91; рН почвы – в водной суспензии, ГОСТ 26423-85; влажность почвы – весовым методом по Б. А. Доспехову (1987).

Валовые формы тяжелых металлов в растениях и почве определяли атомно-адсорбционной спектрофотометрией (novAA 300). Экономическая эффективность систем удобрений рассчитана по технологическим картам, с использованием действующих нормативных затрат и цен (2007), статистическая обработка экспериментальных данных проводилась корреляционно-регресионным и дисперсионным методами (Б. А. Доспехов, 1985).

 

 

 

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Влияние систем удобрений в звене зернопропашного севооборота

на динамику продуктивной влаги в почве

Содержание продуктивной влаги в 0-20 см слое почвы в течение вегетации культур определялось количеством выпавших осадков и температурным режимом в этот период. Независимо от фона питания динамика продуктивной влаги в посевах горохоовсяной смеси имела единый ход: это неуклонное снижение её запасов в течение вегетации культуры с достижением минимальных значений перед уборкой. Изучаемые системы удобрений, не изменяя направленности процесса, оказали неадекватное влияние на содержание доступной влаги по сравнению с естественным агрохимическим фоном. Так, на вариантах с рекомендованной системой удобрений содержание продуктивной влаги оказалось несущественно выше на протяжении всей вегетации, и разница с контролем составляла 0,7-2,4 мм. Необходимо отметить, что биологизированная система удобрений способствовала существенному увеличению запасов продуктивной влаги, и разница с аналогичными показателями в зависимости от сроков отбора составляла 2,4-4,2 мм.