Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Обзор литературы
1.1. К вопросу о развитии многофакторных опытов 12
1.2. Потребность яровой пшеницы в элементах питания .14
1.3. Влияние удобрений на урожайность и качество яровой пшеницы .19
1.4. Влияние удобрений на биологическую активность почвы 29
1.5. Роль минеральных удобрений в повышении плодородия почвы .34
ГЛАВА II. Объекты, условия и методы проведения исследований
2.1. Агроклиматические ресурсы западной части Нечерноземной зоны России .40
2.2. Агрометеорологические условия в годы проведения исследований .41
2.3. Объекты и методы исследований
2.3.1. Объекты исследований. Схема опыта, условия его закладки и проведения .44
2.3.2. Методика исследований 46
ГЛАВА III. Влияние различных доз и сочетаний органических и минеральных удобрений на урожайность яровой пшеницы 48
ГЛАВА IV. Влияние различных доз и сочетаний органических и минеральных удобрений на продуктивность звена севооборота: многолетние травы – яровая пшеница .56
4.1. Урожайность многолетних трав в зависимости от последействия органических и минеральных удобрений 57
4.2. Продуктивность звена севооборота: многолетние травы – яровая пшеница в зависимости от удобрений 67
ГЛАВА V. Влияние различных доз и сочетаний органических и минеральных удобрений на урожайность и качество яровой пшеницы
5.1. Влияние удобрений на химический состав зерна и соломы яровой пшеницы 78
5.2. Влияние органических и минеральных удобрений на содержание белка в зерне и массу 1000 зрен яровой пшеницы 85
ГЛАВА VI. Влияние удобрений на вынос и баланс элементов питания в агроценозе яровой пшеницы 89
ГЛАВА VII. Влияние органических и минеральных удобрений на агрохимические и биологические свойства почвы
7.1. Влияние удобрений на агрохимические свойства почвы .100
7.2. Влияние удобрений на численность микроорганизмов в почве 102
7.3. Влияние удобрений на целлюлозоразлагающую способность микроорганизмов в почве 106
ГЛАВА VIII. Экономическая и энергетическая эффективность возделывания яровой пшеницы
8.1. Экономическая оценка возделывания яровой пшеницы 109
8.2. Окупаемость питательных веществ удобрений прибавками зерна .112
8.3. Энергетическая эффективность возделывания яровой пшеницы 120
Выводы 121
Рекомендации производству .124
Список использованной литературы
- Влияние удобрений на урожайность и качество яровой пшеницы
- Агрометеорологические условия в годы проведения исследований
- Продуктивность звена севооборота: многолетние травы – яровая пшеница в зависимости от удобрений
- Влияние удобрений на численность микроорганизмов в почве
Введение к работе
Актуальность. В обеспечении продовольственной безопасности страны большая роль отводится повышению урожайности и валовых сборов биологически полноценного зерна. По данным за 2013 г., валовой сбор зерна озимой и яровой пшеницы составлял около 52 млн. т. Вместе с тем урожайность зерновых культур остается все еще низкой (на уровне 18-22 ц/га), особенно на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах (Сельское хозяйство России, 2014). Площадь почв легкого гранулометрического состава на территории РФ превышает 5 млн. га. Значительная часть их приходится на западную часть Нечернозёмной зоны. В годы с неблагоприятными условиями перезимовки в этом регионе посевы озимой пшеницы часто погибают на значительных площадях. Компенсировать потери производства продовольственного зерна при этом можно за счет расширения посевов яровой мягкой пшеницы, выполняющей роль страховой культуры.
В современных экономических условиях перед товаропроизводителями ставится задача не только повышения урожайности зерновых культур, но и обеспечения потребности населения относительно дешевым и качественным зерном (Сычев, 2003; Методическое руководство…, 2008). Получение высоких и устойчивых урожаев высококачественного зерна в значительной степени зависит от научно обоснованных, экологически сбалансированных систем удобрения. Практикующееся применение агрохимических средств, в ряде случаев, в частности завышение их доз в отдельных хозяйствах, может быть сопряжено с серьезным экологическим риском и вызывать негативные изменения в почвах и в агроэкосистемах в целом. Как указывается в ряде работ (Минеев, 1984; Сычев, Лунев, Павлихина, 2012; Байбеков, Седых, Савич, 2012; Завалин, 2016), при современных темпах развития агропроизводства, возникает необходимость в комплексном изучении влияния удобрений не только на плодородие почв, урожай и качество получаемой продукции, но и на окружающую природную среду, на сохранение экологического равновесия.
В этой связи актуальна разработка на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве сбалансированных систем удобрения с использованием навоза и минеральных удобрений при оптимизации их сочетаний и доз, обеспечивающих высокий агроэкологический эффект, под одну из важных зерновых культур – яровую пшеницу.
Важное значение при этом имеют исследования, проводимые в длительных полевых опытах, в основу которых положены факториальные схемы, предусматривающие действие различных вариантов доз и сочетаний органических и минеральных удобрений и позволяющие установить их влияние на урожайность и качество зерновой продукции, а также на плодородие и экологическое состояние (Перегудов, Иванова и др., 1976; Минеев, Шевцова, 1978; Методические и организационные основы…, 1991; Агроэкология, 2000; Сычев, Ладонин, Державин и др., 2005; Васенев, 2012).
Цель и задачи исследований. Цель исследований – на основании длительного стационарного опыта с факториальной схемой, заложенного в 1978 г., на дерново-подзолистой
легкосуглинистой почве в западной части Нечернозёмной зоны Российской Федерации, дать научное обоснование при выращивании яровой пшеницы в полевом севообороте применения эффективных, экологически безопасных доз и сочетаний подстилочного навоза и минеральных удобрений, обеспечивающих максимальную урожайность и высокое качество зерна, сохранение плодородия почвы и биоразнообразия микробоценоза.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Изучение влияния различных доз и сочетаний навоза и минеральных удобрений (азотных, фосфорных и калийных), а также органической и традиционных систем удобрения на урожайность агроценоза яровой пшеницы, выращиваемой в звене полевого севооборота в четвертой ротации.
-
Изучение экологического состояния и агрохимических свойств почвы в условиях длительного применения органических и минеральных удобрений в широком диапазоне их доз и сочетаний, а также при использовании органической, минеральной и органоминеральной систем удобрения.
3. Определение воздействия доз и сочетаний органических и минеральных удобрений, при
длительном применении в севообороте, на качество зерна яровой пшеницы.
4. Установление экономической и энергетической эффективности исследуемых доз и
сочетаний органических и минеральных удобрений, а также систем удобрения при возделывании
яровой пшеницы в севообороте.
Научная новизна исследований. На дерново-подзолистой легкосуглинистой почве в длительном полевом опыте выявлены закономерности действия органических и минеральных удобрений в широком диапазоне доз и сочетаний, а также органической, минеральной и органоминеральной систем удобрения на урожайность и качество зерна яровой пшеницы, возделываемой в звене севооборота, на экологическое состояние и агрохимические свойства почвы.
Установлены эффективные, экологически безопасные дозы минеральных и органических удобрений, составляющие N60P60K60 + 6,6 т/га навоза, обеспечивающие урожайность яровой пшеницы 3,3 т/га с содержанием белка 11% при окупаемости 1 кг NPK 8 кг зерна.
Выявлено положительное воздействие органоминеральной системы удобрения при оптимизации доз на изменение микробиоценоза, родового и видового состава сообществ, индекс микробного биоразнообразия, что обеспечивает улучшение экологического состояния дерново-подзолистой почвы, повышение в ней содержания доступных питательных веществ для растений, оптимизацию фосфорного и калийного режима.
Практическая значимость. На основании экспериментальных данных, полученных в длительном полевом опыте, предложены агрономически эффективные и экологически безопасные дозы и сочетания органических и минеральных удобрений на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, обеспечивающие высокую урожайность яровой пшеницы и улучшающие качество зерна.
В условиях западной части Нечерноземной зоны для получения урожайности зерна яровой пшеницы на уровне 3,3 т/га и содержания белка в зерне 11% рекомендована органоминеральная система удобрения в дозах N60P60K60 на фоне 6,6 т/га подстилочного навоза крупного рогатого скота. При этом обеспечивается воспроизводство плодородия почвы, повышается ее биологическая активность, сохраняется биоразнообразие микробиоценозов.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Экологически безопасные и агрономически эффективные дозы и сочетания
подстилочного навоза и минеральных удобрений (азотных, фосфорных и калийных), а также
системы удобрений (органическая, минеральная, органоминеральная) при длительном применении
в севообороте под яровую пшеницу, выращиваемую на дерново-подзолистой легкосуглинистой
почве в Западной части Нечерноземной зоны России, с целью повышения урожайности и качества
зерна.
2. Влияние длительного применения подстилочного навоза крупного рогатого скота,
минеральных удобрений в различных дозах и сочетаниях и систем удобрений на агрохимические
свойства и экологическое состояние легкосуглинистой почвы, изменение микробиоценоза,
родового и видового состава сообщества, микробного биоразнообразия.
3. Экологическая и энергетическая эффективность длительного применения различных доз
и сочетаний навоза и минеральных удобрений, а также органической, минеральной и
органоминеральной систем удобрений при возделывании яровой пшеницы в полевом севообороте
на дерново-подзолистой почве.
Личный вклад автора. Диссертационная работа выполнена автором лично. Автор принимал непосредственное участие в проведении и организации полевых опытных работ, отборе проб почвы и растений, их подготовке к химическому анализу, выполнил необходимые расчеты и математическую обработку опытных данных.
Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований доложены на координационном совещании в ФГБНУ ВНИИ органических удобрений и торфа: «Высокоэффективные системы использования органических удобрений и возобновляемых биологических ресурсов» в 2012 г. (г. Владимир), представлены в материалах научной конференции ФГБНУ «ВНИИ агрохимии» в 2012 г. (г. Москва). По результатам исследований опубликовано 5 работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методического раздела, экспериментальной части из шести разделов, выводов, предложений производству и приложения. Список использованной литературы включает 259 наименований, в том числе 10 на иностранных языках. Диссертация изложена на 157 страницах машинописного текста, включает 35 таблиц и 21 рисунок в тексте, а так же 11 таблиц приложения.
Автор искренне благодарен научным руководителям, академику РАН, доктору
сельскохозяйственных наук, профессору Виктору Гавриловичу Сычеву, доктору
сельскохозяйственных наук, профессору, заслуженному деятелю науки Российской Федерации
Генриэте Егоровне Мёрзлой за методическую помощь в работе, поддержку и внимание при работе над диссертацией, а также доктору биологических наук, профессору Надежде Владимировне Верховцевой за ценные консультации по микробиологической активности почвы, сотрудникам лаборатории агрохимии органических и известковых удобрений ФГБНУ «ВНИИ агрохимии имени Д.Н. Прянишникова» и ФГБНУ «Смоленский НИИСХ», кафедры агрохимии и биохимии растений МГУ имени М.В. Ломоносова за оказанную помощь в проведении исследований.
Влияние удобрений на урожайность и качество яровой пшеницы
По данным Л.М. Державина (1992) для почв южно-тажной лесной зоны рекомендуется доза 90 кг/га. По данным других авторов, проводивших вегетационные опыты с яровой пшеницей установили, что повышение дозы азота с 50 до 150 мг/кг почвы увеличивало урожай зерна пшеницы на 81 – 100%, с 15 до 200 мг/кг почвы – на 25%. Дробное внесение азота оказало такое же действие на урожай яровой пшеницы, как и внесение всей дозы при посеве (Булгакова, Большакова, 1997). Это подтверждается исследованиями Гришина (2000), Чичкина, Прониной, Шаболкиной (2003), которые установили, что дробное внесение азотного удобрения в дозе 60 кг/га до посева и 30 кг/га в подкормку не обеспечивало увеличения сборов зерна по сравнению с суммарной дозой, внеснной до посева.
Но эффективность азотных удобрений в значительной степени определяется климатическими условиями. В сухие засушливые годы азотные удобрения обеспечивают, как правило, низкие прибавки зерна, но качество зерна повышается (Ниловская, 1991; Ваулина и др., 1998; Прудников, 2002; Кондратенко,2002; Титаренко, Титаренко, Дерканосова, Сорокина, 2005).
Для формирования урожая растения используют до 50% азота из дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почв, а из супесчаной дерново-подзолистой почвы 30-45% (Кореньков, 1990; Руделев, 1992). Азотные удобрения, внесенные в начале вегетации растений пшеницы, обычно повышают урожай, но не оказывают существенного влияния на содержание белка в зерне. При более высоких дозах внесения азота урожай увеличивается, и содержание белка также увеличивается. При еще больших дозах внесения азотных удобрений увеличивается только содержание белка в зерне, так как происходит повышение концентрации азота в вегетативных частях растения (Jonson, 1976; Rousset, 1977; Kramer, 1979; Павлов,1984; Гамзикова, 1994).
Эффективность азотных удобрений находится в определенной зависимости от обеспеченности почв минеральным азотом. На дерново-подзолистых почвах Нечерноземья прибавки урожая яровой пшеницы от внесения N60 при запасе минерального азота до 80 кг/га составили 11 ц/га, при 80 – 100 кг/га – 4,2 ц/га, при 100 – 130 кг/га - только 0,6 ц/га (Методич. рекоменд., 1993). Подобная закономерность прослеживается и в других почвенно-климатических зонах (Чуб, 1989; Подколзин, 1998; Новоселов, 1998). Дальнейшее увеличение запаса минерального азота в почве приводит к уменьшению прибавки урожайности. Эта зависимость характеризуется достаточно высокими коэффициентами корреляции от 0,73 до 0,95 (Новоселов, 1998; Ломако, 1998; Мальцев, 2000).
Яровая пшеница положительно реагирует на азотные удобрения в период от начала кущения до трубкования, во время формирования придаточных стеблей, узловых корней, колосков и цветков в зачаточном колосе (Панников, Минеев, 1977) и прекращает их усваивать из почвы перед началом фазы молочной спелости, а также в условиях достаточно хорошего увлажнения, перед наливом зерна. Накопление фосфора соответственно продолжается до полного созревания зерна.
Дефицит фосфора в период всходов вообще может привести к отсутствию зерна (Авдонин,1972; Сапожников, Корнилов, 1977; Сычев, Кирпичников, 2009). Большая часть площадей, отведнных под посевы яровой пшеницы, характеризуются недостаточными запасами фосфора, в связи с этим изучение влияния фосфорных удобрений на фоне азотно-калийных в настоящее время остается актуальным. Усиленное питание растений пшеницы фосфором в первые 15 дней действует положительно. Некоторые авторы (Болдырев, 1963; Носатовский, 1965) отмечают, что с первых 10-15 дней яровая пшеница должна получать достаточное количество фосфора для питания. В тоже время отмечается, что избыток азота в этот период вегетации может привести к усилению восприимчивости к болезням, задержке созревания (Тимергалиев, Хакимов, Глотова, 2010). При низкой обеспеченности дерново-подзолистой почвы подвижными формами фосфора и калия их вклад в формирование урожая пшеницы составляет 34%, климатического фактора – 38% и удобрений – 28%, при оптимальной обеспеченности этими элементами питания – соответственно 58, 24 и 18% (Шафран, Прошкин, 2006).
Содержание фосфора и всех его форм в почвах значительно изменяется при длительном применении органических и минеральных удобрений. Без влияния фосфорных удобрений длительное время в почве снижается не только содержание растворимых подвижных форм фосфатов, но и их валовые запасы (Удобрения, 1965; Сычев, Кирпичников,2014).
Дерново-подзолистые почвы содержат 0,08 – 0,16% валового фосфора. Запасы его в слое 0 – 20 см супесчаных и легкосуглинистых почв составляют 1,7 – 2,6 т/га, суглинистых – 2,1 – 2,9 т/га (Сычв, 2003). Недостаток в фосфоре пшеница испытывает раньше, чем в азоте. На дополнительное внесение фосфорных удобрений она отзывается еще до фазы кущения. Если пшеница хорошо обеспечена фосфором до колошения, то урожай ее не снижается даже в том случае, когда в более поздние фазы развития фосфорные удобрения не применяют (Панников, Минеев, 1977). При увеличении обеспеченности дерново-подзолистой почвы с 30 до 140 мг Р2О5/кг прибавка урожая яровой пшеницы от внесения азотных удобрений возрастала в 2 – 3 раза (Россельхозиздат, реком., 1986; Аристархов, 2000).
Агрометеорологические условия в годы проведения исследований
Научные исследования проводили в длительном полевом факториальном опыте, заложенном в 1978 г. в п. Ольша Смоленской области. Опыт внесн в Реестр аттестатов длительных опытов с удобрениями и другими средствами химизации Российской Федерации. Почва опытного участка – дерново-подзолистая легкосуглинистая окультуренная, перед закладкой опыта в слое почвы 0 – 20 см характеризовалась следующими агрохимическими показателями: рНкcI 5,5, содержание органического углерода (по Тюрину) 1,3-1,5%, подвижного фосфора (Р2О5) (по Кирсанову) 110-209 мг/кг и калия (К2О) 115-146 мг/кг. Схема опыта факториальная, представляет собой выборку 1/27 (6 х 6 х 6 х 6) (таблица 2).
В кодах вариантов первая цифра означает дозу азота, вторая – фосфора, третья – калия, четвёртая – навоза.
За единичные дозы под яровую пшеницу было принято следующее количество удобрений: N30, P30, K30. Доза навоза (в последействии) - 3,3 т/га ежегодно. Повторность в опыте – 3-кратная, площадь делянки – 112 м2 (7х16), учетная площадь – 48 м2 (4х12). Изучали четыре фактора: навоз, азотные, фосфорные, калийные минеральные удобрения в шести дозах – 0,1,2,3,4,5. Всего в опыте 48 вариантов.
За 30 лет опыта прошло 4 ротации севооборота. Чередование культур в первой ротации (1979 – 1989 гг.): 1. картофель, 2. ячмень, 3. озимая рожь, 4. овс, 5. горохоовсяная смесь, 6. озимая пшеница, 7. ячмень, 8. и 9. многолетние травы 1-го и 2-го года пользования, 10. озимая рожь, 11. овс; во второй (1990 – 1995 гг.) и третьей (1996 – 2001 гг.) ротациях: 1. картофель, 2. ячмень, 3. и 4. многолетние травы 1-го и 2-го годов пользования, 5. озимая пшеница, 6. овс; в четвртой ротации (2002 – 2008 гг.): 1. овс на зелный корм, 2. озимая рожь, 3. ячмень, 4. и 5. многолетние травы 1-го и 2-го года пользования, 6. яровая пшеница, 7. овс. Таким образом, насыщенность севооборота зерновыми культурами (с учтом гибели их посевов в 1994 г.) составляла по ротациям от первой к четвртой: 54, 50, 50, 57%, в среднем – 53%; насыщенность многолетними травами – соответственно 18, 33, 33, 28, в среднем 27%.
Многолетние травы были представлены бобово-злаковой травосмесью из тимофеевки луговой и клевера лугового. В 2005 – 2006 годы исследований на контроле травосмесь состояла из 40% клевера и 60% тимофеевки Из зерновых в наших исследованиях изучали яровую мягкую пшеницу МИСС. Оригинатор – ГНУ «НИИСХ ЦРНЗ». Сорт создан методом индивидуального отбора из гибридной популяции F3 (Trippel x Приокская). Разновидность лютесценс. Сорт среднеспелый. Куст прямостоячий, соломина полая, опушение листа отсутствует. Зерно красное, круглое, стекловидное, полудлиной формы с коротким хохолком. Бороздка неглубокая. Масса 1000 зрен 35 – 45 г. Сила муки 300 – 450 е.а., содержание клейковины в зерне 35 – 40%. Зерно выровненное, крупное с высоким выходом кондиционных семян. Конкурентоспособность сорта высокая в Центральном, Средневолжском, Волго-Вятском регионах благодаря высокому потенциалу урожайности и качеству зерна. По данным Государственного сортоиспытания, в 2001 году урожайность составила свыше 5,5 т/га (Татарстан, Чувашия, Владимирская, Свердловская области). Сорт позволяет стабильно получать зерно, пригодное для макаронных изделий. Коэффициент разваримости 2,68, усилие перекуса 49,4 г, прочность спагетти 4,5 г. Он обладает устойчивостью к полеганию, значительно слабее стандарта поражается бурой ржавчиной, мучнистой росой и тврдой головнй. Ещ одна важная биологическая особенность – это высокая озерннность колоса.
При посеве использованы семена первой репродукции. Использовалась стандартная технологическая карта для хозяйств Смоленской области (вспашка, культивация, посев). В первые годы применялись средства защиты растений. Удобрения вносили перед вспашкой и в подкормку (суперфосфат, хлористый калий и аммиачная селитра). Навоз применяли один раз за ротацию.
Навоз поступал с фермы крупного рогатого скота с небольшим количеством подстилки. Имел влажность 70% и содержал в среднем 0,46% общего азота, 0,08% аммонийного азота, 0,21% фосфора (P2O5), и 0,66% калия (K2O). Содержание органического вещества (на сухую массу) составляло 59%, отношение C:N равно 19, валовое содержание тяжлых металлов в навозе было невысоким: Cd – 0,1, Cr – 1, Ni – 1, Cu – 0,6, Zn – 7 мг/кг сухой массы.
Навоз вносили в 1-й ротации севооборота под картофель и озимую пшеницу, во 2-й и 3-й ротациях – под картофель, в 4-й ротации – под озимую рожь.
Известкование проводилось дважды за четыре ротации по полной гидролитической кислотности, в первой ротации известь вносили в 1978 г. и во второй ротации в 1990 г. под картофель.
Продуктивность звена севооборота: многолетние травы – яровая пшеница в зависимости от удобрений
Яровая пшеница, как указывалось ранее, выращивалась в четвертой ротации севооборота со следующим чередованием культур: 1. однолетние травы (овес на зеленый корм), 2. озимая рожь, 3. ячмень, 4. и 5. многолетние травы двух лет пользования, 6. яровая пшеница, 7. овес. Таким образом, предшественником яровой пшеницы были многолетние травы первого и второго года пользования. В таблице 6 приводится урожайность многолетних трав в зависимости от последействия органических и минеральных удобрений, т.к. удобрения, согласно разработанной программе опыта, непосредственно под многолетние травы не вносили. Ниже обсуждаются результаты по продуктивности звена: многолетние травы – яровая пшеница, полученные на основании экспериментальных данных лаборатории агрохимии органических удобрений ВНИИА.
Результаты по урожайности многолетних трав в зависимости от последействия удобрений в различных вариантах опыта приводятся по полю 1 в таблицах 6 – 8 и по полю 2 в таблицах 9 – 10. трав, в 2006 году сформировался только один укос. По данным за 2005 год (таблица 6) установлено, что урожайность трав зависела, в основном, от навоза, о чм свидетельствует уравнение регрессии. За счт внесения навоза в варианте органической системы 0003 урожайность составила 76,2 ц/га, а прибавка к контролю 11,7 ц/га, или 18%. О влиянии навоза на урожайность трав свидетельствует и уравнение регрессии: Y2005 = 64,24 + 5,24Н – 5,79 (NP)0,5, R = 0,40 (4). Положительный эффект давало последействие сочетания навоза с калием, а также фосфорно-калийными удобрениями в тройных дозах. Прибавка урожая по минеральной системе в последействии (3330) составила всего 8,2 ц/га, или 13% по отношению к контролю. В то же время от органоминеральных систем в возрастающих дозах удобрений (1111, 2222, 3333, 4444, 5555) прибавок урожая зерна не было. Только в ряде случаев, как правило, при повышении доз калийных удобрений в органоминеральных вариантах (2252, 1141, 2255) при их последействии удалось получить прирост урожайности яровой пшеницы. Таблица 7. Влияние органических и минеральных удобрений на урожайность многолетних трав второго года пользования, 2006 г. Поле Варианты опыта Урожайность, ц/га Прибавка Варианты опыта Урожайность, ц/га Прибавка
Последействие навоза в большей мере проявилось при возделывании трав второго года пользования, что видно из уравнения регрессии: Y2006 = 49,02 + 7,75Н0,5, R = 0,5 (5). При этом более высокой продуктивностью, по сравнению с минеральной характеризовались наряду с органической (0003), также органоминеральные системы в повышенных дозах (варианты 3333, 4444, 5555) (таблица 7).
При одностороннем применении минеральных удобрений наибольший эффект последействия отмечался в варианте калийных удобрений (0030), где прибавка к контролю составила 39%. В то же время от последействия полного минерального удобрения (3330) прибавка была меньше – 33%. Более высоким был эффект последействия навоза (47%), а также навоза с фосфорными или калийными (61 и 51%), и с фосфорно-калийными (63%) удобрениями. Из органоминеральных вариантов наибольшей эффективностью отличался вариант с двукратными дозами удобрений (2222) – 42%, и варианты с высокими дозами калия 2252 и 1141, где прибавки равнялись 51 и 64% соответственно.
На урожайность многолетних трав в среднем за 2 года по двум полям при одностороннем внесении в последействии (таблица 12) большее влияние оказывали калийные удобрения, обеспечивая прибавку 43%. От одних азотных удобрений прибавка составила всего 10%. Одни фосфорные удобрения на урожайность трав влияния не оказывали.
В варианте последействия минеральной системы (3330) прибавка к контролю находилась на уровне 25%, в то время как от навоза (0003) она достигала 39%. Аналогичная прибавка была в вариантах последействии Влияние органических и минеральных удобрений на урожайность многолетних трав, в среднем по двум полям. органоминеральных систем – 5552 и 2252. Максимальная в опыте прибавка урожая зерна – 48% получена в варианте 5525.
Рисунок 11. Влияние возрастающих доз удобрений на урожайность многолетних трав, в среднем по двум полям
Об изменении продуктивности звена севооборота: многолетние травы – яровая пшеница свидетельствуют данные таблиц 13 – 16, где приведн этот показатель по вариантам опыта по каждому полю и в среднем по двум полям в условных зерновых единицах. Пересчт урожая проводился по коэффициентам перевода продукции растениеводства в зерновые единицы (Программа и методика исследований в Географической сети полевых опытов,1990).
Влияние удобрений на численность микроорганизмов в почве
В настоящее время уровень применения органических и минеральных удобрений не велик, а созданные запасы питательных веществ в период интенсивной химизации практически исчерпаны. Характеризуя природно климатические условия Нечерноземной зоны, следует отметить, что внесение экологически обоснованных доз минеральных удобрений должно оптимизировать параметры плодородия почв. Численность микроорганизмов в почве изучали совместно с кафедрой агрохимии и биохимии растений МГУ им. М.В. Ломоносова (Мрзлая, Верховцева, Селиврстова, Макшакова, Волошин, 2012).
Согласно полученным данным (таблица 27) общая численность микроорганизмов в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве на контроле составляла 46,8 кл/г106. Влияние навоза в тройной дозе (0003) повышало этот показатель (на уровне тенденции) до 66,4 кл/г 106, в то время как при применении минеральных удобрений (3330), он был даже ниже контроля и составлял 38,1 кл/г 106. В вариантах органоминеральных систем удобрения общая численность микроорганизмов колебалась от 43,6 до 82,5 кл/г 106, причм с увеличением доз удобрений наметилась тенденция к ее росту, но только до 4-кратных доз (вариант 4444).
В ходе эксперимента было показано, что на вариантах 0003 и 4444 стимулируется почвенная активность.
Оценка микробного разнообразия почвы показала, что во всех вариантах опыта оно характеризовалось высокими показателями. Индекс биоразнообразия при этом находился в пределах 4,6 – 5,0. Исключение составлял только вариант с внесение только одного фосфорного удобрения (0300), где индекс микробного биоразнообразия снижался до 4,0, в основном за счт анаэробных видов бактерий.
Варианты 0003 и 4444 способствуют изменению численности микроорганизмов в пахотном слое почвы и, особенно в сочетании с внесением минеральных удобрений. По данным А.А. Жученко (1980) в стратегии дальнейшего повышения урожайности сельскохозяйственных растений и продуктивности агроэкосистем должен быть пересмотрен целый ряд традиционности концепций использования удобрений.
Максимальная общая численность микробоценоза была при внесении четырехкратных доз навоза и минеральных удобрений. При этом в общем числе микроорганизмов преобладали представители филума Proteobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria. Анализ видового состава сообщества показал, что в почве данного варианта относительно контроля в филуме Proteobacteria отмечено увеличение аэробного вида Acetobacter sp. 103 ассоциативного азотфиксатора, Ochrobactrum sp., Pseudomonas fiuorescens и факультативно анаэробного вида Aeromonas hydrophila.
В варианте 2-кратных доз навоза и минеральных удобрений, где получена более высокая урожайность яровой пшеницы в среднем за годы исследований (3,34 т/га) численность микроорганизмов составила 54,4 кл/г х 106. При этом в почве также отмечен рост доли филума Proteobacteria.
В варианте с внесением одного навоза наблюдалось увеличение суммарной численности представителей филума Bacteroidetes, в основном за счет анаэробного вида Bacteroides ruminicola (таблица 28).
Биологическую активность почвы изучали с помощью аппликационного метода с использованием льняной ткани. С этой целью в 11 контрастных вариантах опыта в пахотный слой почвы помещали льняные полотна размером 10 х 20 см. Закладку полотен осуществляли в 4-кратной повторности. Время экспозиции в 2010 г. с 4 июня по 27 июля составило 55 суток. Период разложения целлюлозы совпадал с установившейся в текущем году небывало жаркой погодой. Закладку полотен в почву и их извлечение проводили специально сделанной лопатой. Полотна отмывали в лабораторных условиях с использованием сита с диаметром ячеек 1 мм. После высушивания определяли массу разложившейся ткани.
Биологическую активность почвы оценивали по шкале Д.Г. Звягинцева, на основе интенсивности разложения целлюлозы (Методы почвенной микробиологии и биохимии, 1991): очень слабая – менее 10%, слабая – 10…30%, средняя – 30…50%, сильная – 50…80%, очень сильная – более 80%.