740.влияние различных органических субстратов на...

шш На правах рукописи

Лебедев Николай Валентинович

Влияние различных органических субстратов на плодородие дерново-подзолистых почв и продуктивность зернового и зернотравяного звеньев

севооборота в Верхневолжском регионе

Специальность: 06.01.01- Общее земледелие 06.01.04 - Агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Тверь-2005

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

На правок рукотгси

Лебедев Николай Валентинович

Влияние различных органических субстратов на плодородие дерново-подзолистых почв и продуктивность зернового н зернотравяного звеньев

севооборота в Верхневолжском регионе

Специальность: 06.01.01- Общее земледелие 06.01.04 - Агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Тверь - 2005

фонд 1 т

Ц Н Г I j y u ;

С.ХА цитег *туры


Диссертационная работа выполнена на кафедре агрохимии и почвоведения ФГОУ ВПО «Тверская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный агроном Российской Федерации Барановский Иван Никитич

Официальные оппоненты: - доктор сельскохозяйственных наук, профессор Кузнецов Павел Николаевич

- докгор сельскохозяйственных наук, профессор Царенко Василий Павлович

Ведущая организация: - ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт льна»

Защита состоится « ( 6 » июня 2005 года в (О часов на заседании диссертационного совета К.220.063.01 при ФГОУ ВПО «Тверская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 170904, г.Тверь, пос.Сахарово, ул. Василевского, д.7, Тверская ГСХА

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тверской ГСХА

Автореферат разослан «(Ц » мая 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Петрова А.А.

2


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Низкая продуктивность дерново-подзолистых

почв во многом связана с невысоким уровнем их плодородия. Традиционно для поддержания бездефицитного баланса [умуса и улучшения питательного режима на таких почвах применяются органические удобрения, острая нехватка которых в последние десятилетия создала благоприятные условия для внедрения в производство их новых видов.

Некоторые из них являются лишь коммерческим продуктом, а другие нуждаются в детальном научном обосновании ах применения.

К новым видам органических удобрений относится компост многоцелевого назначения (КМН), коллектив разработчиков которого удостоен Государственной премии РФ в области науки и техники. В то же время, до сих пор имеется ряд невыясненных вопросов, касающихся процессов его превращения в почве и практического применения.

Наряду с собственно органическими удобрениями, важным источником органического вещества и азота служат корневые и поукосные остатки многолетних трав. В научной литературе роль и значение остатков трав одного - двух лет пользования рассмотрены достаточно подробно. Иная ситуация складывается с научными работами, описывающими влияние на почвенное плодородие растительных остатков трав более длительного срока пользования (более пяти - шести лет), хотя именно они в настоящее время занимают основную часть посевных площадей в земледелии Верхневолжья.

Недостаточная обоснованность и противоречивые данные о практическом применении КМН, а также отсутствие информации о влиянии остатков многолетних трав со сроком пользования более шести лет и определило направление наших исследований, в процессе выполнения которых мы ставили следующие цели и задачи.

Цель и задачи исследований. Целью нашей работы было изучение влияния компоста многоцелевого назначения (КМН) и растительных остатков многолетних трав после седьмого года их пользования на плодородие дерново-подзолистых почв (супесчаной и легкосуглинистой) и продуктивность зерновых и зернотравяных звеньев севооборота.

Для достижения поставленных целей решали следующие задачи: - изучить химический состав исследуемых видов органических субстратов; - выявить их действие на микробиологическую активность почв опытных участков; - исследовать их влияние на режим органического вещества супесчаной и легкосуглинистой почв;

3


- выявить динамику питательного режима почв при внесении органических субстратов; - определить уровень влияния исследуемых субстратов на физические свойства почвы; - установить их действие на урожайность возделываемых в зерновом и зернотравяном звеньях севооборота полевых культур; - определить энергетическую оценку применения органических субстратов при возделывании полевых культур.

Научная новизна. Впервые в полевых опытах в условиях Верхневолжского региона проведено сравнительное изучение разных доз нового органического компоста - КМН, традиционного торфонавозного компоста (ТНК), соломы и растительных остатков многолетних трав первого и седьмого года пользования на плодородие пахотных дерново-подзолистых почв двух преобладающих разновидностей — супесчаной и легкосуглинистой. Выявлено их влияние на микробиологическую активность почв, динамику и состав органического вещества, определено их действие на уровень питания растений, физические показатели почвы, величину получаемой растениеводческой продукции в звеньях полевого севооборота.

Практическая значимость работы заключается в предложениях производству оптимальных доз КМН и возможности эффективного использования растительных остатков многолетних трав разных годов пользования в качестве источника восполнения плодородия почвы, утраченного в процессе ее сельскохозяйственного использования.

Научно-обоснованные дозы КМН (10-15 т/га) и растительные остатки многолетних трав 1-о г.п. позволяют увеличить содержание в почве органического вещества, подвижных форм элементов питания растений, повысить урожайность культур в зерновом и зернотравяном звеньях севооборота на 22-56%. Один кг NPK, содержащегося в КМН, окупается 9,0-17,7 кг зерновых единиц. Практические рекомендации, данные в нашей работе, могут найти применение в сельскохозяйственных предприятиях Центрального района НЗ РФ на площади около 500 тысяч га.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на научно-практических конференциях в Тверской государственной сельскохозяйственной академии в 2002, 2003 гг., на научно-практической конференции в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете (2004 г.). По теме диссертации опубликовано три научных статьи, одна находится в печати.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 174 страницах и состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений

4


производству, 9 приложений. Список литературы состоит из 220 источников, из них 20 иностранных.

Основные положения, выносимые на защиту: - преимущественное влияние КМН в дозах 10-15 т/га и остатков многолетних трав первого года пользования на режим органического вещества, активность полезной почвенной микрофлоры и динамику подвижных форм азота, фосфора и калия в дерново-подзолистых почвах; - улучшение агрегатного состава и плотности дерново-подзолистых почв под влиянием КМН и растительных остатков многолетних трав; - повышенная окупаемость питательных веществ, содержащихся в КМН и растительных остатках многолетних трав первого года пользования полученной прибавкой урожая в зерновом и зернотравяном звеньях севооборота; - улучшение использования биологической энергии в урожае за счет применения компоста многоцелевого назначения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Объекты, методика и условия проведения исследований. Исследования

по теме диссертации проводили на двух мелкоделяночных опытах, заложенных в 2001 году. Первый (вегетационно-полевой, опыт 1) размещали на опытном поле Тверской государственной сельскохозяйственной академии, второй (мел-коделяночный, опыт 2) - на опытном поле Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственного использования мелиорируемых земель (ВНИИМЗ), расположенном в пос. Эммаус Тверской области.

В состав исследуемых органических субстратов входили традиционные органические удобрения — ТНК и солома, новый вид компоста — КМН и растительные остатки многолетних трав (клевер+тимофеевка) после первого и седьмого года их использования.

В основу схемы опытов положена рекомендация разработчиков КМН о его троекратном преимуществе по сравнению с полномасштабной дозой ТНК (60 т/га). Все варианты с КМН в дозе 20 т/га, ТНК, соломой и растительными остатками многолетних трав выровнены по содержанию азота (N160). За основу брали его количество в указанной дозе КМН, а варианты с ТНК, КМН, соломой - и по углероду.

От максимальной дозы КМН (20 т/га) в схему опыта включили и меньшие значения, составляющие 0,75, 0,50 и 0,25, это соответственно 15, 10 и 5 т/га, а количество остатков многолетних трав брали исходя из их накопления под культурой.

Схема опыта включала следующие варианты: 1- контроль (без удобрений) 2-КМН 20 т/га

5


3-КМН 15 т/га 4-КМН Ют/га 5-КМН 5 т/га 6- ТНК - эквивалент 20 т/га КМН по азоту и углероду 7 - солома в т/га 8- NPK - эквивалент 20 т/га КМН 9- растительные остатки мн. трав 1-о года пользования (только на опыте 1) 10- растительные остатки мн. трав 7-о года пользования (только на опыте 1)

Объекты исследования. ТНК и солому озимой ржи годовой вылежки брали в учхозе «Сахарове» Тверской ГСХА, КМН для закладки опыта был изготовлен в биоферментаторе опытного хозяйства ВНИИМЗ в соответствии с ТУ 9841-001-0066732-93. Растительные остатки трав состояли преимущественно из массы корневых систем и стерни. Весь растительный материал, включая солому озимой ржи, подвергли измельчению с длиной резки 1,5-2 см.

Повторность в опыте 1 пятикратная, размер одной делянки 3 м2, в опыте 2 повторность четырехкратная, размер одной делянки 6 м2. Делянки обоих опытов располагались систематически с шахматным смещением вариантов в ярусе.

11а вариантах опыта 1 исследования проводились в зерновом звене полевого севооборота, имеющего следующее чередование культур: ячмень — овес -яровая пшеница, а на опыте 2 в зернотравяпом звене севооборота, где последовательно возделывались: вико-овес — люпин - озимая рожь. Зерновые культуры убирали на зерно, а викоовсяную смесь и люпин - на зеленую массу. Удобрения во всех опытах вносились под первую культуру звена севооборота.

Агротехника возделывания культур была общепринятой для региона. Сравнительная характеристика химического состава используемых в

опытах органических субстратов. Исследуемые виды органических субстратов существенно различаются по своему составу (табл.1). Больше всего С органического вещества содержалось в ТНК (43,6%), а минимальное количество в растительных остатках многолетних трав 7-о г.п.(33,6%). Содержание валового азота колебалось от 1,28 до 2,55%, он преобладал в остатках трав 1 г.п. и КМН. Этот компост оказался богаче по наличию в нем фосфора, а в остатках трав с минимальным сроком пользования было больше калия.

1. Основные характеристики вносимых органических субстратов

Удобрение

ТИК Солома КМН Травы 1 г.п. Травы 7 г п.

Влажность, %

72,1 14,0 65,1 80,1 78,1

РН KCI

5,1 -

3,2

Содержится в абсолютно сухом веществе, % С орг. в-ва

43,6 36,8 41,7 34,3 33,6

N 1,90 1,82 2,30 2,55 1,28

PjOs 1,04 0,95 1,30 0,74 0,72

к2о 0,90 1,22 1,20 3,10 2.87

Зола 19,02 4,01 11Д7 4,21 4.38

C/N

22,9 20,2 18.1 13,5 26.2

6


Физико-химическая характеристика почв. Для проведения исследований были отобраны типичные для почвенного покрова Центрального района Нечерноземной зоны РФ (подзоны южной тайги) почвы: - дерново-подзолистая супесчаная на мореном суглинке, ее агрохимическая характеристика (слой 0-20 см): содержание гумуса 2,4%; Р205 410 и КгО 41,4 мг/кг почвы; рНк.сг=4,8 (вегетационно-полевой опыт). -лерново-сильноподзолистая легкосуглинистая глееватая на морене, ее агрохимические показатели: содержание гумуса 2,6%; P2Os 260 и К20 173,1 мг/кг почвы, рНка ^ . З (мелкоделяночный опыт).

Погодные условия по годам отличались от типичных для Тверской области по температуре и осадкам. Они оказали существенное влияние на формирование урожая возделываемых в звеньях севооборота культур, однако это не отразилось на проведении запланированной в опытах агротехники.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Влияние органических субстратов на биологическую активность поч

вы. Все виды вносимых субстратов увеличили микробиологическую активность дерново-подзолистых почв.

В первый год их трансформации наибольшее развитие имели почвенные грибы, аммонификаторы и микроорганизмы использующие минеральный азот. Максимальная численность грибов была в почве вариантов с КМН в дозах 15 и 20 т/га и соломой (1,0-2,6 тыс.штУг). Большое количество микроорганизмов использующих минеральный азот выявлено на вариантах с КМН в дозе 20 и 15 т/га и ТНК (11-86 млн.штУг), а аммонификаторы лучше всего развивались в почве с КМН. Их количество на каждую внесенную тонну субстрата составило 200-400 тыс.штУг почвы, что в 1,5-3 раза превысило этот показатель на варианте с ТНК.

На второй год действия субстратов активировалась жизнедеятельность актиномицетов, наибольшее содержание которых отмечено на варианте с последействием соломы (2200 тыс.шт./г), а максимальная численность целлюло-зоразлагающих микроорганизмов была на вариантах с ТНК и КМН в дозе 20 т/га, соответственно 4,9-5,8 и 6,2-7,9 тыс.штУг. На этот же период пришелся максимум содержания фосфатмобилизующих микроорганизмов. При внесении ТНК и КМН в дозе 20 т/га их количество составило 20,5-21,9 тысУг, что почти в два раза превысило данный показатель на контроле.

Влияние субстратов на содерзкание и запасы органического вещества. Трансформация всех исследуемых субстратов в год их внесения обеспечила увеличение содержания органического вещества в супесчаной почве. Особенно высоким его накопление было в почве с 24,5 т/га ТНК и 20 т/га КМН (рис.1),

7


превысив исходные показатели соответственно на 0,22 и 0,14%, а минимальным - на фоне запаханных остатков трав 7-о г.п. (0,03%).

Максимальное количество С органического вещества в опыте 2 находилось в почве делянок с ТНК (1,95%) и КМН в дозах 15-20 т/га (1,87-1,82%), а прибавка его по отношению к контролю оказалось почти в 2 раза выше, чем в супесчаной почве (рис.2).

1.S

|.« 1.4

14 и

1.9

1.7

1Л 1 Г

1 \ 1 1

-1

. f 1

i. 1 г v.

i f

-1

I г j i i I R K S ; 1 i 1 i

к *i s* У7У7У1 осень 2002 r.

Исходная почва

IЕ I i i " * £ ,2

Z3 осень 2003 r. Рис. 1. Влияние органических субстратов D „ -, п ,

_, r J r р и с 2. Влияние органических субстратов на на содержание С органического вещества в па̂ хотном слое дерново-подзолистой супесчаной почвы (опыт I), в %

содержание С органического вещества в пахотном слое дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы {опыт 2), в %

Исходные запасы органического вещества в супесчаной почве опыта 1 оценивались в 38,6 т/га, а в легкосуглинистой в 45,8 т/га (рис. 3 и 4).

. . .о J

41,2 ЦЫ V».1 J « 4JJ ишвишо 1 i i i » j | 1 * i

ЕЗ осень 2002 r. D осень 2003 г. D исходная почва

о №0

«9.S4 : , e u " • • « Я-SS JOM S 6 № JL.26 J o n

к ^ к. KS, РЛ

I 11 ! S BJ

Я.0 524 «J-7 SU J4>

E i f i H U S p i ! 1 i I i i i s

Pnc. 3. Влияние исследуемых субстратов Рис. 4. Влияние исследуемых субстратов на запасы С органического вещества в на запасы С органического вещества в супесчаной почве, т/га легкосуглинистой почве, т/га

Наибольшего накопления его массы удалось достичь при внесении ТНК дополнительно сформировавшего 4 т/га в первый и 5,7 т/га во второй год в су-


песчаной и соответственно 4,8 и 6,6 т/га в легкосуглинистой почве. Из других субстратов наиболее близким по этому показателю оказался КМН, внесенный в дозе 20 т/га, в вариантах с которым накопление перегноя также заметно варьировало по годам и почвенным разновидностям (2,9 и 3,4 в супесчаной, 3,7 и 4,4 т/га в легкосуглинистой). Остальные дозы КМН, равно как и другие субстраты, обеспечили меньшие темпы формирования органической части почвы.

На фоне КМН (опыт I) прибавка органического вещества от 1 т его физической массы на конец второго года разложения составила 120-282 кг, от каждой тонны ТНК - 234 кг, но самой высокой оказалась на фоне запаханной соломы. Растительные остатки трав 1 -о т.п. способствовали образованию 213 кг перегноя в первый год их действия и 190 кг во второй.

Аналогично супесчаной почве, оказалась прибавка перегноя от единицы массы органических субстратов и в легкосуглинистой почве.

Влияние органических субстратов на изменение состава органического вещества дерново-подзолистых почв. Исходный состав перегноя почв опытных участков имел гуматно-фульватный тип, отношение ГК/ФК составляло: 0,81 в супесчаной и 0,82 в легкосуглинистой почве. На «уминовые кислоты (ГК) в составе органического вещества приходилось 33,5 в супесчаной и 29,9% в легкосуглинистой почве, а на фульвокислоты (ФК) соответственно 41,6 и 36,5%.

Все органические субстраты увеличили в составе перегноя содержание ГК, особенно их первой фракции. Наибольшее количество их выявлено при внесении ТНК и 15-20 т/га КМН (37,2-38,6% в супесчаной и 33,5-36,3% в легкосуглинистой почве). Наблюдалась динамика и в изменении содержания ФК. Больше всего их обнаружено на вариантах с 10 т/га КМН (44,2%) и NPK (42,2%). Результатом изменения содержания ГК и ФК стало расширение их отношения, особенно возросшее в почве делянок с КМН в дозах 20 и 15 т/га, ТНК и растительными остатками трав 1 г.п. (0,94-0,95) в супесчаной и с КМН в дозах 20 и 15 т/га, ТНК (0,94-0,99) в легкосуглинистой почве.

На второй год трансформации органических субстратов в супесчаной почве содержание ГК уменьшилось на 1,1-1,3%, а количество ФК осталось на уровне 2002 г. Соотношение ГК/ФК снизилось до 0,90-0,93. Схожие процессы наблюдались и в легкосуглинистой почве, где отношение ГК/ФК было в пределах 0,94-0,98.

Следует отметить влияние, оказанное КМН на количество негидролизуемо-го остатка в составе перегноя супесчаной почвы, выразившееся в уменьшении его содержания. В меньшей степени это проходило в составе органического вещества легкосуглинистой почвы, что связано с наличием в ней большего количества глинистых частиц, способствующих более прочному закреплению негидро-лизуемого остатка минеральной частью почвы.

9


Влияние органических субстратов на баланс органического вещества в пахотном awe дерново-подзолистые почв. Все органические субстраты в первый год их трансформации обеспечили дополнительное накопление перегноя в супесчаной почве от 0,86 до 5,76 т/га и от 1,44 до 6,62 т/га в легкосуглинистой, причем в наибольшей степени этому способствовали ТНК и КМН в дозе 20 т/га.

На второй год разложения исследуемых материалов запасы его в почве снизились. Исключением стал вариант с ТНК на супесчаной почве, где запасы органического вещества возросли по отношению к первому году его действия.

Внесение в почву 20 т/га КМН и ТНК в первый год их трансформации привело к дополнительному образованию ГК, составившему соответственно 3,33 и 3,91 т/га в супесчаной, 0,70 и 1,27 т/га в легкосуглинистой почве. Действие остальных субстратов на образование ГК оказалось менее заметным, а в опыте 2 на ряде вариантов (КМН в дозах 10 и 15 т/га, солома) было выявлено превышение их минерализации над накоплением. В год последействия органических субстратов на всех вариантах опытов, за исключением КМН в дозах 10 и 15 т/га, дополнительное формирование ГК в супесчаной почве составило 0,77 и 3,75 т/га и в легкосуглинистой - 0,34 и 3,18 т/га.

Все исследуемые органические удобрения, за исключением остатков многолетних трав 1-о, 7-о г.п. и КМН в дозе 5 т/га, в год внесения их в почву способствовали накоплению ФК в супесчаной почве (0,16-1,98 т/га). В почве опыта 2, дополнительного образования ФК не установлено, за исключением варианта с 5 т/га КМН, где их превышение к расчетному уровню достигло 0,9 т/га. Но уже на второй год действия органических субстратов положительный баланс ФК был на всех вариантах опытов. Наибольшим он оказался в супесчаной почве с ТНК (1,40 т/га) и КМН в дозе 10 т/га (1,04 т/га). В легкосуглинистой почве максимальное накопление ФК выявлено в вариантах с КМН в дозах 15 и 20 т/га (1,36-1,40 т/га ФК).

В опыте 1 на фоне органических субстратов, в конце второго года их разложения, в почве наблюдалась минерализация негидролизуемого остатка. Дополнительное формирование его установлено лишь в вариантах с соломой (0,49 т/га).

В легкосуглинистой почве все органические удобрения в первый год их трансформации обеспечили дополнительное образование негидролизуемых остатков, но уже на второй год их баланс оказался отрицательным.

Влияние органических субстратов на динамику питательного режима дерново-подзолистых почв. Исходное количество аммиачного и нитратного азота на момент закладки опытов (весна 2002 г.) составляло соответственно 5,4 и 6,5 мг/кг почвы в опыте 1; 6,5 и 12,3 мг/кг почвы в опыте 2, содержание подвижного фосфора в обоих опытах было очень высокое (410 и 260 мг/кг почвы), а обменного калия в опыте 1 низкое и в опыте 2 высокое.

10


Все виды исследуемых субстратов обеспечили возрастание указанных выше форм азота. Максимальное количество данной формы азота отмечалось в легкосутлинистой почве в 2003 г. на вариантах с ТНК (31,91 мг/кг), соломой и КМН в дозах ниже 15 т /га (26,10-27,55 мг/кг почвы), что соответственно сказалось и на содержании его нитратной формы (10,3-11,7 мг/кг почвы),

В 2004 году на ряде вариантов количество аммиачного азота превышало содержание нитратов в 2,5-5,9 раза, что связано с переувлажнением почвы.

Преимущественное влияние на увеличение в почве опытных участков нитратного азота, из органических субстратов, оказали КМН в дозе 20 т/га и ТНК.

» —^vt—*з

' •• V

* ..!!.

.•/\ \ 0-\. + ..

X

X \ * '

/ /

24

to

\~

-

^а

1

— ^ ~ ."" .

,ч

* Г~

V

._ ;д: _ "...

. ^ r . s v _ . «J^\^i Контроль

- - . » - . Солома 8.2 т/га КМН 10 т/га

* Травы 1 г.п.

а й в а ? в в s в t

-Контроль . . . . . . ТНК 24,5 т/га 1—

КМН 20 т/га N160P90KB4

Рис. 5. Динамика N-NIЦ+ в дерново-подзолистой Рис. 6. Динамика N-N11/ в дерново-супесчаной почве, опыт 1, 2002-2004 гг. подзолистой легкосуглгагистой почве,

опыт 2, 2002-2004 гг. Содержание подвижного фосфора в почве опытных участков имело за

метную динамику как по годам, так и по периодам определения. Меньше всего Р2О5 выявлено в сухом 2002 г. и гораздо больше в сырых 2003 и 2004 годах, причем максимальное количество находилось в делянах с КМН в дозе 20 т/га (рис. 7, 8).

Еэоо

"52М

-к Ж •л \ ' • \

\+ '/_/V* vv / V-'-'"

. л\ . . ^ ZJT* • • • *

- Контроль — И - - Т Н К 2 4 . 5 т/г»

- - • - -KMH20tfra --•-••NJ60M0K84

S « S Контроль —

КМН И т/г» - •

S S £ S

— - КМН 20 тл-» - • - - • КМН 10T.V.1

Рис. 7. Динамика подвижного фосфора в дерново-подзолистой супесчаной почве, опыт 1, 2002-2004 гг.

I А

Рис. 8. Динамика подвижного фосфора в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, опыт 2,2002-2004 гг.


В супесчаной почве опыта 1 на фоне КМН в дозах 20 и 10 т/га количество фосфатов достигало 325,0 и 642,3 мг/кг почвы соответственно. На этом опыте выявлен положительный эффект и от запашки растительных остатков многолетних трав, особенно 1-го года пользования.

В конце третьего года разложения остатков трав 1-го г,п., содержание подвижного фосфора повысилось в среднем в 1,17-1,26 раза больше, чем на контроле (39,5 мг/100 г почвы). Эффект от этого приема позволил увеличить его содержание в большей степени, чем внесение КМН в дозе 5 т/га.

Существенную прибавку фосфатов в легкосуглинистой почве обеспечил КМН, особенно внесенный в повышенных дозах. Ввиду повышенной биологической активности этого компоста, уже в июне 2002 года на фоне его доз 15 и 20 т/га, количество подвижного фосфора превышало контрольный вариант на 426,0 и 455,0 мг/кг почвы. Больше всего его было в почве с КМН в дозах 20 и 15 т/га.

Динамика изменения содержания обменного калия в дерново-подзолистой супесчаной и легкосуглинистой почве имела тенденцию к сезонному снижению, начиная с весны к осени (рис. 9,10).

Как и следовало ожидать, все виды удобрений на бедной калием супесчаной почве вызвали увеличение количества его обменных форм. Больше всего он содержался в почве с ТНК, равнозначной но азоту дозой КМН, соломой и травами 1-го года пользования (56,7-89,8 мг/кг почвы).

На легких почвах, в отличие от легкосуглинистых, на протяжении первых двух лет исследований наблюдалось устойчивое повышение данного элемента питания. Если в легкосуглинистой почве даже на фоне самой высокой дозы

Н « .7.= Н « „ Я .70, М М « 4 « « « « g S S | J S J

Контроль - - » - - КМН 15 т/га Контроль - — -КМН20тУга КМН 10I'm —»•--Травы I гл. -•а--Т1К24,5т/га --••-• NI60P90K84

Рис. 9. Динамика обменного калия в дерново- Рис. 10. Динамика обменного калия в подзолистой супесчаной почве, опыт 1, 2002-дерново-подзолистой ля хосуглинистой 2004 гг. почве, опыт 2,2002-2004 IT. КМН прибавка калия по отношению к контролю по годам составляла 24,0-33,0 мг/кг почвы, то в супесчаной 37,0-67,0 мг/кг почвы.

12


Все остальные органические субстраты позволили устойчиво повысить содержание К 20 в пахотном слое почвы по сравнению с контролем. Наибольшую прибавку его обменной формы на протяжении двух лет обеспечило внесение в почву КМИ в дозах 20-10 т/га. Из сравнительного влияния остатков многолетних трав, преимущественное накопление калия происходило на фоне 1-о года их использования, что связано с более высоким содержанием в их составе данного элемента. Влияние удобрений и растительных остатков на агрегатный состав почвы. На момент закладки опыта 1 (весна 2002 г.), структурное состояние почвы оценивалось как неудовлетворительное, коэффициент структурности составил 0,99.

К осени 2002 г. уменьшение распыленной части почвы наблюдалось в вариантах с КМН в дозах 20 и 15 т/га, соломой и запаханной массой остатков многолетних трав 1-о г.п. В результате Кет возрос с 1,02 до 1,15-1,23. В 2003 г. он снизился, прежде всего на тех вариантах, на которых в предыдущем году имел максимальное значение (КМН 15 т/га, травы 1-о т.п.), а ТНК повысил Кет с 0,97 до 1,22.

На вариантах, где структура улучшилась, это произошло, в основном, за счет увеличения количества зернистых элементов (размер 0,5-0,25 мм) и частиц от 1 до 3 мм (рис.12).

и О Кет 2О02 г. S Кет 2003 г D Кет 2004 г.

Рис. 11. Динамика изменения коэффициента структурности Кет в дерново-подзолистой супесчаной почве. 2002-2004 гг.

a I I I а | I I * I ОСуже просеивание

а) б) в) Рис. 12. Сравнительное влияние органических субстратов на содержание агрегатов менее 0,25 мм, опыт 1, %, где а - осень 2002 г., б - осень 2003 г., в - осень 2004 г.

13


Однако поддержать его в 2004 году удалось только на фоне пролонгированного действия 20 т/га КМН и трав 1-о г.п. (41,0% водопрочных структур).

В почве вариантов с КМН в дозах от 5 до 15 т/га, после первого года их разложения, нами была выявлена минерализация новообразованных гумусовых веществ, которые, как известно, являются основным клеящим веществом при образовании водопрочных почвенных структур.

По-вндимому, это и привело к разрушению большого количества водопрочных агрегатов в последующие годы. Подтверждает данный тезис и коррелятивная зависимость между содержанием водопрочных агрегатов диаметром <0,25 мм и первой фракцией ГК.

В 2002г. значение коэффициента корреляции (г), характеризующее отношение связи между агрегатным составом и углеродом ГК, составляло 0,20, а относительно фракции 1 ПС - 0,35, что указывает на отсутствие значимой зависимости между рассмотренными величинами.

На второй год (2003 г.) трансформации субстратов эта зависимость повысилась соответственно до 0,72 и 0,68, что характеризует ее как высокую относительно гуминовых кислот и их первой фракции.

Влияние на плотность. Все исследуемые органические субстраты оказали разуплотняющее влияние на пахотный слой почвы. В 2002 г. наибольшее снижение плотности супесчаной почвы наблюдалось на делянках с ТНК и КМН в дозах 15-20 т/га (1,19 и 1,20 г/см3 супесчаной и 1,06 г/см3 легкосуглннистой почвы). По сравнению с контролем (1,28 г/см3 в опыте 1 и 1,15 г/см3 в опыте 2) снижение составило свыше 6 %. В год последействия органических субстратов (2003 г.), высокое разуплотняющее действие отмечалось и на вариантах с соломой и ТНК.

На третий год трансформации удобрений в супесчаной почве, на всех удобренных вариантах, даже при использовании NPK, средняя плотность Апах была на 0,08-0,05 г/см3 ниже, чем на контроле. Минимальное значение отмечалось на вариантах с КМН в дозах 10-20 т/га, ТНК и остатками трав 1 г.п. (1,17-1,20 г/см3 ). Как и в предыдущие годы, верхний слой (0-10 см) на всех вариантах имел гораздо меньшую плотность, чем нижний (10-20 см).

В легкосуглинистой почве наибольшее разуплотняющее влияние проявил КМН. Даже минимальная доза его вызвала такое же снижение плотности почвы, как и более высокая доза соломы.

Влияние органических субстратов на урожайность полевых культур. Характерной особенностью супесчаной почвы опыта 1 был невысокий уровень ее потенциального и эффективного плодородия, что, наравне с неблагоприятными агроклиматическими условиями, оказало негативное влияние на формирование урожая.

14


В целом за три гола проведения опыта, наибольшая прибавка урожая получена от применения КМН в дозах 10-20 т/га и ТНК, превысившая контрольные делянки на 35-56%. Одинаковой, но более низкой она оказалась на делянках с NPK и остатками трав 1-о т.п., а минимальной при использовании соломы (табл. 2).

2. Урожайность возделываемых на опыте 1 культур, кг/м~

Вариант

1. Контроль 2. КМН 20 т/га З.КМН 15 т/га 4. КМН Ют/га 5. КМН 5 т/га 6. ТНК 24.5 т/га 7. Солома 8.2 т/га 8. N|«iP9oKg4 9. Травы 1 г.п. 10. Травы 7 г, п.

НСРО,05

Зе

ячмень 2002 г.

0,119 0,260 0,258 0,226 0,170 0,166 0,135 0,218 0,150 0,154 0.021

рновые единицы

овес 2003 г,

0,165 0,245 0.226 0,200 0,186 0,257 0,169 0,171 0,216 0,187 0,039

III 0,189 0,235 0,228 0,211 0,171 0,248 0,195 0,191 0,227 0,213 0,024

В среднем за 3 гола

0,147 0,230 0,222 0,199 0,163 0,207 0,155 0,182 0,183 0,172

-

± к контролю в среднем за 3

года

"~ 0,083 0,075 0,052 0,016 0,060 0,008 0,035 0,036 0,025

-

На опыте 2 возделывалось звено севооборота, состоящее из вико-овсяной смеси и люпина, убираемых на зеленую массу и озимой ржи на зерно (табл. 3).

3. Урожайность возделываемых на опыте 2 культур, кг/м"

Вариант

1. Контроль 2. КМН 20 т/га З.КМН 15 т/га 4. КМН Ют/га 5. КМН 5 т/га 6. ТНК 24.5 т/га 7. Солома 8.2 т/га 8. Ni6oP(»K84

НСР0,05

Зеленая вико-овес

2002 г. 1,547 2,042 1,982 1,805 1,772 1,768 1,682 1,794 0,429

масса люпин 2003 г. 2,083 2,583 2,468 2,417 2,401 2,245 2,306 2,333 0,29

Зерн.ед. оз. рожь 2004 г. 0,264 0,381 0,376 0,360 0,320 0,410 0,297 0,319 0,078

В среднем за 3 года, зерн.ед.

0,292 0,386 0,374 0,357 0,341 0,361 0,324 0,338

-

± к контролю в среднем за 3

года 0

0,094 0,082 0,065 0,049 0,069 0,032 0,046

-

Аналогично опыту 1, самую высокую прибавку урожайности обеспечили три верхние дозы КМН (10-20 т/га) и ТНК, от 22 до 32%. Менее выраженное значение ее в этом опыте, по сравнению с супесчаной почвой, связано с более высоким уровнем эффективного плодородия, что способствовало получению относительного высокого урожая на контроле и наличия в звене севооборота двух кормовых культур.

15


Эффективность ТНК оказалась на уровне КМН в дозе 10 т/га, а минимальная прибавка урожая отмечена на фоне соломы (+0,032 кг/м2 зерн.ед.), или 10,9%.

Использование соломы озимой ржи, как и наименьшей дозы КМН (5 т/га), не позволило получить статистически доказанной прибавки урожая.

Окупаемость питательных веществ органических удобрений и растительных остатков полученной прибавкой урожая. Окупаемость 1 т физической массы исследуемых субстратов дополнительно полученной продукцией колебалась в пределах 10 — 135 кг зерн. ед., хотя, в основном эти показатели находились в пределах 24-52 кг на тонну субстрата, что свидетельствует об их относительно невысокой эффективности. Близкие к нормативу показатели отмечены на вариантах с КМН в дозах 10-15 т/га (50-53 кг. зерн. ед. на 1 т органической массы) в опыте 1, а на легкосуглинистой почве на делянках с КМН в дозе 5 т/га окупаемость составила 98 кг зерн. ед. Выше традиционных органических удобрений было действие остатков многолетних трав 1-о и 7-о годов пользования (34 и 21 кг зерн. ед. соответственно). Самая низкая окупаемость 1 тонны физической массы соломы (10 кг зерн.ед.) получена в опыте 1, тогда как в опыте 2 она превысила окупаемость ТНК в 4 раза.

Наиболее высокая окупаемость действующего вещества NPK органических субстратов на обеих разновидностях почв имела место на вариантах с КМН в дозе 10 и 15 т/га на супесчаной почве (9,3 и 9,0 кг зерн. ед. соответственно) и КМН 5-10 т/га на легком суглинке (17,7 и 11,7 кг зерн. ед. соответственно). Примерно на уровне окупаемости ТНК оказалась и оплата 1 кг NPK, содержащихся в растительных остатках многолетних трав 1-о года пользования.

Наиболее эффективным с точки зрения окупаемости, как единицы физической массы, так и содержащихся в нем NPK, дополнительно полученной продукцией, оказался КМН в дозе 10 т/га. Окупаемость соломы по этим показателям была наименьшей, что свидетельствует о ее невысокой удобрительной ценности в принятых звеньях севооборота.

Энергетическая оценка применения разных видов органических субстратов. Об эффективности применения отдельных органических субстратов в звеньях полевого севооборота можно судить по их биоэнергетическому коэффициенту. На супесчаной почве максимальные затраты энергии сформировались при использовании 24,5 т/га ТНК, большая часть которых связана с транспортировкой и внесением повышенной массы субстрата (26,1% от общих затрат). Высокими оказались затраты энергии и на варианте с соломой (917 МДж/ц зерн.ед.).

16


Гораздо ниже оказались затраты энергии на формирование урожая на делянках с КМН в дозе J 5 т/га и растительными остатками.

В опыте 2 на 1 ц зерн. ед. приходилось в среднем 362,0-394,3 МДж энергии, что в 2,3 раза меньше, чем при возделывании зерновых культур. Как и в опыте 1, наиболее затратным было использование ТНК и соломы, а лучшие результаты получены при заделке КМН в дозах 10 и 15 т/га (на 19,7 МДж/ц зерн.ед. ниже, чем на контроле).

4. Биоэнергетическая эффективность применения органических субстратов на дерново-подзолистых почвах, в среднем за 2002-2004 гг.

В целом выполненный расчет показал, что более высокий уровень биоэнергетической эффективности получен при использовании КМН, растительных остатков многолетних трав 1-го года пользования и ТНК.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 1. В земледелии Центрального Нечерноземья на дерново-подзолистые почвы приходится около 83% от общей площади пахотных земель, большинству из них присуще пониженное содержание гумуса, его фульватный или гуматно-фульватный характер, невысокое содержание подвижных форм элементов питания, маломощный перегнойный горизонт, характеризующийся неблагоприятными водно-физическими свойствами. Для повышения существующего уровня их плодородия и продуктивности полевых севооборотов, следует применять как традиционные органические удобрения, так и новый вид их - компост многоцелевого назначения (КМН) в дозах от 10 до 15 т/i-a, а также растительные остатки многолетних трав после первого года пользования. 2. Торфонавозный компост (ТНК), компост многоцелевого назначения (КМН), солома и растительные остатки многолетних трав заметно отличаются по своему составу. Из органических удобрений более высокое содержание органического вещества характерно для ТНК, а КМН превосходит его по количе-

П


ству азота, фосфора и калия, в нем уже соотношение C:N. Солома озимой ржи годовой вылежки по содержанию азота и калия уступает растительным остаткам многолетних трав. 3. Все виды органических субстратов усиливают биологическую активность дерново-подзолистых почв. На их фоне в пахотном слое возрастает количество основных групп микроорганизмов. При остром недостатке влаги в первый год трансформации органических субстратов наибольшее развитие получили почвенные грибы и микроорганизмы, использующие минеральный азот. На второй год увеличила свое развитие целлюлозоразлагающая флора, фосфатмобилизую-щие микроорганизмы и аммонификаторы. Преобладающее развитие почвенных микроорганизмов имело место на делянках с более высокими дозами КМН (15 и 20 т/га) и ТНК, а целлюлозоразлагающих микроорганизмов и в почве делянок с соломой. 4. Все исследуемые органические субстраты обеспечивают возрастание в дерново-подзолистых почвах С органического вещества. Более заметная прибавка его происходит в легкосуглинистой разновидности, по сравнению с супесчаной. В сравнительном отношении максимальное увеличение органического вещества обеспечивается внесением ТНК и КМН в дозах 15 и 20 т/га. В почве с растительными остатками многолетних трав содержание углерода органического вещества было таким же, как и на делянках с КМН в дозе 15 т/га. Минимальная прибавка получена от внесения КМН в дозе 5 т/га и запашки остатков многолетних трав 7-о г.п. Каждая тонна физической массы КМН позволила дополнительно сформировать в почве от 157 до 199 кг органического вещества в супесчаной почве и от 173 до 259 кг в легкосуглинистой. Окупаемость единицы массы ТНК дополнительным образованием в почве перегноя оказалось на уровне КМН, а у соломы и растительных остатков трав 1-о г.п. была несколько ниже. 5. Все органические субстраты положительно влияют на состав органического вещества почвы. В ней увеличивается количество ПС, особенно их первой фракции, слабо связанной с минеральной частью почвы, и происходит относительное снижение ФК. В результате расширяется отношение ГК:ФК, наиболее заметное в почве делянок с КМН в дозе 15 и 20 т/га, ТНК и растительными остатками трав 1-о г.п. в супесчаной почве с 0,80 на контроле, до 0,87-0,93. 6. Внесенные в почвы органические субстраты существенно изменяли их питательный режим. Наибольшее содержание подвижных форм аммиачного и нитратного азота отмечено в почвах с внесенными КМН в дозах 15-20 т/га, ТНК и растительными остатками трав 1 -о г.п. Большее количество фосфора и калия наблюдалось в почве с КМН в дозе 20 т/га. Следует отметить, что в легкосуг-

18


линистой почве подвижных форм этих элементов питания содержалось на 12-25 % больше, чем в супесчаной. 7. Органические удобрения и остатки многолетних трав заметно улучшают физические свойства пахотных дерново-подзолистых почв. На фоне КМН в дозах 10-20 т/га и пожнивно-корневых остатков трав 1 г.п. в конце первого года их действия, коэффициент структурности супесчаной почвы повысился на 0,14 - 0,21. На удобренных вариантах происходило формирование ценных с агрономической точки зрения почвенных а]регатов диаметром от 1 до 3 мм. В последующий период агрегатный состав почвы приобретает тенденцию к возвращению в исходное состояние. 8. Органические субстраты заметно снижают плотность пахотных дерново-подзолистых почв. На третий год их трансформации она была ниже контрольных вариантов на 0,05-0,08 в супесчаной и на 0,04-0,14 г/см3 в легкосуглинистой почве. Наибольшее разуплотняющее действие оказали КМН в дозах 10-20 т/га, ТНК и остатки трав 1-о г.п. На всех вариантах плотность верхнего (0-10 см) слоя была на 0,02-0,20 г/см3 ниже, по сравнению с нижним (10-20 см) слоем. 9. Наиболее высокую прибавку урожая возделываемых в зерновом и зерно-травяном звеньях севооборота культур, от равновеликих по азоту доз исследуемых субстратов, обеспечили К.МН в дозах 15 и 20 т/га и ТНК, составив в среднем затри года 0,230-0,207 кг/м2 зерн. ед. в опыте 1 и 0,386-0,361 кг/м2 в опыте 2, а запаханные остатки многолетних трав оказались равноценны действию КМН в дозах 5-10 т/га. 10. Самая высокая окупаемость 1 кг NPK за 3 года действия субстратов была отмечена на делянках с КМН в дозах 10 и 15 т/га (9,3-9 кг зерн.ед. на супесчаной и 11,7 - 17,7 кг на легкосуглинистой почве). Окупаемость других субстратов оказалось в 1,5 - 4 раза ниже. 11. В почве с органическими субстратами, максимальное количество энергии, накопленной урожаем, содержалось в продукции полученной с применением КМН в дозах от 5 до 15 т/га, остатками многолетних трав и на фоне соломы (174,8 - 218,2 МДж/га). Биоэнергетическая эффективность на делянках с КМН в дозах от 10 до 20 т/га и растительными остатками трав 1-о г.п. в опыте 1 (1,9) н при использовании всех доз КМН и ТНК в опыте 2 (2,4). С учетом затрат энергии на формирование урожая, наиболее выгодным следует считать применение на дерново-подзолистых почвах КМН в дозах от 10 до 15 т/га и растительных остатков многолетних трав 1-о г.п.

19


Предложения производству Для поддержания плодородия пахотных дерново-подзолистых супесча

ных и легкосуглинистых почв в зерном и зернотравяном звеньях полевых севооборотов целесообразно вносить в качестве органического удобрения КМН в дозах от 10 - 15 т/га, а также запахивать в почву растительные остатки многолетних трав 1-о г.п. Это позволяет значительно улучшить режим органического вещества почвы, способствует формированию водопрочных агрегатов и улучшает ее микробиологическое состояние. На их фоне урожайность в зерновом звене севооборота на супесчаной почве повышена на 51%, а в зернотравяном на легкосуглинистой почве на 28%.

Список опубликованных работ 1. М.И. Перевалов, Н.В. Лебедев, Д.В. Ларин, А.Е. Шутов. Влияние удобре

ний на изменение агрофизических свойств почвы и урожайность сельскохозяйственных культур // Студенческая наука - возрождению села Верхневолжья: Сб.науч.трудов. -Тверь: ТГСХА, 2002.- С.Зб-38.

2. М.И. Перевалов, П.В. Лебедев. Влияние КМН и других видов органических субстратов на питательный режим дерново-подзолистых почв // Проблемы социально-экономического развития села Тверской обл. : Сб.науч. трудов. -Тверь: ТГСХА. -2003. -С.80-82

3. И.Н. Барановский, Н.В. Лебедев. Влияние традиционных органических удобрений и КМН на питательный режим и продуктивность дерново-подзолистой почвы // Гумус и почвообразование. Сб.науч.трудов. -С.-Пб., -2004Г.-С.109-112.

20


Подписано в печать 11.04.2005 г. Объем 1,25 уч.-издл. Тираж 100 экз. Заказ № 123

ООО «София» г. Тверь, ул. Вагжанова, д. 15, оф. 613 Лицензия на полиграфическую деятельность ПЛД № 74-71


Ht 1 0 6 9 8


740.влияние различных органических субстратов на...

Documents