Содержание к диссертации
Введение
1 Роль органических удобрений в земледелии и агроэкологическое обоснование технологий их использования 9
1.1 Роль органических удобрений в формировании плодородия дерново- подзолистых почв и повышении урожайности сельскохозяйственных культур 10
1.1.1 Влияние навоза на агрофизические свойства дерново-подзолистых почв 10
1.1.2 Влияние навоза на агрохимические свойства дерново-подзолистых почв 12
1.1.3 Агроэкологическая и экономическая эффективность навоза и её зависимость от технологии применения удобрения 17
1.2 Влияние элементов технологии использования навоза на его эффектив ность 21
1.2.1 Влияние технологии хранения навоза на его свойства и удобрительную ценность 21
1.2.2 Основные условия, определяющие равномерность внесения навоза 25
1.2.3 Основные направления совершенствования технологии применения навоза 28
2 Объекты, условия и методика проведения исследований 34
2.1 Условия проведения исследования 35
2.1.1 Почвенные условия района исследования 35
2.1.2 Климатические и погодные условия района исследования 38
2.1.3 Краткая характеристика возделываемых в полевом опыте сельскохозяйственных культур 41
2.1.4 Краткая характеристика использованных в полевом опыте удобрений 43
2.2 Методика закладки и проведения опытов 44
3 Влияние отдельных элементов технологии приготовления и внесения навоза на равномерность его распределения по удобряемой площади 48
4 Равномерность внесения навоза и плодородие легкосуглинистой дерново-подзолистой почвы 56
4.1 Зависимость агрофизических свойств почвы от равномерности внесения навоза 56
4.2 Равномерность внесения навоза и динамика кислотно-основных свойств дерново-подзолистой почвы опыта 66
4.3 Зависимость питательного режима почвы от равномерности внесения навоза 69
4.3.1 Динамика азотного режима почвы в годы проведения опыта 69
4.3.2 Динамика фосфатного режима почвы в годы проведения опыта 80
4.3.3 Динамика калийного режима почвы в годы проведения опыта 90
4.4 Влияние навоза и равномерности его внесения на агрохимические свойства почвы в условиях опыта (заключение) 101
5 Эффективность навоза в звене овощного севооборота в зависимости от равномерности его внесения 112
5.1 Агрономическая эффективность навоза, внесённого с разной степенью равномерности 112
5.2 Влияние навоза и равномерности его внесения на качество сельскохозяйственной продукции в звене овощного севооборота 118
6 Экономическая эффективность применения навоза при разной равномерности его внесения 127
Выводы 132
Рекомендации производству 135
Список использованной литературы 136
- Влияние элементов технологии использования навоза на его эффектив ность
- Равномерность внесения навоза и динамика кислотно-основных свойств дерново-подзолистой почвы опыта
- Динамика азотного режима почвы в годы проведения опыта
- Влияние навоза и равномерности его внесения на качество сельскохозяйственной продукции в звене овощного севооборота
Введение к работе
Северо-Западный район РФ имеет весьма продолжительную историю применения органических удобрений. Навоз здесь применялся земледельцами несколько столетий, но относительно интенсивно лишь в 70 - 80-е годы 20-го века. В 1985 г. среднегодовое внесение органических удобрений на 1 га пашни составило в среднем по областям 11 т/га (Иванов И.А., Иванов А.И., 2006). И хотя этот период отмечен положительной динамикой роста производства сельскохозяйственной продукции и повышением плодородия пахотных почв, окупаемость удобрений оказалась далека от нормативных показателей (Державин Л.М., 1998). Причины низкой эффективности органических удобрений в производственных условиях были весьма разнообразны, но в числе главных, несовершенная технология их применения (Попов П.Д., 1983; Иванов И.А., 1989).
За последние 15 лет в условиях экономического кризиса уровень их среднегодового применения сократился по областям региона в 5 - 15 раз. Однако на фоне резкого ухудшения материально-технического оснащения даже такие скромные объёмы вынужденно применяются с грубым нарушением агротехнических требований, из-за чего отдача не компенсирует даже затрат на внесение этого ценного удобрения. В число наиболее опасных и часто встречающихся в производственных условиях нарушений входит пренебрежение кузовными разбрасывателями при внесении навоза и его неравномерное разбросное применение вследствие нарушения технологической дисциплины.
Одна из причин нематериального характера в недооценке отрицательных последствий неравномерного внесения навоза как в научной, так ив 1 производственной сфере из-за некоторого преувеличения исключительно положительной роли навоза в формировании заданной продуктивности дерново-подзолистых почв. Косвенно об этом можно судить даже по широкому диапозону рекомендуемых разными учёными оптимальных доз навоза в при-
мерно одинаковых почвенно-климатических условиях под одни и те же культуры, составляющему от 20 - 60 до 40-120 т/га (Сапожников Н.А, Корнилов М.Ф., 1977; Иванов И.А., Иванов А.И., Иванова В.Ф., 2002; Ефимов В.Н., Донских И.Н., Царенко В.П, 2003).
Такое положение абсолютно недопустимо для земледельческой отрасли региона, где основным средством производства являются малоплодородные от природы дерново-подзолистые почвы, и устойчивость всего сельскохозяйственного производства напрямую зависит от уровня применения удобрений (Авдонин Н.С., 1972; Сапожников Н.А, Корнилов М.Ф., 1977; Ефимов В.Н., Донских И.Н., Царенко В.П, 2003). Немногочисленные, выполненные до настоящего времени исследования по агроэкологической оценке последствий неравномерного внесения минеральных удобрений показали, что издержки здесь могут носить комплексный агрономический, экологический и экономический характер (Сендряков И.Ф., 1982, Иванов И.А., 1989; Кона-шенков А.А., 2000).
Принимая во внимание современное критическое положение земледельческой отрасли, когда навоз для большинства землепользователей стал, по сути, единственным доступным ресурсом удобрений, в 2003 г. на кафедре агрохимии и почвоведения Великолукской ГСХА мы развернули исследование по комплексной оценке условий и последствий неравномерного применения навоза. При этом все полевые исследования мы провели на базе опорного пункта кафедры в крестьянском хозяйстве «Прометей» Гдовского района Псковской области.
Научная гипотеза состояла в предположении значительной зависимости степени равномерности внесения навоза от его вида и технологических свойств, а так же ширины рабочего захвата кузовного разбрасывателя. Мы полагали, что неравномерное внесение навоза, отличающегося от минеральных удобрений многосторонним и продолжительным действием на почву, сформирует искусственную пестроту её плодородия, снизит отдачу от удобрения, а, возможно, и ухудшит качество сельскохозяйственной продукции.
Конечная цель этого исследования состояла в установлении фактических параметров коэффициентов вариации дозы внесения различных видов навоза и комплексной оценке их влияния на свойства почвы, продуктивность полевых культур и качество основной продукции. Для ее достижения мы последовательно решили ряд научных задач:
Установить реальные коэффициенты вариации доз различных видов навоза при рекомендуемых заводом-изготовителем режимах работы разбрасывателя.
Определить влияние степени равномерности внесения навоза на комплекс агрофизических и агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы.
Выявить уровень воздействия равномерности применения навоза на рост, развитие и продуктивность культур звена овощного севооборота.
Определить действие степени равномерности внесения навоза на важнейшие качественные показатели основной продукции.
Дать экономическую оценку нарушения агротехнических требований к равномерности внесения органических удобрений.
Новизна и научная значимость данной работы заключаются в установлении впервые на Северо-Западе РФ фактических величин коэффициентов вариации дозы навоза в зависимости от его вида и ширины рабочего захвата разбрасывателя. Так же впервые в условиях региона в нём были выявлены точные параметры воздействия степени равномерности однократного внесения навоза на ряд свойств дерново-подзолистой почвы, её питательный режим, урожайность полевых культур и качество основной продукции.
Практическая значимость диссертационной работы состоит в разработке рекомендаций по совершенствованию технологии разбросного внесения навоза, позволяющих обеспечить повышение экономической отдачи от внесения 60 т/га с учётом его последействия в овощном севообороте на 42 - 54 тыс. руб/га.
Основными положениями диссертации, выносимыми на защиту, явля-
ются: параметры коэффициента вариации дозы при разбросном внесении разных видов навоза и изменяющейся ширине рабочего захвата разбрасывателя РОУ-6; уровень и длительность воздействия степени равномерности внесения перепревшего навоза на параметры агрофизических и агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы, урожайность культур овощного севооборота и качество основной продукции.
Основные положения диссертации доложены на научно-практических конференциях в Санкт-Петербургском ГАУ (в 2004 и 2006 гг.) и в Великолукской ГСХА (в 2004 - 2006 гг.). Научная работа «Агроэкологическая оценка степени равномерности внесения навоза на дерново-подзолистой почве» была признана победителем конкурса молодых учёных «Лауреат премии МОЛОДЕЖЬ ПСКОВЩИНЫ - 2005».
По материалам диссертации опубликовано пять печатных работ и две находятся в печати.
Диссертационная работа выполнена на кафедре агрохимии и почвоведения Великолукской ГСХА под руководством доктора сельскохозяйственных наук, профессора А.И. Иванова. Автор выражает искреннюю благодарность заведующему кафедрой, доктору сельскохозяйственных наук, профессору, Заслуженному агроному РСФСР И.А. Иванову за ценные советы и замечания методического и научного характера, а так же главе КХ «Прометей», кандидату сельскохозяйственных наук А.А. Конашенкову за материальную и организационную помощь при проведении полевых изысканий. Мы благодарны студентам кафедры агрохимии и почвоведения, в разное время помогавшим при закладке опыта и проведении наблюдений.
Влияние элементов технологии использования навоза на его эффектив ность
Условия производства и хранения навоза во многом определяют его химические и физические свойства, тем самым напрямую влияют на удобрительную ценность и равномерность внесения. Существуют три способа хранения навоза: горячий (рыхлый), холодный (плотный) и горячепрессованный. Первый предусматривает рыхлую укладку навоза; второй - плотную укладку увлажненного навоза; при использовании третьего навоз укладывают слоями толщиной 80 - 100 см с последующим уплотнением каждого слоя после повышения температуры до 55 -60С (Васильев В.А., 1984; Тулин, С.А. 1996). Лучший способ хранения навоза с точки зрения максимального сохранения питательных веществ - плотный, или холодный. В этом случае обеспечивается постоянная температура 15 - 35С, потери азота бывают сравни тельно небольшими, доступ воздуха ограничен, а свободные от воды поры заняты углекислотой, что замедляет микробиологическую деятельность. Аммиак связывается органическими кислотами, а углекислый аммоний в условиях высокой концентрации почти не распадается на аммиак и углекислоту. При плотном хранении навоза в штабелях потери органического вещества и азота не превышают 10 - 12 % (Краткий ..., 1983; Панников В.Д., 1987, Ше-балкин А.Е., 2000). Как показывает практика, большую часть навоза хранят рыхлым способом, в результате чего потери азота, фосфора и калия достигают, соответственно, 60, 30 и 15 % (Малофеев В.И.,1988; Тулин С.А., 1996). Потери азота из навоза происходят вследствие улетучивания аммиака, который образуется в результате аммонификации органического вещества и гидролиза мочевины. Потери фосфора наблюдаются при рыхлом способе хранения навоза, происходят в виде фосфористого водорода (РНз) (Мамченков И.П., 1970; Панников В.Д., 1987; Малофеев В.И.,1988). Калий из навоза при хранении почти не теряется: при рыхлом хранении его содержится 85 %, смешанном - 92 %, плотном - 93 % от первоначального количества (Панников В.Д., 1987).
В хозяйствах чаще применяются два способа накопления и приготовления органических удобрений: централизованный (около ферм - в навозохранилищах) и местный (в буртах). Рекомендуется накапливать и приготовлять в навозохранилищах примерно 55 - 60 % вносимого навоза и 40 - 45 % -в полевых буртах (Крупский Н.К., 1981; Васильев В.А., 1984; Шевченко В.А., 2002). В практике используются два типа навозохранилищ - наземные и котлованные. Так как котлованные навозохранилища обычно наполняются атмосферными осадками и талыми водами, то предпочтенье должно отдаваться наземным. При любом типе хранилища основным условием правильного хранения навоза является его плотная укладка. В полевых условиях навоз хранят в штабелях. Оптимальная масса штабелей для хранения навоза зимой в поле 100 - 200 тонн (Механизация..., 1982,1985; Васильев В.А., 1984; Минеев В.Г., 1984). При массе менее 100 т штабель сильнее промерзает, а более 200 т значительно снижается производительность навозоразбрасывателя. Для зимних условий такие бурты приемлемы лишь в районах со сравнительно мягкими зимами, в холодных районах навоз сильно промерзает, и большие бурты не успевают оттаять даже к середине мая, что создаёт значительные трудности для последующих работ. Поэтому для районов с холодными зимами могут быть предпочтительней узкие (3 - 4 м) вытянутые бурты массой 30 - 60 тонн (Иванов И.А. и др., 2002). Исследования, проведенные в различных климатических условиях показали, что интенсивность разложения органического вещества навоза зависит от исходной его влажности, которая дольше сохраняется в уплотненных буртах. Уменьшение влажности навоза сопровождается повышением интенсивности процессов минерализации органического вещества и уменьшением содержания в нём элементов питания (Карманцев В.А. и др., 1970). При снижении влажности навоза крупного рогатого скота с 81 до 41 % потери органического вещества достигли 48,2, азота до 63,5, фосфора - 56,4, калия -29,6 %. У свиного навоза при аналогичном уменьшении влажности потери углерода составили 66,4 , азота - 69,1, фосфора - 35,0, калия - 31,2 % (Цур-канН.А., 1985). В связи с указанными причинами навоз нельзя хранить в мелких кучах, так как в этом случае он почти полностью теряет аммиачный азот и почти половину калия, в результате чего резко снижается его удобрительная ценность. В то же время неизбежно возрастает пестрота почвенного плодородия (Механизация..., 1982; Васильев В.А., 1984; Минеев В.Г., 1984; Панников В.Д., 1987; Тулин С.А., 1996; Гафаров Г.Я., 2000). По данным С.С. Сдобни-кова (1982); прибавка урожая картофеля от внесения навоза, хранившегося зимой в уплотнённом штабеле, составила 74 ц/га, а при хранении его в малых кучах - лишь 33 ц/га. При беспорядочной работе с навозом, когда его разбрасывают небольшими кучками, не уплотняя его верхний слой, навоз не подвергается воздействию повышенных температур, а потому плохо разлагается. Такой навоз может быть источником распространения болезнетворных организмов и сорняков (Скрябин Ф.А., 1966). Для обезвреживания твердого навоза от острозаразной патогенной микрофлоры, яиц гельминтов и семян сорняков применяют так называемое горячее обеззараживание, когда под действием аэробных микроорганизмов развивается термобиологический процесс при температуре 60 - 70 С. Этого бывает достаточно, чтобы за короткий срок (5 - 10 дней) освободится от нежелательной патогенной микрофлоры (Механизация..., 1982). Ряд исследователей считает, что для уничтожения микроорганизмов и сорняков вполне достаточно плотного хранения без предварительного рыхлого. По данным Д.Н. Прянишникова (1952), количество неразложившихся семян сорняков бывает одинаковым как при рыхлом, так и при плотном хранении навоза, при этом всхожесть их теряется как при горячем, так и при холодном хранении.
По данным П.П. Архангельского (1951); семена полевой повилики гибнут при температуре разлагающегося навоза 30 - 50 С. В этих пределах и находится максимальная температура навоза при плотном хранении. Сроки и способы хранения навоза определяют и его физико-механические свойства, влияющие на равномерность внесения удобрения. Навоз, уложенный в штабеля более плотно характеризуется более высокой объемной массой и влажностью (Латкович И., 1966). При длительном его хранении происходит уменьшение влажности и увеличение плотности (Яку-баускас В.И., 1973). В свою очередь, при уменьшении влажности снижается удельная сила прилипания и сила скольжения навоза. Сопротивление навоза разрыву определяется значениями вертикальных и горизонтальных напряжений. С увеличением периода хранения удельное сопротивление разрыву уменьшается за счет снижения прочности подстилочного материала, делая навоз более однородным по составу, а значит, более технологичным (Механизация...,1985). Таким образом, праильный выбор способа хранения навоза в нём сокращает потери питательных веществ и улучшает физико-механические
Равномерность внесения навоза и динамика кислотно-основных свойств дерново-подзолистой почвы опыта
Физико-химические свойства почвы во многом предопределяют условия питания и развития растений. В число важнейших из них входят показатели кислотно-основного состояния (Кауричев И.С. и др., 1982; Небольсин А.Н., 1983). Абсолютное большинство разновидностей дерново-подзолистых почв из-за повышенной кислотности нуждается в регулярном известковани-ии. Однако положительную роль органических удобрений за исключением реагентных ОСВ и известковистых сапропелей в нейтрализации почвенной кислотности не стоит преувеличивать (Левин Ф.И., 1972; Никитин Б.А., 1986; Цыганова Н.А., 2002; Лебедев Д.Л., 2003; Сорокина И.Ю., 2006). Некоторые исследователи отмечают, что внесение навоза лишь возмещает потребляемые культурами основания (Авдонин Н.С., 1972; Шевченко В.А., 2002). Хотя проф. А.Н. Небольсин (2002), подводя итоги сорокалетней работы отдела агрохимии Ленинградского НИИСХ, пришёл к твёрдому убеждению, что с ростом гумусированности почвы уровень оптимальной для растений кислотности возрастает, а токсичность алюминия и водорода снижается. Но для таких изменений требуется как большая продолжительность, так и высокий уровень применения органических удобрений.
Исследования сотрудников каф. агрохимии и почвоведения ВГСХА показали, что среднегодовое поступление на 1 га 10 т навоза позволяет поддержать благоприятные кислотно-основные свойства только остаточно-карбонатной почвы, тогда как сдержать естественное подкисление обычной дерново-подзолистой почвы без известкования невозможно (Иванов А.И., 1998; Ефимов В.Н., Иванов А.И., 2000; Иванов И.А. и др., 2002). Научное положение о низкой роли навоза в оптимизации кислотно-основных свойств дерново-подзолистых почв нашло подтверждение и в нашем исследовании. Применяемый в опыте навоз практически не оказывал достоверного влияния на параметры кислотно-основного состояния почвы. Это очевидно связано, не только с нейтральной реакцией самого удобрения, но и с повышенной буферностью изучаемой почвы. Только к концу первого года положительные тенденции увеличения pHkd на 0,17 - 0,18 ед. обнаружились лишь на миниделянках, удобренных дозами выше 90 т/га (прил. А). К концу третьего года исследований какого-либо влияния доз навоза и равномерности внесения на обменную кислотность не наблюдалось (табл. 9). Возможное положительное действие навоза сдерживалось не только буферностыо почвы, но и повышенными инфильтрационными потерями оснований на фоне исключительно дождливых условий 2004 г. Этот фактор, в совокупности с возрастающим потреблением кальция на удобренном фоне, привёл к снижению обеспеченности пахотного слоя обменными основаниями в среднем по вариантам на 18 %, в сравнении с 6 % - в контрольном варианте (всего за один вегетационный период).
Наибольшие потери кальция происходили на миниделянках с дозой навоза выше 60 т/га. По всей видимости, это связано с повышенной миграционной способностью кальция, как в составе гидрокарбоната, так и в виде растворимых органо-минеральных комплексов, содержание которых при внесении навоза резко увеличивается. В последующие годы буферная способность изучаемой почвы в значительной мере сгладила последствия разной удобренности почвы на миниделянках, хотя компенсировать потерю обменных оснований, естественно, не смогла. Снижение их содержания составило 11 % к первоначальному уровню и практически не зависело от степени равномерности внесения навоза. Снижение содержания обменных оснований в пахотном слое миниде-лянок с дозой навоза выше 60 т/га привело к некоторому увеличению гидролитической кислотности (на 0,11 - 0,14 мэкв/ЮОг). На второй и третий год исследования и это различие между разноудобренными миниделянками исчезло. Представленные данные позволяют сделать заключение о весьма слабом влиянии однократного как равномерного, так и неравномерного внесения 60 т/га перепревшего навоза на комплекс кислотно-основных свойств дерново-подзолистой почвы. На фоне дождливой погоды при поступлении на переудобренные части делянки завышенных доз навоза (более 60 т/га) создаются условия для повышенных инфильтрационных потерь кальция, из-за чего не удаётся не только повысить обеспеченность пахотного слоя об менными основаниями, но даже и сохранить исходные показатели. внесения навоза В отличие от комплекса агрофизических свойств, агрохимические свойства дерново-подзолистых почв и, прежде всего, параметры питательного режима относятся к самым податливым при окультуривании (Левин Ф.И., 1972; Пестряков В.К., 1977; Никитин Б.А., 1986, Иванов И.А. и др., 1998). Положительная роль в их оптимизации практически всегда напрямую связана с уровнем применения органических удобрений. Однако все установленные в предшествующие годы закономерности действия навоза, как основного органического удобрения, зафиксированы в условиях полного соблюдения агротехнических требований к равномерности его внесения. Содержание азота в целинных дерново-подзолистых почвах весьма низкое - 0,05 - 0,15 %. Это объясняется приуроченностью азота к органическому веществу, которым дерново-подзолистые почвы исключительно бедны от природы (Сапожников Н.А., 1973; Ларионова Н.В., 1991). Оптимизировать параметры азотного состояния дерново-подзолистых почв может \у только систематическое внесение азотсодержащих удобрений и посев бобовых культур (Кононова М.М., 1963; Сапожников Н.А., 1973; Никитин Б.А., 1986; Иванова Ж.А., 2002). Но, по мнению А.И.Иванова (2000), даже оптимальные параметры азотного состояния, свойственные хорошо окультуренным дерново-подзолистым почвам, в большинстве лет из-за недостатка тепла для почвенной микрофлоры не реализуются в виде высоких показателей обеспеченности нитратной и аммонийной формами элемента.
Принимая во внимание это положение, мы ожидали заметной оптимизации азотного ре жима изучаемой почвы как за счёт поступления значительного количества азота в составе навоза, так и вследствие роста её микробиологической активности. Фактический уровень действия навоза на азотный режим почвы опыта определялся её исходными свойствами, уровнем поступления азота с навозом, деятельностью почвенной микрофлоры, а также продуктивными и непродуктивными потерями элемента. Поскольку почва опыта до его закладки в течение трёх лет была занята клеверо-тимофеечной смесью, в пределах пахотного слоя её исходно отличала высокая обеспеченность легкогидролизуемыми соединениями. И хотя потенциально это снижало уровень устанавливаемых нами эффектов, нивелировать их было невозможно, так как поступление азота в почву составляло от 0 в контроле до 14 - 923 кг/га на миниделянках удобренных навозом вариантов. Результаты химических анализов, тесно согласуясь с данными профессоров Н.А.Сапожникова с соавт. (1971) и В.В.Лапа с соавт. (1995), показали, что к моменту начала вегетации полевых культур из-за недостаточной микробиологической активности почва в пределах А пах. характеризовалась низкой обеспеченностью обменным аммонием (17-21 мг/кг) и очень низкой - нитратной формой азота (1-3 мг/кг) (рис. 4 - 9). И хотя в июне на фоне растущей теплообеспеченности и активности аммонификаторов содержание обменного аммония увеличивалось в среднем по годам на 70 % (до 26 -38 мг/кг), для оптимального питания растений и нитрифицирующих бактерий этого было явно недостаточно.
Динамика азотного режима почвы в годы проведения опыта
Поскольку трансформация органических и минеральных соединений азота в почве нацело определяется деятельностью почвенной биоты и растений, характер азотного режима в удобренных вариантах был практически таким же, как и в контроле. Правда, преимущество равномерно удобренной 60 т/га навоза почвы в обеспеченности подвижным азотом стало достоверным уже через две недели после его внесения в 2004 г и постепенно закономерно снижалось от первого к третьему году исследований. В среднем по результатам наблюдений в 2004, 2005 и 2006 г. оно составило 36, 19 и 18 % по обменному аммонию и 37, 23 и 13 % - по нитратной форме соответственно. Сравнительно низкие показатели обеспеченности удобренной почвы подвижным азотом (35-49 мг/кг N-NCV+N-NH4+) в период его максимального потребления культурами (при поступлении с навозом 410 кг/га элемента) мы связываем с резким усилением иммобилизационной деятельности микрофлоры и ростом его продуктивных и непродуктивных потерь, на что указывают весьма авторитетные исследователи (Сапожников Н.А. и др., 1971; Лапа В.В. и др., 1995) и результаты учёта урожайности культур севооборота.
Эта закономерность ещё раз дополнительно подтвердила огромное значение почвенной биоты в формировании благоприятных условий азотного питания полевых культур. При этом очень важным является равномерное высвобождение минеральных форм элемента в ходе иммобилизационно-мобилизационных процессов, при котором их абсолютное содержание (особенно нитратов) может оставаться сравнительно невысоким. И всё же, несмотря на высокую «сопротивляемость» изучаемой почвы к повышению содержания подвижного азота за счёт внесения навоза, представленные на рисунках 4-9 данные наблюдений с разноудобренных миниделянок показывают, что уровень оптимизации азотного питания всё же коррелировал с фактической дозой навоза. В частности, достоверных положительных эффектов практически не обнаруживалось на недоудобренных миниделянках, где в результате неравномерного внесения поступило менее 20 т/га навоза. Напротив, максимальная обеспеченность аммонийным и нитратным азотом была свойственна почвам переудобренных миниделянок с дозами выше 60 т/га. Усреднённые данные анализов по изучаемым вариантам степени равномерности внесения навоза оказались весьма близкими и не выявили достоверных последствий разноудобренности в варианте V - 25 %. Напротив, фактические отличия в азотном режиме разноудобренных миниделянок при V - 50 и 100 % были достоверными на протяжении большей части периода наблюдений.
В последних двух вариантах в почву недоудобренных и переудобренных миниделянок было внесено в составе навоза 137 - 615 и 14- 923 кг/га азота соответственно. В результате даже на фоне описанной выше буферное почвы среднее за вегетацию содержание аммонийного азота в них составило в 2004 г. 28 и 36 мг/кг в варианте с неравномерностью в 50 %, 28 и 42 мг/кг - в варианте с неравномерностью в 100 % и в 2005 г. 24 и 31, 24 и 32 мг/кг, соответственно. Аналогичные усреднённые показатели обеспеченности Апах. недоудобренных и переудобренных миниделянок нитратным азотом в вариантах с неравномерностью 50 и 100 % составили 2,9 и 5,3, 3,2 и 6,4 мг/кг в 2004 г. и 2,4 и 3,8, 2,2 и 4,6 мг/кг в 2005 г. соответственно. Это значит, что разница в содержании в недоудобренной и переудобренной почве обменного аммония и нитратного азота составляла в среднем в варианте с неравномерностью 50 % 29 и 83 % в 2004 г., 29 и 58 % в 2005 г., в варианте с неравномерностью 100 % 50 и 100 %в 2004 г., 33 и 109 % в 2005 г. В отдельные же периоды ве гетации уровень таких отличий доходил до 108-147 %. Математически рассчитанный коэффициент вариации обеспеченности пахотного слоя подвижным азотом при V - 50 и 100 % составил 32 и 41 % в 2004 г. и 29 % - в 2005 г. Зафиксированные нами нежелательные последствия разноудобренности, выразившиеся в создании искусственной пестроты азотного режима почвы стали главнейшим (а по сути решающим) фактором ухудшения основных показателей агроэкологической эффективности применения навоза. Нарушение агротехнических требований к равномерности внесения навоза, выразившееся в формировании недоудобренных и переудобренных участков, несколько слабее сказывалось на азотном режиме лишь на второй год последействия навоза. Это вполне закономерно, поскольку за два предыдущих года большая часть азотсодержащего органического вещества навоза минерализовалась и вступила в биологический круговорот. К тому же сказалась и неоднократная обработка почвы.
Представленные выше материалы убедительно подтвердили нашу научную гипотезу о том, что при высоком оптимизирующем эффекте навоза относительно азотного режима почвы, его неравномерное внесение станет фактором формирования искусственной пестроты в обеспеченности почвы макроэлементом, находящимся в первом минимуме. Несмотря на высокую буферную способность изучаемой дерново-подзолистой почвы к повышению содержания подвижного азота, очаги её неравномерной удобренности навозом отчётливо проявлялись в первые два года исследований и в виде тенденций - в третий. На переудобренных участках фактически создавались оптимальные условия для необоснованных (газообразных и инфильтрацион-ных) потерь ценнейшего элемента, тогда как параметры обеспеченности им недоудобренных частей делянки были далеки от оптимальных.
Влияние навоза и равномерности его внесения на качество сельскохозяйственной продукции в звене овощного севооборота
Получение на бедных питательными элементами дерново-подзолистых почвах качественной сельскохозяйственной продукции предполагает обязательное применение удобрений (Авдонин Н.С., 1966; Иванова Т.И., 1972; Сапожников Н.А., Корнилов М.Ф., 1977; Толстоусов В.П., 1987). В то же время при необоснованном завышении доз удобрений (а это неизбежно на определённой части площади при их неравномерном внесении) снижение биологической ценности растительной пищи и кормов становится также неизбежным (Минеев В.Г., 1988,1991; Мерзлая Г.Е., 1996). При оценке возможности негативных экологических последствий неравномерного внесения навоза, прежде всего, приходится считаться с избы точным потреблением азота удобрения культурами на определённой части площади. Обычно оно сопровождается снижением крахмалистости клубней картофеля и зерна (Калиниченко В.Г., 1983; Тарасенко С.А., 1983; Иванов А.И., 2000). В овощной продукции наблюдается повышение обводнености, ведущее к ухудшению лежкости овощей; снижается содержание витаминов и Сахаров (Попов А.В., Васильев В.В., 1987; Кораблева Л.И., Авдеева Т.Н.,1991; Иванов А.И., 2000). От уровня азотного питания зависит и переваримость кормов (Obergruber G., 1991).
Прямая же опасность связана с реальностью избыточного накопления вредных для здоровья человека и животных нитратов и нитритов (Минеев В.Г., 1991; Авдеев Ю.С., 1991; Иванов И.А., Иванова В.Ф., 1993; Мерзлая Г.Е.,1996). Роль фосфора органических удобрений для получения качественной сельскохозяйственной продукции до последнего времени расценивалась только как положительная (Соколов А.В., 1950; Ратнер Е.И., 1965; Туева О.Ф.,1966; Сдобникова О.В.,1985; 1991; Авдеев Ю.С., 1991). Он способствует накоплению белков и крахмала, повышает вкусовые качества продукции, ускоряет созревание, снижает отрицательное действие высоких доз азота. Учитывая весьма стабильное потребление этого элемента, экологические последствия неравномерного распределения фосфора, вероятно, не столь значительны. Хотя имеются данные о небезопасности избыточного потребления фосфора с пищей и кормами. Указывается на развитие заболеваний зубов, десен, печени и почек при нарушении соотношения между кальцием и фосфором в рационе человека и животных (Кораблева Л.И., Авдеева Т.Н., 1991). Во многом аналогичное положение и с калием органических удобрений, роль которого обычно оценивали как положительную (Пчелкин В.У.,1966; Авдеев Ю.С.,1991; Борисов В.А., 1994; Прокошев В.В., 1998). Сегодня известно, что избыточное калийное питание может привести к опасному для здоровья человека и животных обеднению продукции кальцием, магнием и натрием. Как правило, на растения действует избыток комплекса элементов питания, создаваемый в переудобренных очагах при неравномерном внесении удобрений.
В таких условиях обычно отмечают ухудшение качественных показателей продукции (Сухоиванов В.А., Борисов В.А., 1974; Гилис МБ., 1975; Володин В.А., 1984). Но данных, полученных непосредственно в опытах по изучению последствий неравномерного внесения органических удобрений, в научной литературе почти нет. В своем исследовании мы провели двойной учет основных качественных показателей продукции: анализом проб, отобранных в среднем с делянки, и проб с микроделянок разной удобренности. Применение повышенной дозы навоза способствовало существенному улучшению азотного режима почвы и питания картофеля азотом. В результате, при равномерном внесении навоза содержание сырого протеина увеличилось на 19 %, а концентрация зольных элементов на 14 - 26 % (табл.16). Величина этих показателей практически линейно зависела от дозы навоза на миниделянках. В результате с возрастанием неравномерности внесения производился картофель с резко отличающимся составом. Так, при коэффициенте вариации дозы 50 и 100 % содержание сырого протеина в сухом веществе варьировало от 8,3 до 10,3 и от 7,5 до 11,8 %, фосфора - от 0,84 до 1,03 и от 0,89 до 1,09 %, калия - от 2,09 до 2,5 и от 2,0 до 2,6 % соответственно. Таким образом, коэффициент вариации этих качественных показателей у клубней составил 11, 10 и 9 % в варианте «Навоз (V - 50 %)» и 23, 10 и 14 % - в варианте «Навоз (V - 100 %)». Уровень азотного питания регулировал и накопление нитратов в клубнях. Как показали анализы, полностыо безопасный картофель был получен лишь в контроле и при применении навоза в дозах не выше 60 т/га. Хотя и здесь увеличение их содержания относительно контроля достигло 31 %. При неравномерном внесении на фоне неблагоприятных погодных условий 2004
