Содержание к диссертации
Введение
1. Биологическая активность почвы и факторы, на нее влияющие 7
1.1. Сущность биологической активности почвы 7
1.2. Влияние внешних условий на микробиологические процессы в почве .. 12
1.3. Ферментативная активность почвы 16
1.4. Направленность изменений показателей биологической активности почвы при антропогенном воздействии 25
1.4.1. Влияние процесса освоения и окультуривания почвы на жизнедеятельность почвенных микроорганизмов 26
1.4.2. Динамика биологической активности почв под влиянием минеральных удобрений 27
1.5. Влияние уплотнения на свойства почвы и урожайность сельскохозяйственных культур 32
2. Условия и методы проведения эксперимента 37
2.1. Метеорологические условия проведения опыта 37
2.2. Почвенные условия проведения опыта 40
2.3. Методика полевых и лабораторных исследований 43
3. Изменения плотности сложения, агрохимических свойств и биологической активности чернозема выщелоченного в зависимости от уровня техногенной нагрузки 48
3.1. Влияние уплотняющего воздействия ходовой системы трактора на изменение плотности сложения чернозема выщелоченного 48
3.2. Влияние механического уплотнения и минеральных удобрений на агрохимические показатели чернозема выщелоченного 49
3.3. Влияние механического уплотнения и минеральных удобрений на содержание аммиачного азота и аммонифицирующую способность почвы 52
3.4. Влияние механического уплотнения и минеральных удобрений на содержание нитратного азота и нитрифицирующую способность почвы 59
3.5. Интенсивность выделения диоксида углерода почвой 67
3.6. Целлюлозолитическая активность чернозема выщелоченного 73
3.7. Каталазная активность чернозема выщелоченного 78
3.8. Активность инвертазы 83
3.9. Влияние механического уплотнения и минеральных удобрений на численность микроорганизмов, растворяющих трехзамещенный фосфат кальция 89
4. Урожайность и качество основной продукции ячменя при различной степени уплотнения чернозема выщелоченного 95
4.1. Влияние механического уплотнения и минеральных удобрений на урожайность основной продукции ячменя 96
4.2. Влияние механического уплотнения и минеральных удобрений на химический состав и качественные показатели ячменя 99
5. Биоэнергетическая оценка возделывания ячменя при различной степени уплотнения почвы 109
Выводы 112
Рекомендации производству 115
Библиографический список 116
Приложения 134
- Влияние внешних условий на микробиологические процессы в почве
- Направленность изменений показателей биологической активности почвы при антропогенном воздействии
- Влияние механического уплотнения и минеральных удобрений на агрохимические показатели чернозема выщелоченного
- Влияние механического уплотнения и минеральных удобрений на химический состав и качественные показатели ячменя
Введение к работе
С ростом населения нашей планеты возникает необходимость в постоянном увеличении производства продуктов питания. Более 90 % пищи человеку дает растениеводство, которое во многом зависит от плодородия почвы. Задача повышения продуктивности пашни возникла перед человеком, как только он приступил к обработке почвы. Совершенствовались системы земледелия, изыскивались пути повышения плодородия почвы, пашня подвергалась все более интенсивной обработке, наращивались количества применяемых средств химизации, среди которых основная роль принадлежит минеральным удобрениям.
Однако увлечение чрезмерно высокими дозами минеральных удобрений, зачастую сопровождающееся нарушением технологии их применения, обработка почвы с использованием тяжеловесного машинно-тракторного парка привели к целому комплексу негативных последствий.
Повышение производительности почвообрабатывающей техники приводит не только к росту ее массы, но и увеличивает механическое воздействие ходовых систем на почву. Последнее ведет к значительному переуплотнению, ухудшению агрофизических, агрохимических, а, главное, биологических свойств почвы.
Процессы разрушения сложных органических соединений, метаболизм и трансформация простых молекул и ионов идут с участием почвенной биоты. Именно эта составляющая почвы наиболее чувствительна к антропогенному воздействию и может служить индикатором состояния почвы как среды для роста и развития растений.
Цель и задачи исследований. Главной целью наших исследований явилось изучение влияния механического уплотнения почвы при различных системах применения минеральных удобрений на ряд биологических свойств чернозема выщелоченного в полевом краткосрочном опыте.
В задачи исследований входили:
- определение основных агрохимических показателей чернозема выщелоченного при различных уровнях техногенной нагрузки;
- анализ изменения содержания аммиачной и нитратной форм азота при увеличении механического воздействия тяжелой энергонасыщенной техники и минеральных удобрений;
- определение интенсивности выделения почвой диоксида углерода и целлюлозолитической способности почвы - показателей общей биологической активности;
- анализ изменения численности микроорганизмов, переводящих труднодоступные соединения фосфора в легкодоступные для растений;
- изучение влияния механического уплотнения и минеральных удобрений на ферментативную активность чернозема выщелоченного;
- оценка влияния минеральных удобрений на урожайность и качество зерна ячменя при различной плотности сложения чернозема выщелоченного.
Научная новизна. Впервые в условиях Республики Мордовия на выщелоченных черноземах проведены комплексные исследования по изучению закономерностей изменения параметров биологической активности почвы под воздействием тяжелой энергонасыщенной техники и внесении различных доз минеральных удобрений.
Установлено снижение общей активности микробного сообщества при активизации отдельных групп микроорганизмов под влиянием минеральных удобрений и механического уплотнения.
Практическая значимость. Полученные результаты позволяют определить степень воздействия механического уплотнения чернозема выщелоченного при использовании тяжелой энергонасыщенной техники на эффективность применения различных доз минеральных удобрений, интенсивность и направленность биохимических процессов в почве.
Определены оптимальные дозы туков при использовании тяжелой энергонасыщенной техники, предложены рекомендации по обоснованности ее применения на черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом в условиях Республики Мордовия. Реализация результатов исследований. Основные результаты исследо V ваний успешно внедряются в производство растениеводческой продукции и ис пользуются при совершенствовании существующих технологий возделывания сельскохозяйственных культур в условиях Республики Мордовия. На защиту выносятся следующие положения: изменение агрохимических показателей чернозема выщелоченного под влиянием минеральных удобрений при использовании тяжелой энергонасыщенной техники;
- влияние механического уплотнения и минеральных удобрений на показатели биологической активности чернозема выщелоченного;
- биоэнергетическое обоснование применения минеральных удобрений при различных уровнях использования тяжелой энергонасыщенной техники в звене зернового севооборота.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на за седаниях кафедры агрохимии и почвоведения Мордовского государственного университета им. Н. П. Огарева (Саранск 2001 - 2003); на научной конференции «XXX Огаревские чтения (естественные и технические науки)» (Саранск, 2001); на международной научно-практической конференции «Экологические аспекты интенсификации сельскохозяйственного производства» (Пенза, 2002); на научной конференции «XXXI Огаревские чтения» (Саранск, 2003), на мате риалах 42-й научной конференции студентов агрономического факультета «Агрономические проблемы АПК и пути их решения» (Пенза, 2003).
Публикация результатов исследований. По материалам исследований опубликованы пять научных статей.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 242 страницах машинописного текста, состоит из 5 глав, выводов, рекомендаций производству, включает 33 таблицы, 11 рисунков, 108 приложений. Библиографический список содержит 192 наименования, в том числе 11 - на ино-странном языке.
Влияние внешних условий на микробиологические процессы в почве
Экологические факторы играют важную роль в почвенном метаболизме и формировании плодородия почв. Направленность и интенсивность микробиологических процессов, протекающих в почве, определяется, прежде всего, химическими и физико-механическими свойствами почвы: содержанием органического вещества, гранулометрическим составом, степенью насыщенности основаниями, кислотностью (рН), её природой и составом катионов почвенного поглощающего комплекса [44]. По мнению Ф.Х. Хазиева [162 - 164] основными экологическими факторами, регулирующими деятельность микроорганизмов, равно как и активность почвенных ферментов, являются влажность, температура, рН, присутствующие в среде различные соединения, играющие роль активаторов и ингибиторов биохимических реакций. Аналогичной точки зрения о важности экологических факторов в жизнедеятельности почвенных микроорганизмов и сопряженных микробиологических процессах придерживаются все без исключения исследователи, выдвигая на первый план тот или иной фактор внешней среды. Рассмотрим подробнее наиболее значимые свойства почвы и факторы окружающей среды, оказывающие влияние на микробиологические свойства почвы и определяющие ее продуктивность. Важным фактором, определяющим микробиологические свойства поч- вы, является гранулометрический состав. Исследованиями установлено, что почвы тяжелого гранулометрического состава в пределах одного типа обладают более высокой биологической активностью, чем почвы легкого гранулометри ческого состава. Это объясняется, прежде всего, тем, что основная часть гумуса и метаболически активной микрофлоры, с количеством которых коррелируют как ферментативная, так и биологическая активность почвы в целом, содержит ся в мелкопылеватых и иловатых частицах твердой фазы почвы. Кроме того, гранулометрическим составом определяется и сорбционная емкость почвы. Чем тяжелее гранулометрический состав почвы, тем больше адсорбируется в ней микроорганизмов и выделяемых ими и растениями ферментов [45, 46, 30, 185]. Т.В. Аристовская [11], исследуя микробиологическое состояние подзолистых почв, показала, что наиболее жесткие условия для развития микрофлоры скла дываются в песчаных подзолах и поверхностно подзолистых почвах, в то время как в дерново-подзолистых почвах более тяжелого суглинистого грануломет рического состава условия относительно более благоприятные для жизнедея тельности микроорганизмов. В то же время Н.Н. Наплекова [125], занимавшая ся исследованием такого показателя биологической активности почвы, как ак тивность целлюлозоразлагающих микроорганизмов, приводит данные Ж. По- шона и Г. де Баржака, согласно которым для данных микроорганизмов благо- приятны легкие почвы. Снижение их численности в тяжелых почвах объясняется не только структурой самих почв, но и тем, что тяжелые почвы имеют менее благоприятные окислительно-восстановительные условия и рН для развития целлюлозоразлагающих бактерий. Таким образом, гранулометрический состав почвы является одним из почвенно-экологических параметров, контролирующих активность почвенной биоты. Температура и влажность относятся к наиболее важными факторами, ре-гулирующими почвенные процессы. Гидротермическим режимом определяются тонус жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, растений, активность биохимических процессов почвы. В свою очередь режимы температуры и влажности функционально связаны со многими физическими и химическими свойствами почв и определяют функционирование всех звеньев процесса формирования и динамики биологической активности почвы [183].
Температура Температура - один из наиболее важных факторов в жизни микроорга низмов. Она может быть оптимальной, т.е. наиболее благоприятной для разви тия, а также максимальной, когда подавляются жизненные процессы, и мини мальной, ведущей к замедлению и прекращению роста. Зоны роста для разных групп микроорганизмов колеблются в довольно широком диапазоне. Однако имеются данные литературы [71, 90, 140] показывающие, что микроорганизмы адаптируются к температурным условиям почв; снижение температуры не вызывает снижение численности и активности их микробного населения [126]. То есть, большинство почвенных микроорганизмов обладают способностью развиваться в некотором диапазоне температур и адаптироваться к изменениям термического режима почв [70, 63, 125, 190, 192]. Температурный режим почвы до некоторой степени поддается управле нию. Легче всего это достигается в теплицах, в результате чего получают зна чительный эффект. В полевых условиях также можно улучшить температурные условия для микроорганизмов и растений. Это достигается соответствующей обработкой почвы, ее мульчированием, созданием экранов, путем нанесения на почву темно-окрашенных веществ и т.д. Влажность Развитие микроорганизмов в почвах возможно только при достаточной влажности почв [125]. Ведущее значение влажности почвы обусловлено тем, что, во-первых, влага определяет состояние микроорганизмов и в целом почвенной биоты; во-вторых, свободная вода необходима для превращения или поддержания в активном состоянии ферментов в почве или их субстратов [54].
Кроме того, ферментативные реакции, в значительной степени обусловливающие биологическую активность почвы, всегда протекают в водной среде, а в реакциях с участием гидролитических ферментов вода принимает непосредст- венное участие в самой реакции [163]. Как установлено М.Г. Еникеевой [62] и П.Х. Рахно [138], порогом критической влажности для основной части почвенного микробного населения является влажность, превышающая максимальную гигроскопическую влажность более чем в 1,5-3 раза, или по данным Е.Н. Мишустина [117] 5-10 % от полной влагоёмкости. По свидетельству P.M. Латыповой [96], Ф.П. Вавуло [28], Я.П. Худякова [165] увеличение влажности до 70 % ГШВ (полной полевой влагоёмкости) способствует резкому повышению азотфиксирующей, нитрифицирующей способностей почвы и её дыхания (в 1,5-2 раза). Максимальная микробиологическая активность и активность сахаразы (3 -фруктофуранозидазы), протеазы, каталазы и целлюлазы отмечается при влажности почвы 60-80 % от полной влагоёмкости [147, 7]. Дальнейшее увеличение влажности до 100 % снижает биологическую активность почвы [58]. Можно считать, что мобилизационные, агрономически желательные процессы лучше всего протекают при влажности почвы, приближающейся к 60 % ее полной влагоёмкости. При таком увлажнении в почве достаточно воды и воздуха, находящихся между почвенными агрегатами. При более сильном увлажнении воздух из почвы вытесняется, что подавляет аэробные микробиоло- гические процессы. Подобная обстановка, например, создается на залитых водой рисовых полях, где относительно аэробные условия имеются лишь в самом поверхностном слое почвы.
Направленность изменений показателей биологической активности почвы при антропогенном воздействии
В современный период в связи с ростом антропогенной нагрузки на почву агроэкологические факторы оказывают все более интенсивное воздействие на почвенные процессы. Под агроэкологическими факторами почвообразования подразумевается комплекс воздействий на почву, осуществляемый при сельскохозяйственном использовании земли. Это - система агротехнических и мелиоративных мероприятий, удобрения и другие средства химизации, обусловливающие современные процессы почвообразования [163].
При антропогенном воздействии на естественные экосистемы наиболее сильное изменение претерпевают в первую очередь биотические компоненты. Причем воздействие на почву сказывается, прежде всего, на состоянии и функционировании почвенных микробных сообществ [65]. Микроорганизмы могут оказаться активными деструкторами загрязняющих веществ, однако воздействие последних может привести к нарушению микробной сукцессии, подавлению или исчезновению одних видов микроорганизмов и активному развитию других, интенсивности и направленности почвообразовательных процессов, что в свою очередь приводит к изменению устойчивости почвенной экосистемы в целом [127, 188]. Этому способствует изменение гидротермического режима почв, усиление их аэрации и связанных с этим минерализационных процессов. Это обусловлено внесением азотсодержащих минеральных удобрений и известкованием почв. Наконец, это является следствием малого количества растительного опада, поступающего в почву пашни и интенсивной его минерализации [130].
Вопрос о влиянии процесса освоения и окультуривания на биологическую активность почв изучался и изучается широко. На многих типах почв показано изменение биологической активности под влиянием антропогенного воздействия. Характер и глубина изменений биологического потенциала в почве после распашки и в ходе дальнейшего окультуривания, судя по литературным данным, определяются типом почв, дальнейшей интенсивностью их использования и способом окультуривания. Прежде всего, введение почвы в интенсивный сельскохозяйственный оборот непременно приводит к снижению энергетического обеспечения системы и соответственно биомассы микроорганизмов [91], что свидетельствует о высокой чувствительности микробных сообществ к антропогенному вмешательству. Причем степень дестабилизации и депрессии микробных сообществ сопряжена с типом почв и характером воздействия или нагрузки [12].
Как показали исследования М.В. Якутина [178 - 180], окультуривание приводит к резкому увеличению биологической активности почвы. После чего начинается постепенное снижение активности до исходного уровня в случае восполнения запасов растительного вещества, или ниже исходного уровня в случае истощения этих запасов. Л.А. Кривонос и В.П. Егоров [89], исследуя биологическую активность черноземов в агроценозах Курганской области, пришли к выводу, что пахотные черноземы уступают целине по общей интенсивности биологических процессов, характеризуемой выделением СО2. Кроме этого, окультуривание черноземов повлекло за собой потерю ими гумуса, что является одной из главных причин снижения биологической активности. В то же время, на окультуренных черноземах ГСУ активность инвертазы и целлюла-зы приближалась к уровню целинных черноземов. То есть, изменение биологической активности пахотных черноземов определялось степенью окультурен-ности и интенсивностью их использования. Аналогичное заключение дает в своей работе по ферментативной активности черноземов Центральной черноземной зоны Т.А. Девятова [55].
Такие же результаты были получены Г.Н. Баранцевой, Н.П. Пановым и Н.А. Гончаровой [17] и А.Г. Синчиным [142] при изучении биологических свойств солонцовых почв, а также в экспериментах, проводимых в условиях дерново-подзолистых и серых лесных почв [83, 84, 46, 78, 172, 163, 137, 91, 149], что позволяет сделать следующий вывод: окультуривание почвы и связанные с этим изменения в физических и химических свойствах влечет за собой изменения биологической активности, причем глубина и направленность этих изменений зависят от интенсивности использования распаханных земель.
В зависимости от характера дальнейшего использования почв антропо-генезированных ландшафтов напряженность биохимических процессов может изменяться. Варьируя такими приемами окультуривания, как система обработки почвы, севообороты, удобрения, можно целенаправленно воздействовать на биологическую активность почвы.
Мощным фактором воздействия на продуктивность почвы являются удобрения. Как отмечают В.Ф. Ладонин и A.M. Алиев [95], сохранение и приумножение почвенного плодородия невозможно без внесения адекватных количеств минеральных и органических удобрений в комплексе с освоением севооборотов, системой обработки почвы, использованием современных сортов, регулированием водного режима, мелиоративными мероприятиями.
Удобрения оказывают существенное влияние на процессы, происходящие в почве, в том числе и процессы, обусловленные жизнедеятельностью микроорганизмов [54]. К настоящему времени у нас и за рубежом накоплен обширный литературный материал о влиянии удобрений на микрофлору и свойства почвы. Однако полученные результаты носят иногда противоречивый характер. Подавляющее большинство исследователей отмечает положительное влияние на почвенную микрофлору минеральных, и, особенно, органических удобрений. Некоторые исследователи [187] считают, что с увеличением доз минеральных удобрений интенсивность микробиологических процессов возрастает. В то же время Е.Н. Мишустин и В.Н. Прокошев [119] установили стимулирующее действие невысоких и ингибирующее высоких доз минеральных удобрений на численность почвенных микроорганизмов.
На почвенную микрофлору особенно сильно действуют азотные удобрения, несколько меньше - соли фосфорной кислоты и еще слабее - калийные удобрения. Имеет значение и форма, в виде которой в почву поступают удобрения. При внесении аммонийных удобрений, например, значительно возрастает численность бактерий. В то же время, сульфат аммония слабо влияет на почвенную микрофлору. При внесении карбамида активизируется преимущественно развитие бактерий, актиномицетов. Удобрение почвы аммиачной селитрой, содержащей азот, как в нитратной, так и в аммиачной форме, активизирует развитие микроорганизмов [119].
Совершенно противоположные данные представлены в работе Л.В. Лы-сак и Е.В. Лапыгиной [101]. В частности, они указывают на то, что применение аммонийных удобрений приводит к значительному снижению численности бактериальных сообществ. Кроме того, хлорид аммония и аммиачная селитра являются наиболее токсичными для микроорганизмов. То есть, мнения о влиянии азотных удобрений на микрофлору расходятся. Фосфорные удобрения оказывают существенное влияние на почвенную микрофлору, хотя в меньшей степени, чем азотные. Как показывают результаты исследований, фосфорные удобрения, в частности суперфосфат, стимулирует развитие микроорганизмов [102]. После внесения фосфора существенно увеличивается общая биологическая активность, возрастает количество выделяемого СОг. При этом количество выделенного СОг повышается с возрастанием дозы удобрения до Р240 и снижается при высоких нормах (Рэбо)- Внесение фосфора на фоне азота также стимулирует общую биологическую активность и позволяет использовать более высокие дозы фосфора [39, 91, 124].
Влияние механического уплотнения и минеральных удобрений на агрохимические показатели чернозема выщелоченного
Влияние минеральных удобрений и механического уплотнения на агрохимические свойства почв зависит от форм, доз вносимых удобрений, степени окультуренности почв и их механического состава [110, 111]. Некоторые авторы [20, 59] в своих исследованиях, установили, что ежегодное применение минеральных удобрений оказало слабое влияние на физико-химические свойства почвы. Без изменения оставались обменная кислотность и сумма поглощенных оснований. Содержание гумуса в пахотном горизонте практически не изменилось. Одновременно ими было отмечено некоторое увеличение гидролитической кислотности в слое 0-20 см. Авторы отмечают значительные изменения в накоплении подвижных форм азота. Почва удобренных делянок содержала большее количество фосфора, аммиачного и нитратного азота. В.Г. Минеев и соавторы [ПО, 111] приводят данные о том, что на выщелоченном черноземе лесостепи ЦЧО, длительное применение возрастающих доз минеральных удобрений улучшало агрохимические свойства почвы - увеличивалось содержание подвижных форм азота, фосфора, калия. Вместе с тем происходило подкисление почвы, падение содержания суммы поглощенных оснований и снижение содержания гумуса. Нами проведена серия анализов по определению агрохимических показателей верхнего (0-20 см) слоя чернозема выщелоченного. Результаты этих исследований представлены в таблице 6. По результатам агрохимических анализов установлено, что применение различных доз минеральных удобрений и механического уплотнения оказало существенное влияние на некоторые агрохимические показатели чернозема выщелоченного. Содержание фосфора напрямую зависело от количества внесенных минеральных удобрений. Так, если на контрольном варианте (без удобрений) эта величина составила 12,2 мг, то при низкой дозе она увеличилась на 0,2 мг (1,6 %), при умеренной и высокой дозах - на 1,9 (7,4 %) и 2,0 мг/100 г почвы (16,4 %) соответственно. Аналогичная зависимость прослеживается по всем остальным вариантам опыта. Механическое уплотнение существенного влияния на количество фосфора в почве не оказало. При внесении минеральных удобрений на различных фонах механического уплотнения довольно значительно изменилась обменная кислотность почвы. Самое большое значение было отмечено на вариантах с высокой дозой минеральных удобрений - 5,3, 5,4, 5,3 и 5,2 при одно-, двух-, трех- и четырехкратном уплотнении соответственно. Самым низким было значение обменной кислотности на контрольном варианте (без удобрений и механического уплотнения) - 5,8.
Механическое воздействие также способствовало увеличению кислотности. Влияние минеральных удобрений и механического уплотнения на содержание гумуса в черноземе выщелоченном было незначительным (в пределах ошибки опыта). В среднем его значение было зафиксировано на уровне 6,6 - 6,8 %. Содержание обменного калия не зависело от увеличения уровня техногенной нагрузки - его величина варьировала в пределах 13,7 - 14,0 мг/100 почвы на всех вариантах опыта. Обобщая вышеизложенные данные, можно сделать вывод, что увеличение уровня техногенной нагрузки вызвало изменение ряда агрохимических показателей чернозема выщелоченного: количество фосфора увеличилось пропорционально дозе внесенных удобрений, повысилась обменная кислотность, содержание обменного калия и гумуса не зависело от изучаемых вариантов. Явтушенко В. Е. и Шептухова Л. Г. установили, что по мере увеличения плотности сложения и уменьшении воздухообеспеченности почвы резко снижается накопление нитратного и возрастает содержание аммиачного азота в ней вследствие ухудшения условий для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов [176, 177]. Проведенные исследования показали, что количество аммонийного азота зависело как от плотности сложения чернозема выщелоченного, так и от применения минеральных удобрений. В 2001 году (табл. 7) на варианте без уплотнения содержание аммиачного азота составило 13,82 мг/100 г в начале вегетации. При однократном уплотнении его количество относительно контроля незначительно уменьшилось до 13,62 мг, при двух-, трех-, четырехкратном увеличилось на 2,07, 2,28 и 2,27 мг/100 г соответственно. Минеральные удобрения способствовали увеличению содержания аммония при всех степенях уплотнения независимо от дозы их внесения. Количество аммиачного азота по вариантам уплотнения составило 14,33 - 16,88, 13,92 - 15,19, 16,04 - 16,37, 16,93 - 17,43 и 16,81 - 18,58 мг/100 г почвы соответственно.
В конце вегетации содержание аммиачной формы азота в почве было значительно ниже, чем в начале, но также происходило их увеличение при повышении уровня техногенной нагрузки. Так, если на контрольном варианте содержание аммония составило 1,63 мг/100 г, то с увеличением механического воздействия на почву этот показатель увеличился до 4,04, 4,91, 6,19 и 8,53 мг/100 г почвы при одно-, двух-трех- и четырехкратном уплотнении. Минеральные удобрения также способствовали повышению количества аммонийного азота в почве. На варианте без удобрений этот показатель был зафиксирован на уровне 1,63 мг/100 г почвы, с применением минеральных удобрений он составил 1,96, 5,23, 5,59, 6,71 и 9,61 мг/100 г при низкой дозе; 2,08, 5,23, 6,30, 6,93, 12,83 - при умеренной и 4,09, 6,51, 5,69, 8,15, 14,44 мг/100 г при высокой дозах на при одно-, двух-, трех- и четырехкратном уровне уплотнения соответственно. Аммонифицирующая способность находилась в пределах 110,20 -113,43 мг/100 г в начале и 90,71 - 121,57 мг/100 г почвы в конце вегетации. Самый низкий уровень данного показателя отмечен на контрольных вариантах. Затем он постепенно увеличивался до 110,17 - 93,59 при высокой дозе внесенных удобрений, максимум аммонифицирующей способности чернозема выщелоченного отмечен на вариантах с четырехкратным механическим воздействием и высокой дозой минеральных удобрений - 113,43 и 121,57 мг/100 г в начале и конце вегетационного периода соответственно.
Влияние механического уплотнения и минеральных удобрений на химический состав и качественные показатели ячменя
Получение высококачественной продукции растениеводства - основная цель в условиях современного интенсивного земледелия. Комплекс агрономических мероприятий повышает плодородие и улучшает свойства почвы, создает оптимальные условия питания сельскохозяйственных культур с учетом их биологических особенностей. Если такие условия созданы, то имеются все предпосылки для получения продукции высокого качества и в необходимом запланированном количестве.
Одним из основополагающих путей повышения качества сельскохозяйственной продукции является совершенствование системы удобрений. Удобрения издавна считаются наиболее эффективным средством изменения качественных показателей продукции. Нередко они прямо или косвенно влияют на качество полевых культур [13].
Химический состав растений является одним из важнейших показателей, характеризующим биопродуктивность почвы, т.к. она определяется главным образом выносом питательных веществ растениями на единицу продукции, хозяйственным выносом и выносом на 1 т основной продукции. Многими исследователями [23, 68, 69, 13] отмечается взаимосвязь между химическим составом растений и применением минеральных удобрений, но до сих пор этот вопрос о ней остается до конца не выясненным.
Нашими исследованиями было установлено, что минеральные удобрения на различном уровне уплотненности чернозема выщелоченного ведет к изменению химического состава и качества продукции ячменя.
В 2001 году (табл. 26) наблюдалось снижение содержания азота при увеличении плотности в основной продукции ячменя. Так, на контроле содержание азота составило 1,79 %, а при одно-, двух-, трех- и четырехкратном уплотнении отмечено снижение до 1,78, 1,73, 1,68 и 1,65 % соответственно. Увеличение дозы минеральных удобрений способствовало повышению относительного содержания азота в зерне на всех вариантах механического уплотнения. По отношению к контрольному варианту соответствующего уровня уплотнения его количество возросло с 1,79 - 1,97, 1,78 - 1,95, 1,73 - 1,89, 1,68 -1,89, 1,65 - 1,84 % соответственно. Установлено, что при механическом уплотнении и использовании минеральных удобрений на различном уровне уплотненности чернозема выщелоченного заметного влияния на относительное содержание фосфора, калия, кальция и зольных элементов в зерне отмечено не было. Анализ качественного состава зерновой массы показал (табл. 27), что с увеличением техногенной нагрузки на почву содержание сырого протеина и клетчатки снижается, а крахмала - увеличивается. Так, на варианте без уплотнения содержание сырого протеина составило 11,11 %, при увеличении плотности почвы наблюдалось снижение его количества 11,01, 10,89 и 10,57 % соответственно. Содержание крахмала возросло в зависимости возрастания плотности почвы по отношению к контрольному варианту (63,35 %) до 63,38, 63,89, 64,46 и 64,88 %, а клетчатки - при однократном уплотнении увеличилось до 4,58 %, двух-, трех- и четырехкратном - уменьшилось до 3,79, 3,37 и 2,95 %. Минеральные удобрения способствовали увеличению сырого протеина и клетчатки и снижению крахмалистое зерна на всех вариантах механического уплотнения. Так, содержание сырого протеина по вариантам уплотнения возросло (11,11 - 12,62, 11,13 - 11,87, 11,01 - 11,61, 10,89 - 11,38, 10,57 - 11,20 %), количество крахмала снизилось - 63,35 - 60,94, 63,38 - 60,88, 63,89 - 62,10, 64,46 - 63,14 и 64,88 - 63,28 %, клетчатки увеличилось (4,24 -6,46, 4,58 - 6,56, 3,79 - 5,69, 3,37 - 4,50, 2,95 - 4,28 %) соответственно по всем вариантам уплотнения. Химический состав основной продукции ячменя за 2002 год (табл. 28) показал, что механическое уплотнение чернозема выщелоченного и применение минеральных удобрений наибольшее влияние оказали на содержание азота в зерновой массе. Так, на варианте без уплотнения содержание азота составило 1,52 %, при возрастании плотности его количество уменьшилось до 1,50 %, 1,45, 1,41 и 1,34 % соответственно. Минеральные удобрения, особенно с увеличением дозы их внесения, повышали содержание азота в основной продукции ячменя на всех вариантах уплотнения почвы - 1,52 - 1,67, 1,50 - 1,63, 1,45 - 1,54, 1,41 - 1,57, 1,34 - 1,52 % соответственно относительно контроля.
Похожие диссертации на Влияние механического уплотнения и минеральных удобрений на биологическую активность чернозема выщелоченного
