Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние изучаемых вопросов 16
1.1. Органические удобрения и плодородие почвы 16
1.1.1. Роль гумуса в плодородии почвы 16
1.1.2. Воспроизводство органического вещества 18
1.1.3. Источники органического вещества 19
1.1.4. Виды органических удобрений 19
1.1.5. Дозы и способы применения органических удобрений 23
1.1.6. Эффективность органических удобрений 24
1.2. Применение азотных удобрений 25
1.2.1.Формы и источники содержания азота в почве 26
1.2.2. Аммонификация и нитрификация в почве 28
1.2.3. Подвижность форм азота, его доступность растениям и потери 30
1.2.4. Азотные удобрения, сроки, способы и дозы их внесения 32
1.2.5. Эффективность применения азотных удобрений 34
1.3. Применение фосфорных удобрений 36
1.3.1. Роль фосфора в питании растений 36
1.3.2. Содержание подвижного фосфора в почве 37
1.3.3. Фосфатный режим в дерново-подзолистой почве 38
1.3.4. Фосфорные удобрения. Сроки, дозы их внесения 40
1.4. . Применение калийных удобрений 44
1.4.1. Роль калия в питании растений 44
1.4.2. Калийный режим, подвижность, формы калия в почве 45
1.4.3. Калийные удобрения 47
1.5. Применение микроудобрений 49
1.6. Известкование кислых почв 54
1.7. Влияние длительного применения удобрений
на урожайность культур и продуктивность севооборотов 57
Глава 2. Условия и методика проведения исследований 62
2.1. Место проведения исследований 62
2.2. Схема опыта 62
2.3. Климатические условия 65
2.4. Метеорологические условия 66
2.5. Характеристика почвы 70
2.6. Технология возделывания культур 73
2.7. Методика исследований 75
Глава 3. Изменение плодородия дерново-подзолистой почвы при длительном применении удобрений ... 78
3.1. Поступление органического вещества в почву 78
3.2. Биологическая активность почвы 79
3.3. Влияние разных систем удобрений на гумусовое состояние почвы 86
3.3.1. Содержание гумуса в почве S6
3.3.2. Влияние удобрений на групповой состав гумуса 92
3.3.3. Лабильные органические вещества в почве 95
3.4. Влияние систем удобрений на агрохимические свойства почвы 97
Глава 4. Влияние систем удобрений на урожайность культур севооборота 108
4.1. Влияние фонов на урожайность культур севооборота 108
4.2. Влияние минеральных удобрений на урожайность культур севооборота в зависимости от фонов 112
Глава 5. Влияние систем удобрений на продуктивность 4-й ротации 8-польного севооборота 123
5.1. Влияние фонов на продуктивность севооборота 123
5.2. Влияние минеральных удобрений на продуктивность севооборота 128
Глава 6. Содержание и вынос питательных веществ урожаем культур, коэффициенты их использования и баланс в севообороте при длительном применении удобрений 133
6.1. Содержание азота, фосфора и калия в основной и побочной продукции культур севооборота 133
6.2. Влияние систем удобрений на вынос азота, фосфора и калия урожаем культур севооборота 140
6.3. Коэффициенты использования азота, фосфора и калия из минеральных удобрений 143
6.4. Коэффициенты возмещения питательных веществ удобрениями 148
6.5. Коэффициенты использования питательных веществ из навоза 151
6.6. Коэффициенты использования фосфора и калия из почвы 154
6.7. Баланс азота, фосфора и калия в севообороте 158
Глава 7. Уровень продуктивности зернотравяно- паропропашного севооборота и оценка систем удобрений 165
7.1. Уровень продуктивности севооборота 165
7.2. Эффективность систем удобрений 169
7.2.1. Оценка эффективности минеральных удобрений по величине дополнительной продукции в севообороте 169
7.2.2. Окупаемость минеральных удобрений продукцией 174
7.2.3. Энергетическая оценка систем удобрений 177
7.2.4. Экономическая оценка систем удобрений 179
7.2.5. Агроэкологическая оценка систем применения
удобрений 184
Выводы 188
Предложения производству 191
Список литературы
- Дозы и способы применения органических удобрений
- Климатические условия
- Биологическая активность почвы
- Влияние минеральных удобрений на урожайность культур севооборота в зависимости от фонов
Введение к работе
Сельскохозяйственное производство в Северо-Восточном регионе НЗ РФ, куда входит и Удмуртская Республика, является важной отраслью, призванной обеспечить население продуктами питания, производящихся на его территории. Решение данной проблемы должно осуществляться путем совершенствования всех звеньев сельскохозяйственного производства.
Северо-Восточный регион располагает большими ресурсами сельхозугодий и возможностями производства зерна и кормов для отрасли животноводства.
Холмисто-увалистый рельеф, густая и сложная гидрографическая сеть, разнообразие почвообразующих пород в регионе обусловили значительную пестроту почвенного покрова. Здесь преобладают дерново-подзолистые почвы различного гранулометрического состава. Так, в Удмуртской Республике, по данным В.П. Ковриго (Башков А.С. и др., 1999) они занимают 76,1 %, серые лесные оподзоленные суглинистые и глинистые - 16,7, дерново-карбонатные глинистые и тяжелосуглинистые - 5,5, другие почвы - 1,7 % площади пашни. Дерново-подзолистые почвы характеризуются низким естественным плодородием, обеспечивающим урожайность зерновых культур, как показывает практика, в среднем порядка 0,6-0,7 т/га.
Довольно сложными являются и агроклиматические условия. Сумма температур выше 10С составляет от 1500 в северном агроклиматическом районе до 2100 в южном. Хотя в среднем за год выпадает 450-550 мм осадков, территория относится к зоне с неустойчивым увлажнением, где вероятность засух колеблется от 30 до 50 % лет. Они с разной степенью проявления отмечаются почти ежегодно (Агроклиматический справочник по Удмуртской АССР, 1961).
В этих условиях высокие урожаи сельскохозяйственных культур можно получать лишь за счет повышения плодородия почв - снижения величины кислотности, увеличения содержания в них органического вещества и подвижных форм питательных веществ (азота, фосфора, калия и микроэлементов), оптимизации систем применения удобрений в севообороте при соблюдении всех технологических приёмов возделывания.
По результатам ряда исследователей на кислых дерново-подзолистых и серых лесных почвах наиболее эффективной является известково-органоминеральная система удобрения (А.А. Панов, СИ. Попова, 1968; СИ. Попова и др., 1980; З.А. Кузнецова, Н.Ф. Фетисова, 1980; Р.С Иванова, 1988; Л.Л. Яковенко, Н.Я. Поликарпова, 1991; А.С Башков, 2000). В почве даже при регулярном применении удобрений часто обнаруживается дефицит азота и калия (Г.П. Дзюин, А.А. Горчев, А.А. Долгих, 1998). Следовательно, должна меняться и сама система удобрения в севообороте. Только в длительных опытах можно наблюдать изменения, происходящие в почве, определить оптимальное соотношение питательных веществ, дозы и уровни их применения под различные культуры, выявить эффективность систем удобрений в севообороте.
Органические и минеральные удобрения оказывают сильное влияние на почву и растения. По данным многочисленных опытов, проведенных исследователями разных регионов, они повышают урожайность культур на 40...50 % и более. В то же время эффективность удобрений зависит от многих факторов, среди которых особо выделяются погодные условия. Различные метеорологические условия по годам - главная причина неодинакового влияния удобрений на величину урожайности сельскохозяйственных культур (М.С Кулик, 1966). А.П. Федосеев (1985) считает, что эффективность удобрений в Нечерноземной зоне изменяется в зависимости от погодных условий на 25-60 %. С увеличением температуры воздуха от 10 до 25 С воз-
8 растает поглощение питательных веществ из почвы. Оптимальное ее значение находится в пределах 23-25С (В.Д. Панников, В.Г. Минеев, 1987). При невысоких температурах (8-10С), особенно пониженных (5-6С) поглощение элементов питания снижается (А.И. Коровин, 1972; К.П. Афендулов, А.И. Лантухова, 1973). Большую роль в питании растений имеют осадки. Как недостаток, так и их избыток отрицательно влияют на эффективность удобрений. Увеличение количества осадков за май-июль с 200 до 250 мм, а также их уменьшение от 200 до 100 мм снижают прибавки зерновых культур otNPK(AJI. Федосеев, 1978).
Экономические трудности, возникшие в сельском хозяйстве в 90-х годах прошлого столетия, сдерживают эффективное использование пахотных земель. В результате прекращения работ по известкованию, фосфорито-ванию почв, крайне низкого уровня применения минеральных и органических удобрений, снижается потенциал плодородия почв, который был создан в 1970...1990 гг. (А.С. Башков и др., 1999). В таких условиях растениеводство должно базироваться на принципах адаптивно-ландшафтного земледелия, с целью сохранения достигнутого уровня плодородия почв, а затем его повышения. Минеральные удобрения, несмотря на рекламирование всевозможных альтернативных систем земледелия, были, и будут оставаться в обозримом будущем одним из важных факторов повышения продуктивности полей. Главное в этом вопросе то, что необходимо найти пути их рационального, экологически безопасного и экономически эффективного применения с высоким уровнем окупаемости (В.И. Кирюшин, 1993).
Одни органические системы земледелия, по мнению В.И. Кирюшина (1993), не имеют достаточно научного обоснования. Они существуют в представлениях вследствие субъективных причин, особых убеждений, нередко религиозного характера. Эти системы не гарантируют экологическую безопасность продукции.
9 В современных условиях наиболее целесообразным и актуальным является комплексный подход к решению вопроса воспроизводства плодородия почв, увеличения урожайности сельскохозяйственных культур и повышения продуктивности севооборотов. Учитывая отсутствие достаточных финансовых и материальных средств, к разработке систем удобрений следует подходить с позиции энерго- и ресурсосбережения.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследований
В Северо-Восточном регионе НЗ РФ, куда входит Среднее Предура-лье, в том числе Удмуртская Республика, преобладают дерново-подзолистые почвы. Они характеризуются низким естественным плодородием. В Удмуртии, по данным ФГУП «Удмуртгипрозем», насчитывается 92,7 % пахотных почв, подверженных водной эрозии. Это объясняется сложностью рельефа (82 % пахотных земель расположено на склонах крутизной более 1, из них 58 % на склонах 1...30 и 24 % боле 3), высокой степенью распаханности сельхозугодий (79 %).
За последние годы в связи с прекращением работ по известкованию, фосфоритованию и низким уровнем применения органических и минеральных удобрений на пахотных землях наметился процесс деградации плодородия почв.
В этих условиях и при недостаточном финансировании агрохимических мероприятий по повышению плодородия почв актуальным является разработка ресурсосберегающих систем удобрений, отвечающих современным требованиям адаптивно-ландшафтного земледелия. Для этой цели наиболее приемлемы результаты многолетних исследований, проведённых на основе стационарного опыта, позволяющие разработать научно-обоснованные рекомендации рационального, экологически безопасного с высоким уровнем окупаемости применения удобрений.
Цель исследований.
Изучить влияние длительного применения органических и минеральных удобрений на изменение параметров плодородия дерново-подзолистой суглинистой почвы - мониторинг плодородия и продуктивность 8-польного зернотравянопаропропашного севооборота.
Задачи исследований. 1. Изучить влияние систем удобрений на поступление органического вещества в почву, его минерализацию и гумусное состояние.
Проследить изменения основных параметров плодородия почвы в динамике: до закладки опыта, к началу и концу 4-й ротации севооборота в зависимости от систем применения удобрений.
Выявить закономерности влияния минеральных, органических удобрений, известкования и микроэлементов на урожайность культур и продуктивность 4-й ротации севооборота.
Определить оптимальный уровень применения минеральных удобрений в севообороте с учетом фонов плодородия почвы.
Выявить влияние систем удобрений на химический состав продукции, вынос питательных веществ (N, Р2О5, К2О) урожаем культур севооборота и коэффициенты их использования из удобрений и почвы.
Разработать модель плодородия почвы в зависимости её окультуренности на разный уровень продуктивности севооборота.
Дать агрономическую, энергетическую, экономическую и агроэкологиче-скую оценку системам применения удобрений в севообороте.
Научная новизна. 1. Впервые в условиях Северо-Восточного региона НЗ РФ на дерново-подзолистой почве с разным плодородием изучены и выявлены закономерности влияния систем удобрений при длительном их применении (32 года) на показатели плодородия почвы, урожайность культур и продуктивность зернотравянопаропропашного севооборота.
В зависимости от удобренности почвы определена эффективность уровней применения минеральных удобрений и роль микроэлементов (Zn, Со, Си, В, Мо) в севообороте.
Установлены закономерности изменения коэффициентов использования питательных веществ из почвы в зависимости от систем удобрений севооборота.
4. Разработаны различные системы удобрений на заданную величину про
дуктивности севооборота.
5. Обоснованы системы удобрений с учетом их окупаемости, энергозатрат и
экономической эффективности.
Практическая значимость. На основании данных многолетних исследований определены и предложены оптимальные параметры плодородия почвы для уровня продуктивности севооборота с элементами биологизации (внесение навоза, соломы, выращивание клевера на двух полях), установлены соответствующие дозы и сочетания минеральных удобрений, что позволит снизить объемы и повысить окупаемость удобрений. При недостаточном содержании в почве микроэлементов (Zn, Со, Си, В, Мо) применение комплекса микроудобрений гарантирует достижение продуктивности севооборота на уровне 4,0 и более т з.е./га.
Разработанные системы удобрений на дерново-подзолистых почвах Северо-Восточного региона НЗ РФ обеспечивают получение урожайности в максимальных значениях: зерна озимой ржи - 4,72 (4,25...5,18), зеленой массы кукурузы - 43,6 (32,2 ...55,0), сена клевера лугового 1 г.п. - 6,78 (4,72...8,84), сена клевера лугового 2 г.п. -7,88 (6,70...9,06), зерна ячменя -4,84 (4,68...4,99) т/га. Предложена модель продуктивности севооборота с многовариантным использованием систем удобрений, позволяющая получать в 8-польном зернотравянопаропропашном севообороте в зависимости от возможностей с 2,5 до 4,1 и более т з.е./га в год. Результаты исследований могут быть использованы при определении периодичности известкования и применения органических удобрений в севообороте.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований использовались в разделах «Система применения удобрений», «Севообороты» и др. при выполнении хоздоговорных работ, заключенных с хозяйствами Удмуртской Республики: ОПХ «Уромское» (1998 г.), ОАО «Юськи»
13 (2000 г.), Опытное поле (2003 г.) и в «Модели адаптивно-ландшафтной системы земледелия ООО ОНТП «Первомайское» ГНУ УГНИИСХ (2005 г.), а также в работах «Методические рекомендации по оптимизации систем удобрений на почвах с разным уровнем окультуренности» (2004 г.), «Рекомендации по управлению режимом органического вещества и плодородия дерново-подзолистых почв Удмуртской Республики» (2005 г.) Материалы исследований используются в учебном процессе в ФГОУ ВПО «Иж.ГСХА» на агрономическом, экономическом и зооинженерном факультетах.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на региональной научно-практической конференции Евро-Северо-Востока (Пермь, 2001 г.), вузовской и межвузовской научно-практических конференциях (Ижевск, 2001, 2003, 2006 гг.), Международных научных конференциях (Москва, 2002, 2003 гг.), Всероссийской научно-практической конференции (Ижевск, 2004 г.), на заседаниях научно-методического совета ГНУ УГНИИСХ.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 10 научных работ, в том числе одна в рекомендованном ВАК издании для публикации работ диссертантов и 2 рекомендации.
Защищаемые положения. 1. Закономерности изменения агрохимических показателей почвы в зависимости от фонов и уровней минеральных удобрений при длительном их применении. 2. Параметры плодородия и системы применения удобрений для получения продуктивности севооборота в следующих размерах: до 2,5 т з.е./га; 2,6-3,0; 3,1-3,5; 3,6-4,0 и боле 4,0 т з.е./га. 3. Уровни коэффициентов использования элементов питания из удобрений и почвы в севообороте с элементами биологизации.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 255 стра-ницах компьютерного текста, содержит 49 таблиц, 16 рисунков, 21 приложений, состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству. Список литературы включает 249 наименований, в т.ч. 13 иностранных авторов.
Организация проведения исследований. Работа выполнена в ГНУ УГНИИСХ и на кафедре агрохимии и почвоведения ФГОУ ВПО «ИжГСХА» в период с 1995 по 2003 гг.
Полевые опыты проводились на опытном поле ГНУ УГНИИСХ в многолетнем стационаре отдела земледелия, агрохимии и почвоведения, заложенном в 1971-1972 гг. ныне профессором, доктором сельскохозяйственных наук А.С. Башковым и кандидатом сельскохозяйственных наук Г.П. Дзюи-ным. Исследования проведены при непосредственном участии автора с 1995 года согласно темплана научных исследований, разработанного на основе программы НИОКР РАСХН по выполнению заданий 1.Р.01. «Плодородие почв» (1995 - 2000 гг.) и 06. «Агрохимические технологии» (2001 - 2005 гг.). Номер государственной регистрации - 74031846; 01.82.0091916.
Опыт включен в реестр аттестатов длительных опытов с удобрениями Российской Федерации. Издание 1 под № 051 «Влияние систем удобрений на плодородие почвы и продуктивность севооборота при длительном их использовании». Агроконсалт, М., 2002, 240 с.
В разные годы в работе принимали участие научные сотрудники отдела УГНИИСХ Л.А. Белоусова, А.А. Долгих, В.А.Зедиярова A.M. Иванов, СВ. Ложкина, лаборанты исследователи - Н.Н. Маргасова, Г.Н. Поторочи-на, В.А. Рычков, сотрудники аналитической лаборатории - Н.К. Елатова, Г.Е. Ложкина и др., которым автор приносит глубокую признательность.
15 Считаю приятным долгом выразить искреннюю благодарность научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук, профессору ИжГСХА А.С. Башкову за руководство и методическую помощь в выполнении работы, заведующему отделом, кандидату сельскохозяйственных наук Г.П. Дзюину, заместителю директора по научной работе ГНУ УГНИИСХ, кандидату с.-х. наук, доценту А.В. Леднёву за содействие в проведении исследований, а также коллективу кафедры агрохимии и почвоведения ИжГСХА за помощь и поддержку при выполнении этой работы.
16 СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Дозы и способы применения органических удобрений
По данным некоторых авторов (Н.Н. Тарарико, 1989; С.С. Сдобников, И.Г. Мельцаев, 1998;) глубокая заделка торфонавозного компоста снижала темпы его минерализации по сравнению с обычной вспашкой и дисковой обработкой. При этом увеличивалось содержание гумусового вещества на 17 и 18 % соответственно, снижалась плотность почвы, повышалась общая пористость и влагообеспеченность, содержание подвижного фосфора, обменного калия и нитратного азота, величина рН почвенного раствора и степень насыщенности основаниями ППК почвы. Подобная закономерность отмечается и в других сообщениях (B.C. Куценко, 1974; Н.Н. Тарарико, В.Н. Гавриленко, 1985; С.С. Сдобников, В.П. Бабаков, 1987; С.С. Сдобников и др., 1988; С.С. Сдобников и др., 1989; Н.Н. Тарарико, Н.М. Цыганкова, 1991; В.Б. Хамуков, Н.Н. Евтушенко, 1996).
В севообороте органические удобрения в первую очередь вносят под те культуры, которые оплачивают их наиболее высокой прибавкой урожая, например, овощи, озимые зерновые, кормовые корнеплоды. На тяжелых и средних суглинках органические удобрения лучше вносить осенью под зяблевую вспашку. На песчаных и супесчаных почвах - весной под плуг на глубину пахотного слоя (А.С. Башков, Г.П. Дзюин, Л.А. Белоусова, 1976). Наиболее эффективна заделка органических удобрений на глубину 25-27 см (С.С. Сдобников, И.Г. Мельцаев, 1998; А.Г. Дзюин, А.А. Горчев, Г.П. Дзюин, 2001). Рациональные дозы органических удобрений: под пропашные 30-60, под зерновые - 25-30, овощные и корнеплоды - 40-60 т/га (В.Н. Захаров, 1978).
В увеличении урожайности культур важную роль играют органические удобрения. Ценность навоза состоит в том, что он содержит почти все макро- и микроэлементы, необходимые для растения. Эффективность его как удобрения повсеместно высокая. Он дает наибольшие прибавки урожая озимой ржи в Нечерноземной зоне на дерново-подзолистых почвах (А.А. Зиганшин, Л.Р. Шарифуллин, 1981). Многолетние опыты, проведенные в Пермской области, свидетельствуют о высокой эффективности органических удобрений.
Обобщив результаты многолетних опытов научных учреждений Пре-дуралья, М.П. Петухов и В.Н. Прокошев (1964) пришли к выводу, что на каждую тонну навоза за ротацию севооборота получено дополнительно 1ц к.ед.
Во многих опытах, проведенных в Нечерноземной зоне, так же, как и в зарубежных, отмечается равноценность действия органических и минеральных удобрений. Однако, применяя сравнительно большие дозы минеральных удобрений, нельзя получать устойчивые по годам высокие урожаи без внесения органических удобрений. При совместном их применении под сельскохозяйственные культуры эффективность повышается, что наблюдается не только на удобренных культурах, но и на всех культурах севооборота (Минеев В.Г. и др., 1986; Эффективное применение удобрений в Нечерноземной зоне, 1983; А.С. Башков, 2002).
В опытах, проведенных на Центральной опытной станции ВИУА (П.Я. Семенов и др., 1980), высокие дозы бесподстилочного навоза изменяли качество урожая кормовых культур. Содержание сухого вещества заметно снижалось. С возрастанием доз навоза в растениях кукурузы в фазу молоч-но-восковой спелости оно снижалось на 0,7-2,5 %. Только при внесении очень высоких доз навоза (3-5 дозы навоза) содержание сырого белка повы 25 шалось в кукурузе на 2,8 %, в вико-овсяной смеси - на 2,5% по сравнению с контролем (без удобрений).
Азот - основа жизни, так как он является обязательной и главной составной частью белков, в том числе и растительных. Азот играет ведущую роль в формировании урожая (В.Д. Панников, 1964). Д.Н. Прянишников упоминает высказывание Шульца о роли азота: «Если не говорить о воде, именно азот является самым могущественным двигателем в процессах развития роста и творчества природы. Его уловить, им овладеть - вот в чем задача, его сберечь - вот в чем ключ к экономике; подчинить себе его источник, бьющий с неистощимой энергией, - вот в чем тайна благосостояния» (Д.Н. Прянишников, 1953).
При длительном систематическом применении удобрений физические свойства почвы и её химический состав не остаются постоянными. В зависимости от набора культур, свойств почвы, доз минеральных и органических удобрений, мелиорирующих средств почвенное плодородие в той или иной степени улучшается (М.С. Жуков, Н.П. Грабовский, 1968; А.Я. Гетманец, Н.В. Гниненко и др., 1973; Л.С. Любарская, 1974).
Почва представляет собой среду, в которой происходит полный цикл превращения азота: азотфиксация, минерализация (аммонификация, нитрификация) и денитрификация. От интенсивности отдельных звеньев круговорота азота зависят общие процессы накопления азота в почвах. Сложилось мнение, чем богаче почва азотом, тем большим плодородием она обладает (Е.А. Андреева, Г.М. Щеглова, 1964; Е.А. Андреева, Г.М. Щеглова, 1966; В.Н. Кудеяров, 1989; и др.).
Климатические условия
По агроклиматическому районированию УГНИИСХ находится в южной половине республики. Климат - умеренно-континентальный с продолжительной холодной многоснежной зимой и коротким теплым летом. Арктический воздух, вторгаясь с севера, иногда приносит сильные морозы, достигающие 40С и ниже, а также частые ночные заморозки весной и осенью (Агроклиматические ресурсы Удмуртской АССР, 1974).
По многолетним данным отдела наблюдений Удмуртского ЦГМ, расположенной на территории УГНИИСХ в пос. Первомайский, среднегодовая температура воздуха в данной местности составляет + 2С , в том числе в январе (самый холодный месяц) минус 14,1, в июле (самый теплый месяц) -плюс 18,8С. Сумма температур выше 5 - 2365, выше 10 — 2069 , выше 15 - 1396 . Сумма отрицательных температур - 1527. Продолжительность вегетационного периода (с температурой воздуха выше 5С) составляет 166 дней и длится этот период с 20 апреля по 3 октября (Агроклиматический обзор за 1991 - 1992 сельскохозяйственный год ЦГМ, 1992).
Агроклиматический район имеет неустойчивый характер увлажнения. Нередко испарение превышает количество выпавших осадков, бывают засухи. В среднем за год выпадает 538 мм осадков. На теплое время (апрель - октябрь) их приходится 66 %. Гидротермический коэффициент (ГТК) за вегетационный период по среднемноголетним данным составляет 1,14.
Оптимальным сроком сева озимых культур в зоне является 20 - 25 августа. По средним многолетним данным сев яровых культур проводится в первой декаде мая. По годам даты сева значительно колеблются. Уборку озимых культур начинают в конце июля - в начале августа. Массовая уборка ранних зерновых культур наступает в конце второй декады августа.
Вероятность средних и интенсивных засух составляет до 20 %, но они, с учетом менее интенсивных, отмечаются значительно чаще. В целом, климатические условия являются благоприятными для возделывания выращиваемых в зоне сельскохозяйственных культур, хотя неблагоприятные явления погоды (грозы с выпадением града, ливни, заморозки, засухи, выпрева-ние и вымокание посевов озимых культур) существенно снижают их урожайность.
В годы исследований метеорологические условия характеризовались большими различиями (рис. 1 и 2, приложение Б и В). Вегетационный период в 1996 году был засушливым и умеренно теплым. Среднемесячные 1997 год характеризовался холодным и малоснежным декабрем, а также относительно прохладным вегетационным периодом. Осадков в мае-июне выпало значительно больше нормы (254 и 140 %).
В 1998 году вегетационный период отличался повышенной температурой. При этом осадков выпало меньше по сравнению со среднемноголетни-ми данными. Только с августа по октябрь их выпадало в пределах нормы.
Метеорологические условия зимы 1998 - 1999 гг. и вегетационного периода 1999 г. отличались от предыдущих лет. Они характеризовались мягкой, снежной зимой, с теплым за исключением мая и значительным увлажнением в весенне-летний период (май, июль, август).
В 2000 г. май выдался холодным, а июнь и июль были теплыми. Недостаточно выпало осадков в июле, но влажность почвы держалась в пределах нормы. Более-менее умеренные температурные условия сложились в период вегетации растений в 2001 году. В июле также выпало недостаточное количество осадков - всего 17,3 % нормы.
В 2002 г снова повторился холодный май, но вдобавок прохладным был и июнь, засушливый июль (31,1 % осадков). В результате чего отмечалось отставание в развитии растений и сроков их созревания.
2003 год ненамного отличался от предыдущего: также прохладный июнь и засушливый июль (осадков выпало 59 % к норме). Но много выпало осадков в мае - июне - 233 и 164 % нормы соответственно.
За период прохождения 4-й ротации севооборота в мае в 1999, 2000, 2002, а также в июне - 2001, 2002 и 2003 гг. была прохладная и холодная погода. Май месяц в 1996, 1998, 2001, 2003 гг., июнь месяц 1996, 1998, 2000 гг. выдались теплыми. Температурные условия в мае с многолетними показателями совпали только в 1997 г, а в июне - в 1997 и 1999 гг
Биологическая активность почвы
Плодородие почвы зависит от количества поступления органического вещества. Около 80...90 % его минерализуется до конечных продуктов, и лишь 10...20 % используется на образование гумуса (О.А. Берестецкий и др., 1984). В почве одновременно и постоянно идут процессы разложения органического вещества до простых веществ и синтеза из них сложных высокомолекулярных гумусовых соединений. Эти процессы связаны с жизнедеятельностью микроорганизмов. По их численности можно судить о биологической активности, трансформации поступающего в почву органического вещества. Особый интерес представляет влияние разных систем удобрений и их компонентов на развитие биологических процессов в почве длительного стационара.
Результаты микробиологических исследований в 3-й ротации севооборота (выполнены Л.А. Белоусовой и СВ. Ложкиной в 1988...1993 гг.) дают представление о том, как влияет внесение удобрений на биологическую активность почвы. Так, внесение извести увеличило численность бактерий, использующих органический и минеральный азот (рис. 3 и приложение Л), что связано с улучшением свойств почвы, устранением повышенной кислотности. Количество бактерий на МПА и КАА увеличилось соответственно на 4,0 и 13,8 млн./г абс. сух. почвы при НСРоз - 3,0 и 6,3 млн./г. В то же время численность актиномицетов и целлюлозоразлагающих бактерий не изменилась, а грибов - уменьшилась на 12,2 тыс./г абс. сух. почвы (НСР05 - 11,6 тыс./г).
Внесение навоза как на фоне без извести, так и с внесением извести усиливает аэрацию почвы, улучшает её структуру. Вследствие этого количество бактерий, использующих органический азот (на МПА), увеличилось на 6,4...7,3 млн./г абс. сух. почвы (НСР05 - 3,0 млн./г), бактерий олигонитрофи-лов (на КАА) - на 4,5...8,4 млн./г абс. сух. почвы (НСР05 - 6,3 млн./г). При этом количество актиномицетов, грибов и целлюлозоразлагающих микроорганизмов изменилось не существенно.
Как видно из приложения Л, известь сдерживала развитие грибной микрофлоры. Более высокое содержание грибов в контрольном варианте без удобрений указывает на наличие неблагоприятных условий для протекания микробиологических процессов в связи с низким содержанием органического вещества, ухудшением агрофизического и гидротермического режимов в почве, кислой реакцией среды.
Минеральные удобрения не оказали существенного влияния на микробиологическую активность почвы (табл. 6), но достоверно увеличили количество актиномицетов с повышением доз внесения удобрений (на 1,3 при НСРо5 - 1,2 млн./г абс. сух. почвы). Это можно объяснить возрастанием плодородия почвы при внесении удобрений, в результате чего создаются благоприятные условия для развития данного вида микроорганизмов (О.М. Па-ринкина, 1972), имеющих прочную связь с твёрдой фазой почвы (Ю.А. Худякова, Т.В. Аристовская, 1972).
Определение биологической активности почвы методом аппликаций -по степени разложения хлопчатобумажной ткани, также показало усиление микробиологической деятельности при внесении в почву извести и навоза (табл. 7). По годам условия складывались различные. При сухой погоде (2001-2002 гг.) разложение ткани сильно замедлялось. В условиях достаточного выпадения осадков (20045-2005 гг. - 5-я ротация) шли более активные процессы минерализации ткани.
Численность микроорганизмов под культурами севооборота (табл. 8) изменялась, прежде всего, в связи с разными условиями увлажнения почвы и температурного режима окружающей среды. Существенную роль оказывала система обработки почвы. Так, например, под картофелем почва периодически подвергалась междурядной обработке, тем самым повышалось аэрация почвы, что положительно влияло на процессы размножения микроорганизмов, особенно олигонитрофилов (на КАА). Это усиливало минерализацию органического вещества. Под клевером, наоборот, наблюдалось снижение их количества, т.к. эта культура значительно высушивает почву, она уплотняет ся, в ней уменьшается воздухоёмкость. В то же время количество грибов под картофелем резко уменьшалось, а под клевером 1 г.п. повышалось.
Влияние минеральных удобрений на урожайность культур севооборота в зависимости от фонов
При внесении 4-го уровня NPK в сочетании с одним из видов микроэлементов под соответствующую культуру урожайность озимой ржи-1, кукурузы, клевера 2 т.п., озимой ржи-6 и ячменя повышалась в сравнении с 4-м уровнем без микроудобрений, но прибавки оказались не существенными -0,21; 3,4; 0,12; 0,11 и 0,09 т/га соответственно.
Таким образом, на нулевом фоне наиболее высокая урожайность культур севооборота была получена при внесении четвертого уровня NPK под озимую рожь-1, кукурузу и ячмень (3,34...3,36; 33,4...33,9; 3,99...4,09 т/га соответственно), особенно в сочетании с цинком под рожь (3,55 т/га), кобальтом под кукурузу (36,8 т/га). Яровая пшеница и клевер лучше отзывались на внесение 3-го уровня NPK (1,76 и 5,54...6,99 т/га), озимая рожь после клевера 2 г.п. - на внесение 2-го уровня (4,07 т/га). Снижение дозы фосфора с 3 и 4 уровней до 2-го существенного влияния на величину урожайности культур не оказало.
Эффективность второго уровня NPK в сравнении с 3 и 4-м была достаточно высокой, уступающей по урожайности культур севооборота всего на величину ошибки опыта (кроме клевера 2 г.п.).
На нулевом и известкованном И2 фонах контрольные варианты по величине урожайности культур мало отличались между собой, что свидетельствует о достаточной однородности условий произрастания. Так, урожайность озимой ржи-1 изменялась в пределах (соответственно по фонам) -2,33...2,57, кукурузы - 25,0...25,4, яровой пшеницы - 1,05...0,94, клевера 1 г.п. - 4,12...4,06, клевера 2 г.п. - 4,72...5,19, озимой ржи-6 - 3,08...2,98, ячменя-2,48...2,51 т/га.
Известковый фон И2. На известкованном фоне парные сочетания удобрений также существенно повышали урожайность культур. Прибавки в пределах ошибки опыта получены всего в двух случаях: кукурузы и яровой пшеницы в варианте РК, как и было на нулевом фоне. По эффективности парные сочетания совпали с нулевым фоном по озимой ржи-1 и ячменю (NP), яровой пшенице (NK) и клеверу 1 г.п. (РК). Не совпали по кукурузе и по клеверу 2 г.п.
Уровни NPK по своей эффективности значительно отличались от показателей на предыдущем нулевом фоне. У яровой пшеницы и клевера 1 г.п. с возрастанием уровня внесения NPK урожайность не повышалась. У озимой ржи-1 она возрастала до 2-го уровня, клевера 2 г.п., кукурузы, и озимой ржи-6 - до 3-го, ячменя - до 4-го уровня.
На втором уровне NPK урожайность культур также была выше, чем на парных вариантах этого же уровня, кроме яровой пшеницы. Снижение дозы фосфора с 3-го на 2-й уровень (варианты 7 и 8) понизило урожайность культур в пределах ошибки опыта за исключением клевера 2 г.п. (снижение достоверное). На ячмене снижения не произошло. При уменьшении дозы фосфора с 4-го до 2-го уровня (варианты 9 и 10) урожайность снижалась у кукурузы и клевера 1 г.п., увеличивалась - озимой ржи-1, яровой пшеницы, клевера 2 г.п., озимой ржи-6 в пределах ошибки опыта.
От микроудобрений на 4-м уровне NPK урожайность повышалась у озимой ржи-1, (кукурузы не изменилась), яровой пшеницы, клевера 2 г.п., (озимой ржи-6 не изменилась), т.е. совпало с предыдущим фоном, кроме яровой пшеницы, которая здесь положительно реагировала на внесение меди и ячменя - отмечено снижение (также от внесения меди). Все изменения произошли в пределах ошибки опыта, кроме клевера 2 г.п., где отмечено существенное повышение урожайности.
Обобщая полученные данные по фону И можно отметить, что сравни-ваемые нулевой и известкованный И фоны по многим позициям имели сходство: по величине урожайности на контрольных вариантах, влиянию удобрений на урожайность в парных сочетаниях, эффективности 2-го уровня NPK в сравнении с парными сочетаниями этого же уровня, при снижении дозы фосфора с 3-го и 4-го уровней до 2-го, а также по эффективности микроудобрений. Но известкованный фон отличался от нулевого в основном по эффективности уровней применения NPK - они стали ниже. На озимой ржи-1 более эффективным был 2-й уровень NPK (3,53 т/га), против 4-го на нулевом фоне, на кукурузе - 3-й уровень (32,6 т/га), против 4-го, яровой пшенице - 1-й (1,53 т/га), против 3-го, клевере 2 г.п. - 1-й (5,62...6,72 т/га), против 3-го, озимой ржи-6 после клевера 2 г.п. - 3-й (4,45 т/га), против 2-го. Ячмень оставался на том же 4-м уровне (4,42 т/га). Причем урожайность на известкованном фоне существенно не уменьшалась у кукурузы и яровой пшеницы и несколько была выше у остальных культур. Таким образом, значимость 2-го уровня NPK на данном фоне значительно повысилась по сравнению с нулевым фоном.
Унавоженный фон Н . Эффективность минеральных удобрений на унавоженном фоне Н4 была высокой. По сравнению с вышерассмотренными фонами урожайность культур увеличивалась, прибавки урожаев сохранились довольно на высоком уровне. Однако кукуруза слабее отзывалась на внесение NPK, прибавки урожая в большинстве случаев составили 1,5...4,0, при НСРо5 - 4,25 т/га. Лишь внесение 3 уровня, 4-го с уменьшенной дозой фосфора (вариант 10) и 4-го с добавлением кобальта обеспечило получение достоверной прибавки урожая - 4,3; 4,5 и 8,5 т/га соответственно. Низкие прибавки урожаев были и у яровой пшеницы в вариантах с парным сочетанием удобрений - 0,14...0,19, при НСР05 - 0,22 т/га.
