Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Урожайность сельскохозяйственных культур при внесении вермикомпоста (обзор литературы) 7
1.1 Агрохимическая и биологическая характеристика вермикомпоста как органического удобрения 8
1.2 Влияние вермикомпоста на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур 13
Глава II. Условия и методы проведения исследований ...21
2.1 Почвенные и погодные условия 21
2.2 Методы проведения исследований 28
2.3 Агротехника гречихи и подсолнечника 29
ГЛАВА III. Плодородие почвы 32
3.1 Динамика влажности почвы 32
3.2 Динамика плотности почвы 40
3.3 Динамика содержания в почве подвижных форм питательных веществ 45
ГЛАВА IV. Продуктивность подсолнечника и гречихи 49
4.1 Фенологические наблюдения 49
4.2 Динамика роста растений 50
4.3 Прирост сухого вещества 51
4.4 Сохранность растений подсолнечника и гречихи к уборке 54
4.5 Фотосинтетическая деятельность посевов 56
4.6 Урожайность подсолнечника и гречихи 58
4.7 Энергетическая эффективность возделывания подсолнечника и гречихи 65
ГЛАВА V. Потребление растениями и баланс питательных веществ 68
5.1 Содержание общего азота, фосфора и калия в растениях подсолнечника и гречихи 68
5.2 Потребление азота, фосфора и калия растениями 74
5.3 Баланс азота, фосфора и калия в системе почва-растение-удобрение и коэффициент их использования 79
ГЛАВА VI. Качество урожая 87
6.1 Качество основной продукции подсолнечника и гречихи 87
6.2 Гречиха как источник лекарственного сырья 89
6.3 Влияние возрастающих доз вермикомпоста на медопродуктивность подсолнечника и гречихи 97
Выводы 101
Предложение производству 104
Список литературы...
- Влияние вермикомпоста на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур
- Методы проведения исследований
- Динамика плотности почвы
- Сохранность растений подсолнечника и гречихи к уборке
Введение к работе
Актуальность темы
В настоящее время продолжает оставаться актуальной проблема утилизации навоза, который, накапливаясь в огромных количествах вокруг животноводческих ферм, представляет реальную опасность загрязнения окружающей среды вредными газами, нитратным азотом, семенами сорных растений, патогенными микроорганизмами. Вместе с тем отходы животноводства при соответствующей подготовке являются ценным удобрением, использование которого обогащает почву гумусом, улучшит её агрофизические свойства частично, возвращает элементы питания, отчужденные с растительной продукцией. Одним из методов этой подготовки является вермикульти-вирование. Вермикультивирование - это разведение червей с целью получения биомассы - продукта переработки червями навоза и других органических отходов. Одна тонна органических отходов при переработке ее червями дает 600 кг органического удобрения и 100 кг биомассы червей, кроме того, биомасса червей содержит большое количество протеина. Она эффективна при выращивании рыбы, уток, кур, производстве яиц.
В настоящее время проблеме вермикультивирования как в теоретическом, так и в практическом плане уделяется большое внимание в США, Германии, Японии, Австралии и других странах. В последние годы развитие вермикультивирования поставило вопрос о разработках рекомендаций по применению вермикомпоста в сельском хозяйстве, в частности при выращивании сельскохозяйственных культур.
Цель исследований: установить эффективность вермикомпоста в качестве органического удобрения под гречиху и подсолнечник на чернозёме обыкновенном Окско-Донской равнины.
Задачи исследований:
выявить действие возрастающих доз вермикомпоста на содержание воды, минерального азота, подвижного фосфора, обменного калия и плотность почвы в слое 0-100 см;
установить закономерности действия возрастающих доз вермикомпоста на продуктивность гречихи и подсолнечника, оплату удобрения прибавками урожая, дать энергетическую оценку эффективности и различных доз удобрения;
определить вынос биологическим урожаем культур и баланс основных элементов минерального питания в системе почва-растение-удобрение;
изучить действие различных доз вермикомпоста на технологические качества семян, медопродуктивность гречихи и подсолнечника, а также накопление рутина в зелёной массе гречихи.
Научная новизна: Впервые установлено действие возрастающих доз вермикомпоста на основные агрохимические параметры чернозёма обыкновенного Правобережья Саратовской области, абсолютный и относительный вынос биологическим урожаем и баланс основных элементов минерального питания, величину и качество урожая семян и медопродуктивность подсолнечника и гречихи, а также накопление рутина в зелёной массе гречихи.
Практическая значимость работы. Разработаны рекомендации по использованию вермикомпоста в качестве органического удобрения при внесении осенью под основную обработку почвы, что обеспечивает формирование урожаев семян подсолнечника 1,08-1,32т, семян гречихи 1,51-1,91 т/га с высоким качеством. Рекомендации внедрены на площади 150 га в хозяйствах Балашовского района Саратовской области.
Положения, выносимые на защиту:
особенности действия возрастающих доз вермикомпоста на содержание и динамику подвижных форм основных элементов минерального питания в слое почвы 0-100 см;
закономерности формирования величины и качества урожая семян подсолнечника и гречихи при различных дозах вермикомпоста;
особенности формирования количественных показателей абсолютного и относительного выноса биологическим урожаем культур и баланса основных элементов минерального питания в системе почва-растение-удобрение при различных дозах вермикомпоста;
влияние различных доз вермикомпоста на медопродуктивность подсолнечника и гречихи, накопление рутина в зелёной массе гречихи.
Влияние вермикомпоста на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур
О влиянии вермикомпоста на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур свидетельствуют результаты многочисленных исследований полученных как за рубежом, так и в нашей стране (Васько, Венг-V рий, 1996). Внесение в почву вермикомпоста способствует оструктурирова-нию почвы, повышает ее биологическую и ферментативную активность, увеличивает содержание доступных элементов питания. Так, внесение в серую лесную почву северной лесостепи Украины вермикомпоста (3 т/га) и навоза (15 т/га) при выращивании томатов способствовало увеличению численности микроорганизмов, которые утилизируют минеральный азот. Коэффициент минерализации азота во всех вариантах применения вермикомпоста и навоза находился в пределах от 1,4 до 1,8, тогда как в варианте внесения одних минеральных удобрений он составил 2,58. Более низкий коэффициент указывает на сбалансированность в почве деструкционных и иммобилизационных процессов. Дальнейшими исследованиями (Вызова, 1978) установлено, что содержание свободноживущих азотфиксаторов возрастало при внесении вермикомпоста и превышало контрольное на 24...30%.
Численность микроорганизмов рода Нокардиа, участвующих в разложе нии гумусовых соединений, в вариантах применения вермикомпоста (3 т/га) была в 1,3 раза меньше по сравнению с контрольной. Однако при внесении 25 т/га навоза этот показатель был выше в 1,9 раза. Численность сапрофитных грибов в вариантах применения вермикомпоста была в 1,2...2 раза ниже, чем в других вариантах опыта.
Подобные результаты положительного влияния вермикомпоста на активность почвенной микрофлоры получены в полевых опытах, проводимых на дерново-подзолистой супесчаной почве опытного поля во Владимирской области. Численность целлюлозоразлагающих микроорганизмов, осуществляющих первую стадию гумификации органического вещества, возрастала в 1 - 2 раза. Степень разложения ткани в вариантах внесения вермикомпоста была в 2,1 раза выше контрольной. Последствие вермикомпоста на биологическую активность почвы более продолжительное, нежели навоза.
Четырехлетний опыт изучения влияния вермикомпоста (1,5-3 т/га) на микробиологическую активность черноземной почвы при выращивании кукурузы был проведен в Дебреценском аграрном университете под руководством профессора Хелмеци Бёлажа (Венгрия). По его результатам с применением вермикомпоста увеличилась численность наиболее важных физиологических групп микроорганизмов (общее количество бактерий, аммони фицирующих, нитрифицирующих, целлюлозоразлагающих). Наиболее заметное увеличение, за исключением нитрифицирующих бактерий, наблюдалось при внесении 3 т/га вермикомпоста.
С внесением вермикомпоста изменяется и ферментативная активность почвы, так как почвенные ферменты являются биологическими катализаторами превращений органического вещества почвы. Каждому виду ферментативной активности в почве соответствует определенный оптимум рН. Поскольку получаемый вермикомпост в большинстве случаев имеет рН в пределах от 6,8 до 7,2, то при его внесении создаются благоприятные условия для развития уреазы, протеазы, дегидрогеназы, полифенолоксидазы и катала-зы, оптимальная активность которых наступает при рН от 6,3 до 7,2.
В опытах, которые проводились в 1989-1991 гг. в производственных условиях колхоза «Радянська Украина» Богородченского района Ивано-Франковской области, изучалось влияние вермикомпоста на урожайность льна-долгунца. Опыты закладывали на дерново-среднеподзолистой пылева-то-супесчаной, поверхностно оголённой почве. Исходя из агрономических показателей почвы и биологических требований льна-долгунца к режиму питания, эффективность вермикомпоста определяли в сравнении с внесением сухих минеральных и жидких комплексных удобрений в оптимальных дозах по питательным элементам. Наиболее эффективной оказалась доза вермикомпоста 5 т/га. Способ внесения - поверхностный, под предпосевную культивацию. По сравнению с контрольным вариантом (без удобрений), прибавка урожая льносоломы составила 16,1 ц/га, а по сравнению с применением минеральных удобрений - 6,7...7,8 ц/га. Качество ее улучшилось на 0,25...0,5 номера. Урожайность семян была выше по сравнению с контрольной на 1,2 ц/га, а на участках с внесением минеральных удобрений - на 0,4...0,7 ц/га.
Методы проведения исследований
Агротехника гречихи и подсолнечника была общепринятой и не являлась объектом исследований. Предшественник гречихи - кормовая смесь (овес +горох), убранная на сено.
Вся система обработки почвы была направлена на создание оптимальных условий для посева и развития растений гречихи, накопления и сохранения влаги в почве, на борьбу с сорняками, повышения уровня плодородия с учётом почвенно- климатических условий.
После уборки предшествующей культуры было проведено лущение стерни на глубину 6-8 см. Повторное лущение провели через 10-12 дней при появлении розеток сорняков для подрезания их корневой системы на глубину 10-12 см. Лущение проводили лущильником ЛДГ-15 в агрегате с трактором ДТ-75М. Вермикомпост вносили по делянкам вручную вразброс под зяблевую вспашку почвы, которую проводили после 15-20 дней с последнего лущения стерни на глубину 25-27 см, плугом ПЛП-6-36 в агрегате с трактором К-701.
Ранней весной проводили покровное боронование в два следа. Этот приём способствовал разрыхлению поверхности почвы до мелкокомковатого состояния, выравниванию поверхности поля и замедлению процесса испарения влаги. Ранневесеннее закрытие влаги с одновременным выравниванием поверхности поля проводили боронами БЗСС-1, агрегируемые со сцепками СГ-21 в агрегате е трактором ДТ-75М.
При достижении физической спелости почвы провели первую культивацию на глубину 10-12 см с одновременным боронованием. Культивацию проводили поперек направления вспашки, повторную культивацию проводили поперек предыдущей на глубину 6 см. Культиватор КПС-4 в агрегате с трактором МТЗ-80.
Посев в лучшие агротехнические сроки - одно из решающих условий получения высокого урожая гречихи. Сев гречихи проводили 15-20 мая при прогревании почвы с одновременным прикатыванием поверхности почвы. Сев проводили рядовыми сеялками СЗ-3,6 на глубину 6 - 7 см в агрегате с трактором МТЗ-80. Гречиху сеяли сплошным рядовым способом (узкорядья) с нормой высева 110 кг/га, сорт Богатырь. После посева для достижения наилучшего контакта почвы с семенами и большего притока влаги из низших слоев почвы посевы прикатали жатками ЗКВГ-1,4. Уборку урожая проводили в фазу полной спелости 70-75 зерна гречихи, к косовице приступали после дозревания зерна и подсыхания листостеблей через 7 дней. Скашивание в валки проводили катками ЖВН-6. Подбор и обмолот валков проводили транспортерными подборщиками ППТ-З-А в агрегате с комбайном СК-5.
Агротехника подсолнечника. Предшественник - кукуруза на силос, вслед за уборкой которой провели боронование поля тяжёлыми боронами БТ-10 в два следа для лучшего измельчения пожнивных остатков, затем вспашку на глубину 25-27 см. Под зябь вносили вермикомпост. Зимой применялось снегозадержание. Весной, при достижении физической спелости почвы, провели покровное боронование в два следа. Перед посевом поле культивировали на глубину заделки семян. Сеяли рядовым способом сеялкой СПЧ-6 с междурядьями 70 см нормой высева 10 кг/га. Высевали районированный сорт ВНИРІМК 8883. После сева опытные делянки прикатывали кольчатыми катками. Для борьбы с сорняками проводили довсходовое боронование в один след. В фазу 3-4 листьев проводили обработку междурядий. Уборку проводили СК-5 + ПСП-1,5 м.
В зоне проведения исследований фактором, ограничивающим урожайность культур, чаще всего является недостаток влаги. Известно, что растения при применении удобрений более экономно расходуют влагу на создание единицы урожая. Коэффициент транспирации при этом снижается на 15-20 процентов (Панников, Минеев. 1987). Для районов с недостаточным увлажнением, суховеями этот вопрос приобретает особую остроту. Поэтому мы изучили действие вермикомпоста на динамику влажности почвы под посевами гречихи и подсолнечника, которое было приурочено к основным фазам вегетации: всходам, цветению и созреванию. Согласно полученным данным (табл. 3.1.1, 3.1.2), влажность почвы в фазу всходов на вариантах под подсолнечником и гречихой практически не меняется. В фазу цветения на обеих изученных культурах можно установить некоторое малоощутимое увеличение запасов почвенной влаги в пользу удобренных вариантов. При этом различия содержания почвенной влаги в метровом слое почвы составляют: по подсолнечнику от 2,8 до 9,6 мм, по гречихе от 1,2 до 7,5 мм. Это свидетельствует о тенденции к более экономному расходу влаги растениями на удобренных вариантах в первую фазу своего развития. В дальнейшем ко времени созревания запасы влаги в изученном метровом слое почвы оказались несколько выше на контроле. Это вполне естественно, так как растения, выращенные на удобренных вариантах, развили большую вегетативную массу, что привело к более полному и рациональному использованию влаги, чем на контроле. Это можно установить при анализе итоговых данных, которые приведены в нижней части вышеуказанных таблиц.
Динамика плотности почвы
Для нормального роста и развития растений, помимо запасов воды и воздуха в почве, необходимо оптимальное содержание усвояемых форм питательных веществ. Применение богатого органическим веществом верми-компоста - это одно из эффективных средств увеличения запасов питательных веществ в почве. Удобрения вносили осенью под зябь. Поэтому возникает необходимость изучения содержания подвижных форм питательных веществ не только в пахотном слое, но и по всей глубине проникновения корневой системы подсолнечника и гречихи. Данные анализов приводятся в таблицах 3.3.1-3.3.3. Для удобства анализа все данные сведены к двум слоям: пахотному (0-20 см) и корнеобитаемому (0-100 см).
Первоначальные наблюдения (в фазу всходов) над динамикой нитратного азота в почве показали, что как в слое 0-20 см, так и в метровом слое почвы наблюдается заметное повышение содержания этого элемента, которое хорошо коррелирует с дозой внесенного удобрения. В пахотном слое увеличение содержания минерального азота более ощутимо, чем в метровой толще.
Ко второму сроку наблюдений (цветение), когда растения предъявляют повышенные требования к азотному питанию, содержание нитратного азота на контроле без удобрения достигло минимальной величины, на удобренных вариантах - заметно снизилось. Ко времени созревания растений можно было установить дальнейшее снижение содержания нитратного азота в почве, особенно в верхнем двадцатисантиметровом слое. В этом слое содержание нитратного азота за период вегетации растений как под подсолнечником, так и под гречихой снизились в 2 и более раз. В слое 0-100 см их содержание также уменьшилось в 2-3 раза. Характерно, что на вариантах с дозой вермикомпоста 4,5 и 6 т/га содержание нитратного азота к концу вегетации превосходило его содержание в неудобренной почве. Это свидетельствует в пользу возможного последействия азота удобрения на следующий год.
По иному протекает динамика содержания в почве подвижного фосфора. В начальный срок проведения наблюдений следует вновь отметить, что пахотный слой более богат и этим элементом питания, чем весь корнеоби-таемый слой. По мере увеличения дозы вермикомпоста можно установить нарастание обеспеченности изучаемых слоев подвижным фосфором. В особенности отчётливо это прослеживается на вариантах с самыми высокими дозами удобрения.
Известно, что растения потребляют и выносят из почвы с урожаем значительно меньше фосфора, чем азота, в особенности в начальные фазы развития. Поэтому в последующие сроки развития гречихи не произошло существенного содержания запасов подвижного фосфора в почве по вариантам опыта против первоначально установленного во время всходов. На подсолнечнике наблюдается даже увеличение содержания подвижного фосфора ко времени созревания. Обусловлено это тем, что вследствие слабой потребности подсолнечника в дополнительном фосфорном питании на почвах с повышенным содержанием подвижного фосфора темпы восстановления со держания в почве подвижного фосфора выше темпов его потребления расте ниями. Основной вывод по динамике в почве подвижного фосфора сводится к тому, что его запасы, созданные внесением с осени удобрения, не исчерпы ваются в первый год, а сохраняются практически на первоначальном уровне, что дает основание утверждать о возможном последействии вермикомпоста на последующих культурах. Обеспеченность растений обменным калием в течение всей вегетации находилась на высоком уровне (табл. 3.3.3). Положи тельное воздействие вермикомпоста на динамику обменного калия отмечено при его внесении в дозах 4,5 и 6 т/га.
При внесении удобрений, особенно тех элементов питания, в которых испытывается недостаток, растение реагирует на это не только повышением урожая, но и увеличением всей вегетативной массы. Внешним проявлением реакции на улучшение условий питания является рост растений в высоту и прирост сухого вещества.
В наших опытах проводилось изучение динамики роста растений подсолнечника и гречихи путем промера высоты растений на всех вариантах опыта, приуроченного к фазам всходов, цветения и созревания (табл.4.2.1). Вермикомпост положительно действовал на рост и развитие растений. Анализируя полученные данные, можно установить, что на контроле растения были ниже, чем на удобренных вариантах. Особенно значительно влияют на рост растений дозы вермикомпоста 4,5 и 6,0 т/га. Здесь высота растений даже в первоначальные фазы развития была выше, чем на контроле: на подсолнечнике на 27,5-47,5%, а на гречихе на 32,1-54,7%. Еще более эффективно действует удобрение ко времени цветения и в последующем при созревании. Особенно заметно это в фазу цветения, когда высота растений на оптимальных вариантах подсолнечника на 20-28 см и на гречихе 28-53 см была выше, чем на контроле. В последующем установленные различия в росте растений в высоту сохраняются до конца вегетации.
Сохранность растений подсолнечника и гречихи к уборке
Изучение динамики потребления питательных элементов растениями в течение вегетации в зависимости от применяемых удобрений в конкретных почвенно - климатических условиях является актуальной задачей. Полученные данные важны для диагностики питания растений и расчёте доз удобрений на запланированный урожай.
Проведённые нами исследования показали, что потребление питательных элементов опытными культурами происходит согласно закономерности, состоящей в постепенном убывании от начала вегетации к её концу относительного содержания их в целом растении и одновременном нарастании абсолютного накопления по мере прохождения фенофаз вегетации. Но каждый элемент имеет свою специфику.
В среднем за три года на варианте без удобрения в фазу полных всходов в биомассе подсолнечника найдено 3,2% азота. По мере возрастания доз вермикомпоста концентрация азота повышалась до 3,31 - 3,56% (табл. 5.1.1).
В фазу цветения на варианте без удобрения концентрация азота в биомассе уменьшилась до 2,01, а при созревании маслосемян до 1,63%. Удобренные варианты характеризовались повышенной концентрацией азота, особенно заметно это проявлялось при внесении вермикомпоста в дозах 4,5 и 6,0 т/га.
В фазу полной спелости изучено распределение азота по различным органам растений. Установлено, что этот элемент особенно сильно концентрируется в семенах. Корзинки с семенами накапливают его несколько меньше, за ними следуют листья и меньше всего содержат азота стебли. Содержание азота в семенах неудобренных растений составило 2,95%, в корзинках с семенами - 2,16%), в листьях - 1,63%, в стеблях - 0,39%. Все дозы вермикомпоста оказали положительное влияние на накопление азота в семе нах и вегетативной массе подсолнечника. На оптимальных вариантах концентрация этого элемента увеличивалась в 1,2 - 1,8 раза. Содержание азота в семенах при внесении вермикомпоста в дозах 3 - 4,5 т/га достигло 3,51%, а при использовании 6 т/га - 3,75%.
Динамика азота в растениях гречихи была однотипной. На варианте без применения удобрений при появлении полных всходов растения содержали 3,49% азота, во время цветения - 1,38% и при созревании 1%. Семена накапливали этого элемента в 3,5 раза больше, нежели солома (табл. 5.1.2).
Содержание азота в семенах неудобренных растений составило 1,92%, при внесении вермикомпоста в дозах 1,5-3,0 т/га - 2,12 - 2,15%, а при более высоких дозах удобрения - 2,23 - 2,25%.
Относительное содержание фосфора в растениях подсолнечника изменялось аналогично азоту. На неудобренных посевах в фазу полных всходов в целых растениях концентрация фосфора составила 0,89%), а в цветение и со зревание она снизилась до 0,62 - 0,51%. Больше всего фосфора накапливают семена - в них его количество в среднем за три года на контрольном варианте составило 1,33%. Корзинки с семенами имели 0,72%, листья 0,52% и стебли 0,15%. Влияние вермикомпоста на концентрацию фосфора было менее ощутимым, нежели азота - заметное накопление фосфора отмечено только в самых молодых растениях. Тенденция к повышенному накоплению фосфора в маслосеменах установлена при внесении вермикомпоста в дозах 1,5 — 4,5 т/га (табл. 5.1.3).
