Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор .8
1.1. Особенности трансформации азота в почвах агроэкосистем .8
1.2. Анализ азотного состояния почв Оренбургской области .15
1.3. Использование электричества в сельскохозяйственной практике выращивания культур 19
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования 24
2.1. Условия и методика проведения опытов .25
2.2. Методы исследования 28
2.3. Метеорологические условия в годы проведения экспериментов 30
ГЛАВА 3. Изменение состояния почвенной биоты в исследуемых вариантах .35
3.1. Микробиологическая активность почв и состав мезофауны в опытах на поливных землях 37
3.2. Влияние электроразрядного удобрителя на микробиологическую активность в опытах на богаре 50
ГЛАВА 4. Влияние электроразрядного удобрителя на агроэкосистемы овощного типа в условиях полива 62
4.1. Агрофизические параметры почв .63
4.2. Агрохимические параметры почв .67
4.3. Биометрические показатели и продуктивность перца сладкого 69
ГЛАВА 5. Влияние электроразрядного удобрителя на агроэкосистемы зернового типа в условиях богары 74
5.1. Агрофизические показатели почв в зависимости от изучаемых вариантов .74
5.2. Агрохимические показатели почв в зависимости от изучаемых вариантов .77
5.3. Урожайность и качество зерна пшеницы .82
Выводы 90
Список литературы
- Анализ азотного состояния почв Оренбургской области
- Метеорологические условия в годы проведения экспериментов
- Влияние электроразрядного удобрителя на микробиологическую активность в опытах на богаре
- Агрохимические параметры почв
Введение к работе
Актуальность. Качество существования агроэкосистем во многом зависит от биоценотического комплекса, формирующего свойства почв. Многообразие групп и видов почвенных организмов, их функциональная связь обеспечивают хорошую структурность почв, плодородие и доступность питательных веществ. Почвенно-биотическое сообщество влияет на общую биопродуктивность и является основой экологической устойчивости агроэкосистем. Формирующееся видовое ядро сообщества в агроэкосистемах влияет на степень доступности элементов питания, что особенно важно для соединений азота, оказывающих ключевое влияние на продуктивность сельскохозяйственных культур. В зоне Южного Урала, где наблюдается дефицит влагообеспеченности, особой проблемой является дефицит азота. В частности, агрохимический мониторинг почв показывает, что более 90 % почв Оренбургской области имеют низкую обеспеченность легкогидролизуемым азотом (Ряховский А.В. и др., 2008). Применение традиционных минеральных азотных удобрений для условий Южного Приуралья не всегда дает ожидаемый эффект, часто из-за отсутствия стабильных условий температуры и влагообеспе-ченности почв азот не закрепляется в почвенно-поглощающем комплексе и не дает ожидаемой прибавки урожайности.
Все вышеперечисленное требует разработки биологизированных способов поддержания и сохранения почвенного плодородия, при этом недопустимо снижение продуктивности культурных растений. Нами положено начало по разработке технологии пополнения почвенного фонда азотными соединениями с помощью обработки почв электроразрядным удобрителем, создающим высоковольтный разряд по аналогии с разрядом молнии.
Такой подход несет в себе не только экологическую функциональность, но и практическую значимость, поскольку работает на повышение продуктивности как почвенной биоты, так и непосредственно растений.
Степень разработанности темы.
Изучением условий существования почвенно-биотического комплекса в аг-
роценозах занимались Д.В.Звягинцев (1987), М.М.Алейникова (1969),
С.Ю.Миронов (2006), О.А.Кутовая (2012), A.D.Pokarzhevskii et al. (2003), P.Saetre,
J.M. Stark (2005) и др.
Проблемами синтеза азотных соединений непосредственно в агроценозе занимались исследователи Т.Б.Трофимова и др. (патент SU 740173), Л.А. Юткин (1961), П.А. Вертинский (патент РФ № 1428225), Don L. Brunton et al. (патент US 3623265 A) и др. Однако данные работы направлены не столько на получение азотных соединений из воздуха, сколько на извлечение их из почвы посредством прямого воздействия электрическими разрядами, при этом отсутствуют данные по агроэкологической оценке их влияния на агроценозы.
Представленная нами работа направлена на комплексную оценку влияния электроразрядного удобрителя на агробиоценоз с точки зрения экологического подхода.
Цель диссертационной работы: оценить изменение экологического состояния агроценозов при использовании электроразрядного удобрителя.
Задачи исследования:
1.Дать оценку работы зоомикробиального комплекса почвы при воздействии электроразрядного удобрителя.
2.Провести экологическую оценку физических свойств почв при воздействии электроразрядным удобрителем.
3.Определить влияние электроразрядного удобрителя на азотное состояние почв в агроценозах овощного типа на поливе.
4.Изучить особенности влияния электроразрядного удобрителя на азотное состояние почв в агроценозах зернового типа в условиях богары.
5.Оценить влияние применения электроудобрителя на продуктивность культурных растений и качество продукции.
Научная новизна:
впервые предложено использовать электроразрядный удобритель для пополнения агроценозов азотными соединениями напрямую, без посредников в производстве азотных удобрений,
показано, что почвенно-биотический комплекс не испытывает стресса при использовании электрического разряда посредством электроудобрителя,
- установлено, что электроразрядный удобритель способствует фиксации
азота за счет активизации работы определенных групп бактерий,
- представлены данные о морфометрических и продукционных процессах в
агроэкосистемах при воздействии электроразрядным удобрителем.
Практическая значимость работы. Предложен и испытан в производственных условиях инновационный агрегат по обогащению почв азотом. Полученные данные позволят разработать энергосберегающую технологию пополнения азотного фонда почв, направленную на стабилизацию функционирования и повышение продуктивности агроэкосистем.
Методология и методы диссертационного исследования. В работе использованы традиционные методологические подходы по оценке агрофизических, агрохимических и микробиологических параметров почв, оценке состояния растительных объектов. Все эксперименты и лабораторные и полевые выполнялись в повторностях, полученный материал обрабатывали с использованием методов статистического анализа.
Положения, выносимые на защиту:
-
С помощью электроразрядного удобрителя собственной конструкции возможно пополнение азотного фонда почв за счет окисления атмосферного азота кислородом и улучшение средоформирования в биогеоценозе.
-
За счет действия электроудобрителя происходит повышение продукционных процессов в агроценозе
-
Окисленный в приземном слое под воздействием высоковольтного разряда азот воздуха оптимизирует среду обитания сообществ почвенных организмов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на XI Международной научно-практической конференции «Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики» (г.Тольятти, 2014); XII Российской ярмарке инновационных проектов «Российским инновациям – российский капитал» (г.Нижний Новгород, 2014); Международном форуме «Крым Hi-Tech – 2014» (г.Севастополь, 2014); II этапе Всероссийского конкурса на лучшую научно-исследовательскую работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых (г.Киров, 2015); Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в адаптивно-ландшафтном земледелии» (г.Суздаль, 2015); в рамках работы Московской международной экологической школы «MOSES-2015», Всероссийской междисциплинарной молодежной научной конференции с международным участием «V информационная школа молодого ученого» (г.Екатеринбург, 2015).
Соискатель является победителем Всероссийского инновационного конкурса «УМНИК-2014» с темой НИОКР «Разработка агрегата для альтернативного обогащения почв азотом в агробиоценозах», победителем II этапа Всероссийского конкурса на лучшую научно-исследовательскую работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых (г.Киров, 2016).
Получен патент на изобретение №2572301 «Электроразрядный удобритель», зарегистрировано в Государственном реестре изобретений РФ 7 декабря 2015 г.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 4 в рецензируемых журналах, входящих в список ВАК РФ.
Анализ азотного состояния почв Оренбургской области
Другие исследователи выводят на первый план биологический круговорот, связанный с работой почвенно-биотического комплекса. Если абиогенные процессы позволяют фиксировать около 35 мг/м2 азота в год, то на биологическую фиксацию приходится от 140 до 700 мг/м2 [2]. Ключевое значение в трансформации азота имеет работа микробиологического комплекса почвы. В частности, клубеньковые бактерии обеспечивают от 30 до 70% потребности растений в азоте. Например, многолетняя практика применения ризоторфина показывает, что он повышает урожай зерна сои на 2— 5 ц/га, гороха на 1—2 ц/га, сена люцерны и клевера на 5—8 ц/га. При этом содержание белка в урожае повышается на 2—3%. [51].
К настоящему времени рядом ученых установлено, что многие свободноживущие бактерии – представители более 30 видов – способны фиксировать молекулярный азот [45, 48, 125].
Большое значение в фиксации азота имеет семейство Azotobacteriaceae (бактерия Azotobacter chroococcum, открытая М. Бейеринком (1995)[90]. Все виды азотобактера аэробы. В качестве источника азота могут ассимилировать соли аммония, нитриты, нитраты и аминокислоты. При отсутствии связанных форм азота фиксируют молекулярный азот. Небольшие дозы азотосодержащих соединений не депрессируют фиксацию азота, а иногда даже стимулируют ее. Увеличение дозировки связанного азота в среде полностью подавляет усвоение молекулярного азота. Энергия усвоения азота у отдельных культур азотобактера колеблется в широком диапазоне. Активные культуры связывают 15-20 мг азота на 1 г потребленного органического вещества.
Наиболее изученными являются роды сапротрофных азотфиксаторов: Azotobacter, Aerobacter, Beijerinckia, Mycobacterium, Methylobacieria, Apirillum, Bacillus, Enterobacter, Klebsiella, Rhodopseudomonas, Pseudomonas, Clostridium, Mechanobacterium и др. Особое значение среди азотфиксаторов имеют свободноживущие и эпифитные синезеленые водоросли (цианобактерии) [12].
По данным исследователей Емцева В.Т. и Мишустина Е.Н. (2005), для азотфиксаторов наиболее характерны высокоплодородные, достаточно влажные почвы с нейтральной или близкой к ней реакцией среды. При дефиците увлажнения большинство клеток этой группы микроорганизмов отмирают. Так, отмечено, что в благоприятных по плодородию для азотофиксаторов почвах (черноземах, каштановых, сероземных почвах) значительные количества азотфиксирующих микроорганизмов обнаруживаются практически только в весенний период. Летнее иссушение почвы не дает активно развиваться консорциям этих микроорганизмов, оставляя лишь немногочисленные их зародыши [45]. Соответственно, в засушливых условиях Оренбургского Предуралья пик активности азотфиксаторов приходится на весеннее время, когда в почвах ещё содержится достаточное количество влаги, в летние же месяцы азотфиксация замедляется или практически прекращается из-за иссушения верхних почвенных горизонтов.
Считается, что большинство свободноживущих азотфиксаторов дают незначительные количества азота, однако, в биогеоценозе в совокупности они могут обеспечивать поступление 5—10 кг/га азота в год [70, 83].
Особое внимание уделяется изучению микроорганизмов, относящихся к ассоциативным азотфиксаторам, или ризосферным микроорганизмам, а также применению биопрепаратов на их основе [125, 119, 20, 53, 56]. В частности, в монографии М.М.Умарова (1986) отмечается, что благодаря ассоциативной азотфиксации в фитоплан злаковых культур в умеренном климате может поступать 30-40 кг/га азота за вегетационный период [125].
Для микроорганизмов, осуществляющих симбиотическую фиксацию, источником энергии являются клетки высших растений, а фиксация азота требует много энергии: на 1 кг азота до 25 г углеводов. Вследствие этого, по мнению Дельвич, симбиотическая фиксация является более продуктивной по сравнению с несимбиотической, при этом выход азота иногда достигает до 350 кг/га в год [40]. Огромную роль, по мнению исследователей Ф.В. Турчина (1972), Е.Н. Мишустина и др. (1989), в обеспечении растений минеральными формами азота играет деятельность почвенных микроорганизмов, минерализующих органические вещества почвы, т. е. переводящих наиболее лабильные азотсодержащие вещества гумуса в минеральные соединения азота, потребляемые растениями. В целом, современные представления ученых микробиологов о процессах минерализации можно свести к двум этапам: - аммонификация, когда микроорганизмы почвы образуют из азотсодержащих веществ гумуса аммонийные соли, используя энергию окисления, при этом образующийся аммиак вступает в реакцию с кислотами (угольной, органическими) и образует соли аммония; - нитрификация — процесс образования из аммонийных солей нитритов (NО2-) и нитратов (NО3-).
Интенсивность аммонификации зависит от соотношения в почве углерода и азота – чем оно выше, тем выше эффективность аммонификации [48]. Нитрификация происходит лишь при наличии аммония, степень обеспечения которым определяет ее интенсивность [77]. Кроме того, процессы нитрификации сильно зависят от погодно-климатических условий [86]. Так как нитрификация происходит в верхнем горизонте почв (процесс идет с участием кислорода), увеличение сухости почвы снижает ее интенсивность. В черноземных почвах довольно высока активность аммонифицирующих и нитрифицирующих организмов при преобладании бацилл и актиномицетов, что приводит к быстрой минерализации гумуса [45].
Метеорологические условия в годы проведения экспериментов
Определение содержания щелочногидролизуемого азота проводили по Корнфидлу, калия и фосфора – по технологии ЦИНАО в углеаммонийной вытяжке из почв по Мачигину (ОСТ 10 256-2000). Содержание органического вещества определяли методом прокаливания (Прожорина Т.И., Затулей Е.Д., 2008) Величину pH измеряли в водной вытяжке почв по ГОСТ 26483-85. Для определения основных показателей качества зерновой продукции использовались методики, характеризующие качество зерна: натурный вес определяли по ГОСТ 10840-64; количество и качество клейковины согласно ГОСТ Р 54478-2011; стекловидность зерна пшеницы определяли по ГОСТ 10987-76 с помощью диафаноскопа, количество протеина оценивали титриметрическим методом по Кьельдалю (ГОСТ 10846-91)
Определение нитратов в плодах перца проводилось ионометрическим методом согласно ГОСТ 29270-95. Полевые опыты проводили, основываясь на рекомендациях Доспехова Б.А. (1979).
Определение общей биологической активности почв проводили методом «аппликаций» (определение целлюлозоразлагающей активности) (Мишустин, Петрова, 1991). Опыты закладывали два раза: между обработкой и посевом (май) и в августе, срок экспозиции – 40 – 45 дней. Биологическую активность почвы определяли по интенсивности разложения полотна в процентах от его первоначальной площади и оценивали по предложенной Д.Г.Звягинцевым (1980) шкале: очень слабая – менее 10%; слабая 10 – 30%; средняя 30 – 50%; сильная 50 – 80%; очень сильная – более 80%. Протеолитическую активность определяли с помощью хроматографического метода учета продуктов жизнедеятельности микроорганизмов в почве. (Мишустин, Петрова, 1991).
Изучение микробиологической активности почвы проводили методом посева почвенной суспензии на плотные питательные среды – мясопептонный агар, крахмало-аммиачный агар, среда Эшби в 3-х кратной повторности для каждого варианта по методикам. (Звягинцев и др., 1980). На основании полученных данных рассчитывали коэффициент минерализации Мишустина посредством отношения численности микроорганизмов, учтенных посевом на КАА, к численности микроорганизмов, учтенных на МПА. Подготовка и обработка почвы для микробиологического анализа проводилась по ГОСТ 17.4.4.02-84. Посев микроорганизмов производился по МУ 2293-81. Родовое определение групп почвенных микроорганизмов проводили с помощью определителя Берджи (1997).
Изучение и определение почвенных беспозвоночных проводили методом прямого ручного разбора проб (Гиляров, 1965). Для обработки данных по численности почвенных беспозвоночных использовали индекс Макинтоша.
Первичный материал обрабатывался вариационно-статистическими методами по Б.А.Доспехову (1972) с использование программы Statistica 6.0 и Microsoft Excel. Для сравнения результатов, полученных с экспериметальных делянок, производили дисперсионный анализ данных с определением НСР05. Для средних арифметических значений определялась ошибка (М±m). Для связей между значениями использовался корреляционный анализ, в котором r 30 – слабая корреляция, r = 0,31 – 0,70 – средняя, r 70 – сильная корреляция признаков.
Климат Оренбургской области резко континентальный, лето жаркое, сопровождается суховеями, зима с устойчивым снежным покровом, холодная, колебание температур в течение года достигает 850С. Продолжительность вегетационного периода составляет 180 дней. Особенность климата региона – засушливость, выпадающие осадки теплого периода не успевают просачиваться в почву из-за быстрого испарения под воздействием высоких температур воздуха. Рисунок 2. Среднемесячная температура воздуха в 2013 г, оС.
Метеорологические условия в годы проведения экспериментов были контрастными. Зимние месяцы 2012-2013 гг. характеризовались низким уровнем снежного покрова. В декабре при уровне снежного покрова – 3-5 см, температура воздуха опускалась до -25оС. В январе 2013 года показатель среднемесячной температуры был ниже среднестатистического, однако в феврале наблюдалась обратная ситуация, к концу зимнего периода высота снежного покрова составили 17 см. Весенние месяцы, за исключением марта имели низкую температуру воздуха по сравнению со среднестатистическими показателями. Несмотря на жаркие отрезки летом, средняя температура июня, июля и августа находилась в пределах нормы. Осень, за исключением ноября, который имел более высокий показатель среднемесячной температуры, не существенно отличалась по температурным значениям от 2012 года. В первом полугодии 2013 года наблюдалось очень низкое выпадение осадков, что привело к засухе. Однако, количество осадков увеличилось в июле (56 мм), а в августе осадков выпало в 4 раза выше нормы, что затрудняло своевременную уборку урожая. В осенние месяцы температура и количество осадков были в пределах нормы. В декабре высота снежного покрова составила около 10 см.
Температура января 2014 года была самой низкой за три года исследований. Среднемесячная температура февраля (-15,8С0) в 2014 году была ниже чем в январе (-13,5С0). Среднемесячные температуры весенних месяцев были ниже, чем за остальные годы. Летние месяцы также имели более низкие средние показатели температур, кроме августа (23,9С0), что является самым высоким показателем за три года. Осенние показатели температур были самыми низкими (13,5 С0 в сентябре, 4,2С0 в октябре, - 4 С0 ноябре). 2014 год отличался резкими изменениями выпадения осадков каждый месяц, например в январе выпало 32 мм, а в феврале только 14 мм. Март и апрель имели более ровные показатели, однако, в мае вновь наблюдался резкий спад, количество осадков составило 27% от нормы, однако в июле их выпало на 22% выше нормы. Июль и август и сентябрь характеризовались как засушливые месяцы, количество осадков составило 11, 38% и 7% от нормы соответственно. В октябре-ноябре количество осадков находилось в пределах нормы. В декабре снежный покров составил всего 3 мм.
Влияние электроразрядного удобрителя на микробиологическую активность в опытах на богаре
Поскольку плодородие почвы зависит в целом от функционирования зоомикробиального комплекса (Аристовская, 1999; Криволуцкий Д.А., 1969; Бабьева И.П., 1983; Гиляров М.С., 1985), то мы в своих исследованиях провели целый ряд наблюдений за состоянием биогенного комплекса. В мелкоделяночном опыте на овощных культурах мы оценили как микробиологическую активность почв, так и численность почвенных беспозвоночных.
Одной из характеристик биологической активности почвы является интенсивность разложения целлюлозы. Биологическая активность почвы, определяемая аппликационным методом, что, по мнению Б.А. Доспехова (1967), наиболее полно отражает комплекс условий, оказывающих прямое влияние на вегетирующие культуры, и вполне характеризует почвенное плодородие.
С агрономической точки зрения очень важно, что метод аппликационных полотен показывает не только активность целлюлозоразлагающих микроорганизмов, но и степень мобилизации азота в почве. Но поскольку степень активности целлюлозных микроорганизмов зависит от наличия в почве доступного азота, фосфора и других элементов, то степень распада, согласно Е.Н. Мишустину (1986), отражает «напряженность хода микробиологических процессов вообще». Кроме того, определение интенсивности разложения растительного материала методом льняных полотен часто более объективно отражает состояние и активность микрофлоры почвы в естественных условиях поля, чем учет микроорганизмов чашечным методом на питательных средах в лабораторных условиях (Виноградский С.Н., 1952).
Изучение целлюлозолитической активности почв по результатам анализа льняных полотен, заложенных в июне, показало, что в контрольном варианте и в вариантах с использованием только азотного удобрения наблюдалась средняя степень разложения целлюлозы (по шкале Звягинцева, 1980) (таблица 2). Вариантам 3 с внесением азотных, фосфорных и калийных удобрений в комплексе, 4 – внесение органического удобрения, а также 5 и 6 с применением электроразрядного удобрителя, в том числе совместно фосфорно-калийными удобрениями соответствовала сильная степень разложения льняного полотна. При этом наибольшая целлюлозолитическая активность наблюдалась в варианте с внесением органического удобрения и использованием электроудобрителя с фосфором и калием, почти на 50% превысив контрольный вариант.
Анализ льняных полотен в конце августа позволяет говорить о слабой степени разложения целлюлозы в контрольном варианте, вариантах с внесением азотного удобрения, комплексного внесения азота, фосфора и калия и использованием электроразрядного удобрителя. В то время как в варианте 6 с применением электроудобрителя с фосфором и калием наблюдалась средняя степень разложения льняного полотна – 41,8%, а в варианте 4 – внесение органического удобрения по-прежнему наблюдалась сильная активность микроорганизмов – 60,8%.
Одним из видов ферментативной активности почв является протеолитическая активность. Она характеризует совокупную деятельность почвенных протеаз, катализирующих гидролитическое расщепление белков и полипептидов. На льняном полотне, заложенном в почву, уже через 15 дней накапливаются продукты жизнедеятельности микроорганизмов – аминокислоты и белки [84]. Известно, что минеральные удобрения могут до полутора раз повышать протеолитическую активность [63].
Анализ ферментативной активности в июне показывает, что внесение удобрений и применение электроразрядного удобрителя положительно сказались на протеолитической активности почвенной биоты (рисунок 8). Внесение азотного удобрения способствовало ее повышению на 20%, комплекса азотных, фосфорных и калийных удобрений – на 30%, органического удобрения – на 42%.
В образцах, отобранных в конце августа, наблюдается общее снижение протеолитической активности организмов по сравнению с началом вегетации. При этом отмечаем сохранение общей тенденции: наибольшая ферментативная активность наблюдалась в варианте 4 (Орг.удобрение) – 61,3% и варианте 6 (ЭУД+РК) – 62,3%. Проведенный корреляционный анализ позволяет говорить о сильной положительной зависимости между урожайностью растений перца и протеолитической активностью (r = 0,9).
В состав почвенной микрофлоры входят микроорганизмы с различными требованиями к условиям питания и источникам энергии. Количественные соотношения между ними зависят от экологических условий, в которых складывается тот или иной микробный ценоз. Впервые концепцию об эколого-трофических группах почвенной микрофлоры выдвинул Виноградский С.Н. (1952), который описал две функционально различающиеся группировки микроорганизмов: зимогенную и автохтонную. По современным представлениям, структура микробного ценоза, состоящая из зимогенной, автохтонной, олиготрофной и автотрофной групп микроорганизмов, непрерывно сменяется [48, 122]. Влияние на состояние микробоценоза оказывают как погодно-климатические условия, так и степень окультуренности почвы и агротехнические мероприятия. В частности, в литературе встречаются противоречивые данные о влиянии минеральных удобрений на микробное население почвы [45, 109].
В условиях агроценоза особую роль играет зимогенная микрофлора, включающая микроорганизмы, участвующие в трансформации соединений азота в почве, – аммонифицирующих и амилолитиков [122]. Общую численность аммонифицирующей микрофлоры мы учитывали чашечным методом посева на мясопептонный агар.
Агрохимические параметры почв
В результате наших исследований по влиянию электроразрядного удобрителя на агроценоз в полевом опыте с яровой пшеницей качество структурности почв изменилось по годам исследований. Так 2015 год по количеству осадков был лучше, чем 2013 и 2014 годы. Полученные значения представлены в таблице 21.
Примечание: ЭУд – электроразрядный удобритель, ЭУд+увл.- электроразрядный удобритель в модификации с увлажнением (мелкодисперсное распыление) Состояние почвенной структуры, которую мы оценили с помощью коэффициента структурности почвы, показало, что год с лучшим увлажнением имел более высокие показатели по всем вариантам – и с использованием минеральных удобрений, и с альтернативным применением электроразрядного удобрителя. При этом на варианте с использованием модификации удобрителя со вспрыскиванием коэффициент был выше, чем в остальных и по шкале оценивается как «отличное». В среднем, за годы исследования состояние структуры почвы, во всех вариантах согласно коэффициенту структурности, характеризуется как хорошее и никаких негативных проявлений в использовании электроразрядного удобрителя отмечено не было. Наименьшее значение коэффициента структурности в 2013 году соответствовало варианту 2 (N40), в 2014 и 2015 годах – контрольному варианту, составив 1,24 и 0,8 соответственно. Лучший показатель структурности почв отмечался в варианте 10 (ЭУд + увлажнение + P40 K20 ) в 2013 году - 2,1, в 2014 году – в варианте 8 (N40P40 K20) – 1,88, в 2015 году в варианте 10 (ЭУд+увл+P40K20) – 1,43.
Количество агрономически ценных агрегатов (размерами 10-0,25 мм) варьировало от 52 до 72%. (таблица 22) что говорит о хорошем состоянии почвенной структуры на всех опытных делянках, но сравнительная характеристика между вариантами позволяет говорить о повышении агрономически ценных фракций в варианте с использованием электроразрядного удобрителя в модификации с увлажнением в 1,4 раза.
Для засушливых условий Оренбуржья качество структуры почвы по ветроустойчивости играет большую роль, особенно с учетом сильных летних суховеев, вызывающих мощные эрозивные процессы. По данным Е.В.Блохина, (1997) потери плодородного слоя черноземов южных могут доходить до 1,5 т/га. Так, содержание органического вещества в черноземных почвах за последние 100 лет уменьшилось практически в два раза [65, 66].
Для агроэкологической оценки ветроустойчивость почв является важным показателем благополучия агроценоза. В наших исследованиях наибольшее количество ветроустойчивых агрегатов ( 1 мм) отмечено в варианте 13 с использованием электроразрядного удобрителя и калийных удобрений, наименьшее в варианте 2 с использованием только азотных удобрений.
Оценка почв экспериментальных делянок по водопрочности структурных агрегатов имеет тенденцию к увеличению количества водопрочных агрегатов в вариантах с комплексным внесением азота, фосфора и калия (таблица 22).
Для условий Оренбуржья, где влажность воздуха в летние периоды составляет 40%, а количество осадков за вегетационный период варьирует от 50 до 150 мм, наблюдается низкая обеспеченность почв подвижными соединениями азота. Проводимый агрохимический анализ почв в экспериментальных делянках показал увеличение содержания гидролизуемого азота по сравнению с контрольной (таблица 23). В вариантах с комплексным применением удобрений и электроразрядного удобрителя по всем годам исследований прослеживается тенденция к увеличению содержания легкогидролизуемого азота. В годы (2013; 2015г.) с лучшим гидротермическими условиями, разница с контрольным вариантом составила от 30 до 60%.
Сравнение вариантов с применением электроразрядного удобрителя в модификации с увлажнением показало преимущество по количеству легкогидролизуемого азота, увеличение которого составило 9%, а по сравнению с контролем – 30%. Наибольшее содержание щелочногидролизуемого азота за все годы исследования отмечалось в варианте с комплексным применением азотных, фосфорных и калийных удобрений, чуть отстал (на 9%) вариант с применением электроразрядного удобрителя в модификации с увлажнением с внесением фосфорно-калийных удобрений. Таблица 23 – Содержание гидролизуемого азота в различных вариантах опыта по трем годам исследования
Примечание: ЭУд – электроразрядный удобритель, ЭУд+увл.- электроразрядный удобритель в модификации с увлажнением (мелкодисперсное распыление)
Анализ содержания подвижного фосфора (таблица 24) свидетельствует, что наибольшее содержание отмечено в вариантах, где непосредственно вносили суперфосфат.
При этом в вариантах, где использовались только азотные удобрения или электроразрядный удобритель, различия с контрольным вариантом были незначительными. В целом, наиболее высокое содержание фосфора характерно для вариантов 8, 9 и 10 с комплексной подкормкой азотом, фосфором и калием, в том числе с применением удобрителя как альтернативы азотному удобрению. Таблица 24 - Содержание фосфора в различных вариантах опыта