Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 7
1.1 Дождевые черви в почвообразовании и земледелии 7
1.2 Особенности технологии вермикомпостирования 10
1.3 Применение биогумуса в земледелии
1.3.1 Характеристика и свойства биогумуса. 16
1.3.2 Влияние биогумуса на биологические свойства почвы 20
1.3.3 Влияние биогумуса на физико-химические свойства почвы 22
1.3.4 Влияние способов и доз использования биогумуса на продуктивность и качество продукции сельскохозяйственных культур — 24
1.4 Биологические особенности и народнохозяйственное значение озимой пшеницы и гречихи 31
2. Условия, место, программа и методика проведения исследований 34
2.1 Природно-климатические условия 34
2.2 Метеорологические условия в годы исследований 35
2.3 Объекты, программа и методика исследований 41
2.4 Агротехника при проведении опытов 45
Результаты исследований
3. Удобрительная характеристика биогумуса 48
3.1 Микробный состав биогумуса 50
3.2 Агрохимический состав биогумуса 52
4. Агрохимические, микробиологические и гидрофизические свойства почвы 57
4.1 Динамика агрохимических параметров почвы 57
4.2 Содержание тяжёлых металлов в почве
4.3 Динамика микробиологических параметров почвы 70
4.4 Динамика продуктивной влаги в почве 74
5. Продуктивность озимой пшеницы и гречихи ... 78
5.1 Фенологические наблюдения 78
5.2 Густота стояния растений ., 81
5.3 Динамика роста растений в высоту 84
5.4 Динамика нарастания сырой надземной биомассы 87
5.5 Динамика нарастания листовой поверхности 91
5.6 Поражённость и повреждённость растений болезнями и вредителями 94
5.7 Засорённость посевов 100
5.8 Урожайность, структура урожая и качество зерна 103
6. Экономическая и энергетическая эффективность возделывания озимой пшеницы и гречихи 116
Выводы... 123
Предложения производству 125
Список использованной литературы
- Влияние биогумуса на биологические свойства почвы
- Объекты, программа и методика исследований
- Агрохимический состав биогумуса
- Динамика микробиологических параметров почвы
Введение к работе
Актуальность. В современных условиях ведения сельского хозяйства всё больший приоритет отдаётся биологическим приёмам интенсификации сельскохозяйственного производства. Один из них - использование органических удобрений, способствующих накоплению гумуса в почве, улучшению её физико-химических и биологических свойств, являющихся источником питательных элементов для растений и энергетическим материалом для почвенной микрофлоры. Основной источник органических удобрений - навоз, однако, высокое содержание возбудителей инфекционных заболеваний, семян сорняков обуславливают необходимость его предварительной переработки. Одной из технологий утилизации органических отходов является верм «компостирован не с использованием культуры дождевых червей, продуцирующих из органически отходов ценное удобрение - вермикомпост (биогумус). Отличительная особенность биогумуса - высокая концентрация доступных питательных элементов, удобство внесения и малые дозы, что обуславливает его агрономическую ценность. Вместе с тем недостаточно изучен экологический цикл биогумус-почва-растение, яатяющийся основой для разработки рекомендаций использования биогумуса при выращивании сельскохозяйственных культур.
Цель и задачи исследований, Целью исследований является научное обоснование и разработка использования биогумуса под озимую пшеницу и гречиху, и решение в этой связи следующих задач:
изучение химического и микробного состава биогумуса;
определение закономерности действия возрастающих доз биогумуса на рост, развитие, формирование урожая и качества зерна культур, выявление оптимальных доз его применения;
определение влияния биогумуса на фитосанитарное состояние агроценозов (поражаемость болезнями, поврежденность вредителями, засоренность);
установление влияния биогумуса па изменение агрохимических и микробиологических параметров плодородия почвы, накопление и сохранение в ней продуктивной влаги;
экономическая и энергетическая оценка применения биогумуса.
Научная новизна. Впервые в условиях Предкамья Республики Татарстан на серых лесных почвах проведены исследования и получены результаты по изучению закономерности влияния биогумуса на агрохимические к микробиологические показатели почвенного плодородия, установлен характер действия биогумуса иа рост растений, их поражаемость болезням^ урожайность и качество зерна озимой пшеницы и гречихи, оценена экономическая и энергетическая эффективность его использования.
Основные положения, выносимые на зашиту:
биогумус - ценное органическое удобрение, улучшающее развитие растений, повышающее продуктивность и фитосанитарное состояние агроценозов, улучшающее агрохимические и биологические свойства почвы;
рациональные дозы биогумуса, вносимые под поверхностную обработку почвы для озимой пшеницы и гречихи;
экономическое и энергетическое обоснование использования биогумуса при возделывании озимой пшеницы и гречихи.
Практическая значимость. Предложен эффективный приём повышения продуктивности сельскохозяйственных культур при сохранении и повышении почвенного плодородия, не требующий больших затрат.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на
заседаниях Учёного Совета ТатНИИСХ, Всероссийской конференции «Молодые
учёные - АПК» (Казань-2000), Международной научно-практической
конференции «Актуальные проблемы развития прикладных исследований и пути
повышения их эффективности в сельскохозяйственном производстве» (Казань-
2001), Научно-практической конференции «Аграрная наука на рубеже
тысячелетий» (Ижевск-200]), Научно-практической конференции
«Экологические и агротехнические аспекты земледелия» (Уфа-2001), Научной
конференции молодых учёных «Агрономическая наука в начале XXI века» (Пенза-2001), Научно-практической конференции молодых учёных «Актуальные проблемы развития АПК РТ на современном этапе» (Казань-2001), Всероссийской конференции «Эколого-экономические проблемы развития АПК» (Калуга-2001).
Струюура и объём работы. Диссертация изложена на 145 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, выводов, предложений производству, списка литературы, включающего 242 наименования (из них 65 иностранных), приложений. Работа иллюстрирована 63 таблицами (из них 24 вынесены в приложении), 28 графиками (из них 18 в приложении), 5 рисунками к 1 схемой. Общий объём работы 172 страницы.
Условия проведения опытов. Исследования проводили в 1998..,2001 гг, на опытных полях ТатНИИСХ на серой десной среднесутлинистой почве со следующей агрохимической характеристикой пахотного слоя (0 - 22 см): гумуса по Тюрину - 3,3 - 3,8 %, по Кирсанову Р205 - 250 - 300, К20 - 160 - 180 мг/кг почвы, рНсол. - 5,4 - 6,2, гидролитическая кислотность - 3,2 - 3,5 мг.-экв/iOO г., сумма поглощённых оснований - 24 - 26 мг.-экв/ЮО г.
Метеоусловия за годы проведения опытов были различные. В 1999 г. июнь оказался жарким (выше нормы на 2,8 С) и засушливым. Июль и август были избыточно увлажнённые (осадков выпало на 20 и 40 % больше нормы) с повышенным тепловым режимом. В 2000 г. в июне влагообеспеченность была на 45 % больше среднемноголетнего показателя. Июль был засушливым, - тепловой режим повышенный и с малым количеством осадков (53 % от нормы), В 2001 г, июнь характеризовался влагообеспеченностью и температурным режимом на уровне нормы, но в июле наблюдалась засуха - осадков выпало 87 % от нормы, при этом температура воздуха превысила среднемноголетний показатель на 2,8 С.
Объекты и методика исследований. Объекты исследований - озимая пшеница сорта Казанская - 285 и гречиха сорта Кама. Культуры изучались в звене севооборота чистый пар — озимая пшеница — гречиха. В опытах навоз вносили з
6 чистый пар под вспашку, остальные удобрения под предпосевную культивацию. Агротехника при возделывании озимой пшеницы и гречихи была общепринятой для условий зоны Предкамья. Общее число вариантов - 13, размещение рендомизироаанное, повторность опыта трёхкратная, Площадь опытной делянки - 120 м . Площадь занимаемая опытами, - около 1 га. Исследования велись по следующим схемам. Схема опыта с озимой пшеницей: 1. контроль (без удобрений); 2. биогумус 3 т/га; 3. биогумус 6 т/га; 4. биогумус 9 т/га; 5. навоз 60 т/га; 6. МадРюКіо+бногумус 3 т/га; 7. N60P«>K40. Схема опыта с гречихой: 1. контроль (без удобрений); 2. биогумус 3 т/га; 3. биогумус 6 т/га; 4, биогумус 9 т/га; 5. К<юР«)К«)+биогумус 3 т/га; 6. N^oK^
В ходе исследований проводились: фенологические наблюдения визуально по двум несмежным повторениям каждого варианта; учёт густоты стояния растений определяли в фазе полных всходов и перед уборкой путём подсчёта на четырёх закреплённых площадках по 0,25 м2 на каждом варианте в трёх повторениях (на озимой пшенице дополнительно в фазе возобновления весенней вегетации); нарастание надземной биомассы определяли по фазам развития растений путем взвешивания растительных проб, взятых с метровых площадок каждого варианта в трёхкратной повторности; площадь листовой поверхности -методом высечек в трёх повторениях каждого варианта; высоту растений определяли путём замера в 25 местах в трёх повторениях каждого варианта; засорённость посевов учитывали в фазе полных всходов и перед уборкой путём наложения четырёх учётных площадок размером 0,25 м2на каждом варианте в трёхкратной повторности, а также воздушно-сухую массу сорняков перед уборкой; учёт повреждённости культур вредителями и поражённости болезнями по фазам развития растений по общепринятым методикам; влажность почвы в метровом слое определяли термостатно-весовым методом в период всходов, возобновления весенней вегетации, цветения и перед уборкой почвенным буром послойно через каждые 10 см; определение агрохимических показателей в почвенных образцах, отобранных с пахотного слоя почвы до внесения удобрений и к завершению вегетации по методикам; гумус по Тюрину, подвижный фосфор и
обменный калий по Кирсанову, азот легкогидролизуемый по Корнфилъду. рН
среды потенциометрическим методом, гидролитическую кислотность и сумму
поглощённых оснований по Каппену, групповой и фракционный состав гумуса по
схеме Тюрина в модификации Пономарёвой и Плотниковой, лабильный гумус по
методике Почвенного института им. В.В. Докучаева, содержание тяжёлых
металлов атомно-абсорбционным методом; выделение из почвы основных
физиологических групп микроорганизмов проводили методом
микробиологического посева почвенной вытяжки на питательные среды: ОМЧ на среде МПА, микромицеты на среде Чапека, актиномицеш на среде КАА, нитрифицирующие бактерии на среде голодный агар, бациллы на среде №8, свободноживущие азотфиксаторы на среде Эшби, учёт численности проводили по Е.З, Теппер и др„ (1993); структурный анализ урожая по пробным снопам, взятым с закреплённых площадок каждого варианта в трёх повторениях, подсчитывали количество растений, продуктивных стеблей, находили общую биомассу и массу зерна, массу 1000 зёрен; урожайность учитывали путём поделяночного обмолота с пересчётом на 100 % чистоту и стандартную влажность; содержание азота в зерне определяли по Къельдалю, клейковину по ГОСТ 9404 - 60, натуру зерна в литровой пурке; статистическую обработку проводили по Б,А. Доспехову (1985); расчёт экономической эффективности - на основе технологических карт по действующим нормативам и расценкам; энергетическую эффективность по Е.И. Базарову и Е.В. Глинке (]983).
Влияние биогумуса на биологические свойства почвы
Возможность дождевых червей ускорять разложение органических остатков, описанное выше, наводит на мысль об их использовании в переработке различных органосодержащих отходов. Эта мысль, но в несколько иной подаче, впервые была преподнесена американским сельским врачом Барретом, владельцем небольшой фермы. В своей книге «Червь - земледелец», опубликованной в 1947 г. (Barret Т., 1947) он пропагандирует искусственное разведение (одомашнивание) дождевых червей и внесение их в почву сельскохозяйственного назначения. Первые же предприятия в США по вермикультивированию появились в шестидесятых годах XX века, затем новое направление было подхвачено в странах Европы и Мира, где достигло наибольшей популярности в семидесятые - восьмидесятые годы. В конце восьмидесятых годов вермикультивирование (по инициативе И.А. Мельника) перекочёвывает в СССР и начинает распространяться по стране.
Вермикомпостирование - биотехнологическая переработка органосодержащих отходов методом вермикультуры. В вермикультурах используются дождевые черви семейства Lumbricidae - Eisenia foetida и его подвид Е. foetida andrei. В США подвид Е. foetida andrei называют красным или компостным червем, а название «красный калифорнийский» распространилось по европейским странам итальянцем Карло Ферруцци, автора книги «Руководство по люмбрикультивированию» (Ferryzzi С, 1982). Кроме Е. foetida и Е. foetida andrei в вермикультурах используют Lumbrius rubellus, Dendrobaena veneta, а также некоторых представителей других видов семейств земляных червей, обитающих в тропиках (Покровская С.Ф., Прижуков Ф.Б., 1990, Викторов А.Г., 1997). В настоящее время существует много способов утилизации органики, один из них вермикультивирование. Достоинства вермикультивирования: - простота, не требуется больших капиталовложений и эксплуатационных расходов; - более ускоренное созревание компоста, так как, измельчая частицы субстрата, черви во много раз увеличивают их поверхность, делая более доступными для дальнейшего разрушения микроорганизмами; - утилизация трудноразлагаемых отходов благодаря симбиозу с микроорганизмами и широкому спектру пищеварительных ферментов, обуславливающих каталитическую активность; - обеззараживание исходного субстрата от патогенной микрофлоры, дезодорация, детоксикация, снижение всхожести семян сорняков; - мобилизация питательных элементов субстрата, обогащение микрофлорой и биологически активными веществами; - из 1 т субстрата возможно получение 600 кг биогумуса и 100 кг полноценного кормового белка в виде биомассы вермикультуры.
Таким образом, используя природные возможности дождевых червей, Можно переработать навоз, отходы сельского и коммунального хозяйства, очистных станций, деревоперерабатывающих, целлюлозно-бумажных, биохимических и пищевых предприятий. Основные элементы и процессы вермикомпостирования достаточно изучены и отработаны, а сам способ получения биоудобрения и кормовой белковой добавки признан перспективным и положительно оценён - об этом свидетельствуют многочисленные данные отечественных исследователей (Покровская С.Ф., Прижуков Ф.Б., 1990, Городний Н.М., Мельник И.А., Повхан М.Ф., 1990, Покровская С.Ф., 1991, Андреев В.А. и др., 1992, Поздняков Ю.Н. и др., 1994, Чичерин Г.Н., 1994, Стадник Б. Г., 1995, Чмиль А.И., 1995, Миронова Т.А., 1995, Дёгтева М.Г., 1996, Степанов А.И. и др., 1996, Чичерин Г.Н., Терещенко Н.Н., 1996, Жариков Г.А., 1998, Жигжитова И.А., 1998, Терещенко П.В, 1998, Мельник И.А., Карпец И.П., 1998, Хлебников И.К., Мухачёв В.И., 1998, Калинина О.Ю., 1999, Корсунова Т.М, Алтаев А.А., 2001).
Богатый опыт по данной проблематике накоплен в зарубежных странах, таких как Бельгия, Дания, Италия, Испания, Польша, Великобритания, США, Швеция и ряде других (Andersen С. at al, 1984, Knieriemen D., 1984, Hennuy В., 1986, Hartenstien R., 1986, Markssen L., 1986, Flores M., 1987, Fuentes Yague., 1987, Chan Paul L.,1988, Hand P., 1988, Senesi N., 1989, Frederickson J., 1997, Mitchell A., 1997, Kosteska J.,1998). Например, в Великобритании в основе применяемой вермитехнологии лежат многолетние разработки старейшей в Европе Ротамстедской опытной станции (EdwardsС, 1985, Wayswithworms, 1986).
Исследователи считают, что вермикомпостирование - новая, более интенсивная, чем традиционное компостирование, технология приготовления удобрения. Вместе с тем высказываются мнения, в основном сводящиеся к тому, что производство данного удобрения, рассчитанного на небольшой объём и использование преимущественно ручного труда, дорогостоящее и прибавкой урожая не всегда окупается. Эта мысль была озвучена в статье НИ Гайдаша (1997), где экономические расчёты технологий производства и применения биогумуса и навозных компостов показывает, что затраты на биогумус в 5 - 7 раз выше, чем на навоз. Есть и другие данные. Так, расчёты экономической эффективности показали, что затраты, связанные с приготовлением и внесением вермикомпоста не только окупаются, но и обеспечивают получение условно чистого дохода в 2 раза больше, а уровень рентабельности в 6 - 12 раз выше, чем при использовании навоза (П1икулаШ1,ФантухВ.С.,НауменкоВ.И, 1994).
В Рязанской области самым крупным предприятием по переработке органических отходов собственного производства является АОЗТ Рязанский картонно-рубероидный завод, где функционирует вермицех, в котором в 1993 г. было произведено 90 т биогумуса, а в 1995 г. - 300 т при уровне рентабельности 16,9 % (Косолапов И., 1994, Косолапов И.Н., Уханова М.Ю., 1996).
В настоящее время остро стоит вопрос утилизации крупнотоннажных отходов, таких как осадки сточных вод, трудноразлагаемых отходов (целлюлоза, лигнин), а также пищевых, бытовых, заводских и животноводческих стоков, и имеющийся опыт свидетельствует о возможности такой утилизации методом вермикультуры (Саломеев Х.Т. и др., 1989, Орурк О.И. и др., 1991, Левдикова В.Л., Долганина ТВ., 1997, Стадник Б.Г., 1997, Стом Д.И. и др., 1997, Стрежкова М.А. и др., 1997, Охотников СИ. и др., 1998, Rousseau J., 1984, Lofs - Holman A., 1986, Hartenstein R. at al, 1989, Kostecka J., 1996, Mazur K. at al, 1996, Bouche M. at al, 1997, Elvira С at al, 1997, Mazur K. at al, 1997, Vinceslas - Акра M. at al, 1997).
Объекты, программа и методика исследований
В 1998 году с января по апрель осадков выпало 124 % от среднегодовой нормы. Май характеризовался неравномерным распределением осадков. В июне наблюдалось повышение теплового режима, - в отдельные дни температура воздуха достигала до + 36...+ 38 С, однако осадков выпало в 4 раза меньше от нормы. В июле осадков выпало больше нормы на 19 %, а среднесуточная температура воздуха была выше среднемноголетней на 2,6 С. Гидротермический коэффициент составлял 1,15. Август был умеренно тёплым и характеризовался влагообеспеченностью на уровне нормы. Перед посевом озимой пшеницы в почве накопилось достаточное количество влаги.
В условиях 1999 года за период январь - февраль осадков в виде снега выпало в 2,3 раза больше среднемноголетней нормы. Снежный покров сошёл с полей в начале второй декады апреля. Апрель характеризовался тепловым режимом на уровне нормы, но с пониженным количеством выпавших осадков. В мае количество осадков было несколько больше нормы, однако прохладная погода несколько сдерживала интенсивность отрастания озимой пшеницы. Для посева и прорастания гречихи условия были благоприятные. Июнь оказался жарким (выше нормы на 2,8 С) и засушливым, - наблюдавшаяся в первой половине месяца засуха отрицательно сказалась на формировании вегетативной массы опытных культур. Июль и август были избыточно увлажнённые (осадков выпало на 20 и 40 % больше нормы) с повышенным тепловым режимом. Дождливый август создавал неблагоприятные условия для уборки гречихи.
Погодные условия 2000 года несколько отличались от предыдущего года. За исключением месяца мая, где среднесуточная температура была ниже нормы на 3 С, температурный режим в течение года (с января по сентябрь) был повышенный. Условия для отрастания озимых были достаточно благоприятные, а количество влаги в почве перед посевом поздних яровых культур в достаточном количестве. В июне влагообеспеченность была на 45 % больше среднемноголетнего показателя. Июль был засушливым, - тепловой режим повышенный и с малым количеством осадков (53 % от нормы), что отрицательно сказалось на формировании клейковины и протеина. trite Метеорологические условия августа и сентября были в пределах среднемноголетних значений.
Метеорологические условия 2001 года были следующие: зимние месяцы и март были очень многоснежные и тёплые, так, в январе осадков в виде снега выпало 230 % от нормы, в феврале - 304 %, марте - 291 %. Температура воздуха была выше среднемноголетней в январе на 8,6, в феврале - 3,7, марте - 3,6 С. Апрель и май были тёплые, однако апрель характеризовался малым количеством осадков (27 % от нормы), тогда как в мае выпало 198 % от среднемноголетней нормы. Июнь характеризовался влагообеспеченностью и температурным режимом на уровне нормы. В июле наблюдалась засуха -осадков выпало 87 % от нормы, при этом температура воздуха превысила среднемноголетний показатель на 2,8 С, данное явление неблагоприятно отразилось на качественных показателях зерна (протеине, клейковине). Август, как и в предыдущие годы исследований был дождливым.
Обобщая погодные данные в вегетационные периоды за годы исследований, можно установить, что им были присущи следующие особенности: если в 1999 году июнь был засушливым, июль увлажнённым, то в 2000 и 2001 годах - июнь избыточно увлажнённым, а июль острозасушливым. Зимы выдавались многоснежные и тёплые.
Исследования проводили в 1998...2001 гг. на опытных полях ТатНИИСХ на серой лесной среднесуглинистой почве со следующей агрохимической характеристикой пахотного слоя (0 - 22 см): гумуса по Тюрину - 3,3 — 3,8 %, по Кирсанову Р205 - 250 - 300, К20 - 160 - 180 мг/кг почвы, рНСОл. - 5,4 - 6,2, гидролитическая кислотность - 3,2 - 3,5 мг.-экв/100 г, сумма поглощённых оснований - 24 - 26 мг.-экв/100 г.
Целью исследований являлось изучение биогумуса в системе почва -растение. Опытные культуры - озимая пшеница сорта Казанская - 285 и гречиха сорта Кама. Сорт Казанская 285 выведен в НПО «Нива Татарстана» методом индивидуально-семейственного отбора из гибрида, полученного от скрещивания сорта Hadmeslebner 15080 (Германия) при свободном ветрооопылении. Среднеспелый, зимостойкость и засухоустойчивость высокие. Потенциальная урожайность 7,0-7,5 т/га. Бурой листовой ржавчиной и мучнистой росой поражается слабо. Используется на продовольственные цели. Сорт Кама выведен там же многократным индивидуально-семейственным отбором из сложно-гибридной популяции крупноплодной гречихи. Среднеранний, обладает высокой дружностью цветения и созревания, устойчив к полеганию и осыпанию. Холодостойкость повышенная, потенциальная урожайность 3,8 т/га. Сорт ценный по качеству, продовольственного и медоносного значения. Пригоден для возделывания в пожнивных и поукосных посевах. Культуры изучались в звене севооборота чистый пар - озимая пшеница - гречиха. В опытах навоз вносили в чистый пар под вспашку, остальные удобрения под предпосевную культивацию.
Общее число вариантов - 13, размещение рендомизированное. Повторность опыта трёхкратная. Площадь опытной делянки - 120 м2, учётной -44 м . Площадь занимаемая опытами, - около 1 га. Общий вид опытов представлен на рис. 1,2.
Агрохимический состав биогумуса
Под влиянием внесённых удобрений, возделываемой культуры и метеоусловий вегетационного периода биодинамика численности почвенных микроорганизмов менялась. Как следует из данных таблицы 4.3.1, данное микробное сообщество охарактеризовано довольно высокой численностью представителей физиологических групп микроорганизмов. Плотность заселения почвы гетеротрофными организмами исчисляется в млн./г. При этом отмечены следующие особенности. К завершению вегетации происходит резкое увеличение ОМЧ. Если до внесения удобрений ОМЧ в зависимости от варианта, в среднем за 2000...2001 гг. составляло 2,0...4,9 млн./г, то к созреванию гречихи достигает до 6,6...23,8 млн./г. Очевидно, что в почве до внесения удобрений деятельность микронаселения только начинала развиваться, в дальнейшем же происходило постепенное увеличение их численности. Это связано с наступлением благоприятных условий для их жизнедеятельности и размножения и постепенным возрастанием потребности возделываемой культуры в питательных элементах, направляемых на формирование биомассы растения микроорганизмами, участвующих в процессах трансформации органического вещества. Кроме того, с активной вегетации растений микроорганизмы участвуют в разложении корневого опада и экссудатов растений, что также влияет на численность и структуру деструкторов. Наибольшее увеличение ОМЧ произошло на биогумусных вариантах - в 4,8...6,7 раз от исходного уровня, наименьшее -. на фоне ИбоРбоКбо - 2,6 раз, контрольный и органоминеральный вариант занимали промежуточное положение. Можно предположить, что органические фоны создавали лучшие предпосылки для развития, происходившее вероятно в результате высокого содержания их в биогумусе, а также стимуляции почвенных популяций при внесении органического вещества.
Амплитуда колебания численности микромицетов и актиномицетов носила следующий характер: до внесения удобрений в структуре микроценоза доминировали актиномицеты (численность 85...415 тыс./г) над микромицетами (численность 32...70 тыс/г). К завершению же вегетационного сезона численность актиномицетов снижалась в 1,9...6,9 раз, а количество микромицетов возрастало в 2,5... 14,6 раз. Из сопоставления полученных результатов трудно вывести какие либо закономерности, вероятно изменения соотношения связано с изменениями условий их жизнедеятельности в различные сроки вегетационного периода - влажности и температуры почвы, питания. Можно предположить, что при поступлении в почву корневого опада функцию их разложения взяли на себя микромицеты, то есть актиномицеты вытеснялись. Из почвенных грибов были определены представители родов Mucor sp, Penicillium sp, Aspergillus sp, Ascochita sp, Trichoderma sp, Altemaria sp, Fusarium sp.
В поведении бактериальной флоры были выявлены следующие особенности. На вариантах с внесением биогумуса 3, 6, 9 т/га отмечено увеличение численности бацилл (Bacillus sp) в 15,7, 4,1 и 30,9 раз, на остальных вариантах их количество снижалось. Известно, спороносные бактерии рода Bacillus sp участвуют в разложении углеродсодержащих материалов. Из представителей свободноживущих азотфиксирующих бактерий определён азотфиксатор рода Azotobacter sp - Azotobacter chroococcum. В среднем за 2000...2001 гг. его содержание несколько повышалось на контроле и биогумусе 3, 9 т/га (в 1,7 и 2,9, 2,0 раза), на вариантах биогумус 6 т/га, N6oP6oK6o + биогумус 3 т/га и , И6оРбоКбо его численность менялась мало. Это средние показатели, другая картина по годам. Например, в 2000 г. до внесения удобрений A. chroococcum присутствовал лишь на контроле, биогумусе 3 и 6 т/га, к концу же вегетации на контроле не обнаружился, по биогумусу 3 т/га вырос в 9,7 раз, а на фоне 9 т/га от нулевого значения достигло 75 млн«./г почвы. В 2001 г. численность A. chroococcum резко выросла на контроле (в 12,6 раз), на остальных же вариантах его численность менялась незначительно. Поэтому приведённые данные показывают, что количественный состав микроорганизмов почвы весьма изменчив, и полученные результаты следует рассматривать как относящиеся только к определённым условиям данного периода, так как состояние почвенного микроценоза не характеризуется только исследуемыми периодами и не известно его состояние, например в середине вегетации. Что же касается этих групп бактерий, то их развитие рассматривается как экологически благоприятное, поскольку они являются продуцентами ряда биологически активных веществ и их развитие косвенно подтверждает достаточно благоприятную биологическую обстановку в почве.
Численность нитрифицирующих бактерий в большинстве почв не бывает большой, обычно несколько тысяч на 1 г пахотной почвы. При благоприятных условиях их численность в значительной мере зависит от наличного количества аммония. В наших исследованиях численность этих бактерий снижалась (в 4,9... 11,5 раз), наибольшая кратность снижения замечена на контроле, К6оРбоКбо + биогумус и ЫбоРбоКбо (11,5, 8,9 и 7,9 раз), наименьшая на вариантах с внесением биогумуса (4,9.. .5,2 раза). Данное явление обусловлено снижением к концу вегетации азота - их энергетического материала вследствие интенсивного потребления его растениями, а также возможного вымывания и денитрификации. На фоне удобрений снижение меньше по причине некоторой компенсации почвенного азота, азотом, внесённого в составе удобрения.
Таким образом, приведённый материал даёт некоторую информацию о влиянии изучаемых удобрений вкупе с возделываемыми растениямии и погодой на численность выявляемых в почве микроорганизмов.
Динамика микробиологических параметров почвы
При сопоставлении суммы полученной прибыли и произведённых затрат выяснилось, что все варианты высокорентабельные, а самые высокие показатели уровня рентабельности на варианте биогумусе 3 т/га и контроле -294,2 и 271,2 %. Столь высокие показатели обусловлены высокой урожайностью озимой пшеницы на окультуренной почве на фоне энергосберегающей технологии возделывания. Различие между вариантами заключалось лишь в видах и дозах применяемых удобрений. Из изучаемых удобрений биогумус 3 т/га - единственный вариант, где уровень рентабельности превысил контроль. Самый низкий уровень рентабельности на варианте N60P6oK6o + биогумус 3 т/га и Ы60РбоКбо - 137,7 и 144,1 %, на навозе составил 193,9 %, а на биогумусе в дозе 6, 9 т/га - 257,4, 212,9 %. Иными словами, прибавка от повышения дозы биогумуса, а также от других удобрений в наших исследованиях не окупалась затратами, связанными с их приобретением и внесением.
Анализ энергетической эффективности возделывания озимой пшеницы показал, что использование возрастающих доз биогумуса, а также других удобрений приводит к существенному увеличению затрат совокупной антропогенной энергии. Установлено, что наименьшие затраты совокупной энергии были по варианту без внесения удобрений - 15992,6 МДж/га. Затраты на удобренных вариантах составили 20136,3.. .48932,8 МДж/га. Энергетические затраты на вариантах с внесением биогумуса 3, 6, 9 т/га возрастали пропорционально внесённой дозе - 20136,3, 23933,9, 27632,2 МДж/га. Примечателен тот факт, что если при экономической оценке наибольшие затраты оказались на вариантах N6oP6oK6o + биогумус 3 т/га и ]Ч60РбоК6о, то при энергетической, на фоне внесения 60 т/га навоза - 48932,8 МДж/га, в то время как на 1Ч60РбоК6о + биогумус 3 т/га и N60P6oK6o - 29609,9 и 25723,5 МДж/га. В данном случае затраты на вариантах с внесением минеральных удобрений ниже, чем на варианте навоз 60 т/га, и даже биогумус 9 т/га. Очевидно, энергетическая оценка применения минеральных удобрений более объективна.
Энергосодержание хозяйственно-ценной части урожая на контроле составило 71400,8 МДж/га, на вариантах с удобрениями - 79791,2...87194,5 МДж/га, при этом в соответствии с полученной прибавкой минимальное на М60РбоКбо максимальное на биогумусе 6 т/га.
Обобщающим показателем энергетической оценки является коэффициент энергетической эффективности (Кээ), с энергетической точки зрения технология считается эффективной, если он больше 1. По вариантам опыта Кээ варьировал в пределах 1,74...4,46. Несмотря на то, что внесение удобрений приводило к увеличению выхода обменной энергии, коэффициент энергетической эффективности был выше на контроле (4,46). Среди удобренных вариантов наименьший Кээ отмечался на навозе 60 т/га - 1,74. На возрастающих дозах биогумуса он составил 4,15, 3,64, 3,11, а на .N60p6oK.6o + биогумус 3 т/га и НзоРбоКбо - 2,89 и 3,10. Кээ на биогумусе в дозе 3 и 6 т/га был в 3,38 и 1,14 раз выше, чем на навозе 60 т/га.
Экономико-энергетические расчёты возделывания гречихи, отражённые в таблице 6.1.2 перекликаются с данными, полученными при возделывании озимой пшеницы. Как и в предыдущем случае, минимальные затраты пришлись на контроль (2266,8 руб./га), на остальных вариантах в зависимости от вида и дозы удобрения происходило увеличение проводимых затрат. Например, затраты на возделывание гречихи с использованием возрастающих доз биогумуса составили 2810,7, 3335,9, 3855,3 руб./га, прирост к контролю составил 23,99, 47,16, 70,07 % по дозам соответственно. Использование минеральных удобрений привело к двукратному увеличению производственных затрат, а дополнительное наложение на минеральный фон биогумуса в дозе 3 т/га - в 2,32 раза.
Применение удобрений повышало себестоимость выращенного зерна адекватно проведённым затратам, и, несмотря на то, что в целом была получена неплохая прибыль и обеспечено высокорентабельное производство, в большинстве случаев дополнительные затраты не перекрывались прибавками от внесения удобрений. Уровень рентабельности выше контроля фиксировался только на фоне биогумуса 3 т/га, составивший 251,0 % против 2.40,9 % на контроле.
Энергетические затраты на возделывание гречихи возрастали в пропорциях, аналогичных на озимой пшенице,. На контроле они составили 10681,0 МДж/га, на вариантах с внесением биогумуса в дозах 3, 6 и 9 т/га -14443,6, 18050,9 и 21692,4 МДж/га. Наибольшие затраты совокупной энергии вышли на фоне N6oP6oK6o + биогумус 3 т/га - 23804,2, затем на М6оРбоКбо - 20104,5 МДж/га.
Выход биологической энергии урожая определялся его величиной. Содержание энергии в хозяйственной части урожая гречихи было ниже, чем у пшеницы, коэффициенты энергетической эффективности также были ниже. На контроле Кээ составил 1,79, на биогумусных вариантах - 1,58..Л,09, на НзоРбоКбо 1,04. Кээ ИбоРбоКбо + биогумус 3 т/га был ниже единицы - 0,97.
Проведённый экономический и энергетический анализ возделывания озимой пшеницы и гречихи выявил следующее, а именно: применение удобрений, обеспечивая прибавки урожая, одновременно приводит к увеличению производственных затрат (равно как и совокупной энергии). По экономической оценке дополнительные затраты на приобретение (производство), транспортировку, внесение удобрений прибавкой урожая окупились на единственном варианте - биогумусе 3 т/га. Рентабельность вариантов с внесением биогумуса в дозах 3, 6, 9 т/га превышала все остальные варианты с удобрениями. При энергетической оценке самый высокий Кээ был на варианте без удобрений. Среди изучаемых удобрений наиболее энергетически эффективными оказались варианты с внесением биогумуса в дозах 3 и 6 т/га. Самый низкий Кээ отмечался на навозе.
