Содержание к диссертации
Введение
Глава I, Использование беслодстилочного навоза на удобрение (обзор литературы)
1.1. Агротехническая оценка бесдодстилочного навоза 7-20
1.2. Направление исследований по окультуриванию дерново-подзолистых почв 20-30
Глава II. Задачи, условия и методика проведения опытов
2.1. Цель и задачи исследований 30-31
2.2. Схема опытов, программа и методика исследований 31-37
2.3. Характеристика почвенно-климатических условий проведения опытов 37-45
2.4. Химический состав бесподстилочного навоза 45
Глава III. Влияние различных способов заделки бесподстилочного навоза на свойства почвы и засоренность посевов сорняками
3.1. Распределение бесподстилочного навоза в почве при различных способах заделки 47-49
3.2. Агрофизические свойства и водный режим дочвы 49-66
3.3. Биологическая активность почвы 66-75
3.4. Агрохимические свойства и пищевой режим почвы 75-87
3.5. Развитие корневой системы растений 88-91
3.6. Засоренность посевов 91-96
ГЛАВА IV. Влияние бесподстилочного навоза при различных способах заделки и дозах внесения на повышение продуктивности культур
4.1. Отзывчивость растении на условия произраста ния 96-103
4*2. Урожайность культур IQ4-II2
4.3. Структура урожая, технологические и хлебопекарные качества зерна озимой пшеницы 112
4.4. Экономическая эффективность использования бесподстилочного навоза в звене севооборота ІІ7-ІІ9
4.5. Производственная проверка способа глубокой послойной заделки бесподстилочного навоза 120
Литература
- Направление исследований по окультуриванию дерново-подзолистых почв
- Характеристика почвенно-климатических условий проведения опытов
- Биологическая активность почвы
- Структура урожая, технологические и хлебопекарные качества зерна озимой пшеницы
Введение к работе
В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" и Продовольственной программе, принятой майским (1982 г*) Пленумом ЦК КПСС, намечены пути дальнейшей интенсификации сельского хозяйства, увеличения производства сельскохозяйственной продукции, улучшения снабжения страны продовольствием?; Прирост производства растениеводческой продукции намечено обеспечить прежде всего за счет повышения урожайности культуре
В Нечерноземной зоне решение этой задачи в значительной степени связано с повышением плодородия дерново-подзолистых почв, где важным резервом является эффективное использование органических удобрений, и в первую очередь навоза! Объем применения органических удобрений в стране к 1990 году намечено довести до 1,5 млрд№, или до 7 т/га пашни, что должно обеспечить в основных земледельческих зонах поддержание бездефицитного баланса гумуса*;
С переходом животноводства на индустриальную основу из года в год увеличивается выход бесподстилочного навоза*? В целом по стране ежегодные объемы его накопления к 1990 году составят около 52$ от общих запасов органических удобрений^ В этой связи все более острой проблемой становится полное использование бесподстилочного навоза^ Поэтому, важное народнохозяйственное значение приобретают разработки новых, более рациональных приемов использования бесподотилочного навоза, повышающих его эффективность как удобрения, отвечающих требованиям санитарно-гигиенических условий труда и охраны окружающей среды от загрязнения1; В целях снижения потерь питательных веществ удобрений и охраны окружающей среды от загрязнения перспективно внутрипочвенное внесение бесподсти-
лочного навоза^
Отделом плодородия почв научно-исследовательского института сельского хозяйства центральных районов Нечерноземной зоны проводится изучение способа глубокой послойной заделки различных видов органических удобрений*. Основная идея этого способа заключается в создании удобренной прослойки почвы в нижней части пахотного слоя с целью углубления корнеобитаемого слоя и улучшения питания растений, повышения длительности действия удобрения и усиления его мелиорирующего влияния на плодородие подпахотного горизонта^ Установлено, что на хорошо окультуренных почвах эффективность подстилочного навоза при глубокой послойной заделке вдвое выше, чем при обычной запашке перемешиванием с пахотным слоем.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом работы отдела плодородия почв по заданию &53&OI "Разработать и внедрить эффективные методы воспроизводства почвенного плодородия, комплексного использования земельных ресурсов и рационального применения удобрений", регистрационный номер 0І8240383І6 и посвящена изучению приемов использования бесподстилочного навоза КРС на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах средней окультуренноств?. В этой связи перспективным приемом представлялось внутрипочвенное внесение бесподстилочного навоза с использованием опытной конструкции на базе разбрасывателя ЕКТ-8 и плоско* реза КПГ-250 (совместная разработка ОКБ НЙШЦЕНЗ и ВИМаИ С целью разработки способов повышения эффективного плодородия корнеобитаемого слоя дерново-подзолистых почв изучали глубокую послойную заделку бесподстилочного навоза^ Для этого использовали двухъярусный плуг Ш-3-35\
Автор выражает признательность научному руководителю докто-
ру сельскохозяйственных наук, профессору ОіО.Сдобникову, старшему научному сотруднику В;G;Титову, ведущему инженеру В;Щ0рлову, младшему научному сотруднику ЛЖЯнцукевич и главному агроному совхоза "Повадинский" Н.П.Бибику за оказанную помощь при выполнении работы и производственной проверке результатов исследований^
Направление исследований по окультуриванию дерново-подзолистых почв
В условиях интенсификации земледелия проблема дальнейшего окультуривания дерново-подзолистых почв и повышения их плодородия преобретает все более важное значение Основным приемом в окультуривании почв Нечерноземной зоны было и остается применение органических удобрений, в том числе навоза (ДЖПрянишников, 1965; В.Р.Вильямс, 1950; Т?.1ВДулаков-ская, 1974; КЖШнников, Б.1Шшеев, 1974; ВШМинеев, 1981; А ШЗыков, I982K
Цель мероприятий по окультуриванию почв заключается в создании мощного корнеобитаемого слоя с высоким содержанием органического вещества, благодаря которому обеспечивается оптимальный для развития растений водно-воздушный и питательный режимы. По мнению ВЖВильямса (1938) без создания в почвах глубокого культурного пахотного слоя немыслим никакой прогресс в современном земледелии Известно, что строение профиля дерново-подзолистых почв имеет агрономически неравноценные генетические горизонты (Й.Ф.Кауричев, ИіШГречин, І975К, с неблагоприятными физическими и физико-химическими показателями в подпахотных горизонтах . Поэтому величина урожая и продуктивность пашни полностью обусловлены свойствами пахотного слоя (ВАПестряков., 1977).
Существует несколько методов окультуривания дерново-подзолистых почв за счет углубления пахотного слоя: припахивание к имеющемуся пахотному слою подзолистого горизонта или его смеси с иллювиальным (Н. .Качинский, 1946; В.Д Кисляков, 1946; М.Г. Чижевский, 1951, 1959; С;А.Беневольский, 1956; П.М.Балев,1970; ВіВ.Гриценко,І97І), вспашка с подпахотным рыхлением подзолистого или иллювиального горизонта (В;ВіВильямс,І930; К.ЖБалтян, I960; В.А уЧернышовДЭбЗ; R.-Af. Сапожников, 1963), плантажная вспашка ШШ;Еіушинский,І94І,І95І), ярусная вспашка с перераспределением почвенных горизонтов (В!. Щ Мое о лов, 1949; И.В.Утэй, 1954; М.1 .Дужецкий, В.С.Шевелев, Д. С.Расторгуев,1980), глубокое безотвальное и плоскорезное рыхление (Ф.ОіМальцев,І955; 1Ш.Са-ранин, F.Af.Титов, 1982; Л.М;Войкин, Е.О.Михайлова,1983Н
Опыт многочисленных исследований и практика показали, что примешивание даже небольшого количества подзолистого горизонта или его смеси с иллювиальным к пахотному слою значительно ухудшает свойства последнего . Вследствие этого малоэффективна и коренная переделка профиля почвы за счет плантажной вспашки1; На дерново-подзолистых почвах трудно создать глубокий однородный слой за короткое время, неизбежны большие затраты на окультуривание почвы (Ш&Балтян,1950; ВЖНемилуева, И.П.Гречин,1960; Я;ЯїХудякоВ,І960; ВїАгїЧернышев, 1971; ЩП.Макаров, 1972; Ф; По-пова, ЙЖРомейко, МЖПлишко и да, 1982; И.П.Васильев, ШАЭДо-лев,1983Н
Способ углубления путем пахотного рыхления (плугами с вырезными отвалами, чизель-плугом или культиватором-плоскорезом) менее опасен примешиванием подзолистого горизонта1. Этот прием может применяться для ликвидации плужной подошвы и рыхления плотного подпахотного слоя (Э.Д;Рассел, 1957; ЩА.Сапожников, I960; В!.В.Егоров, 1965; А.НШовиков, 1976; В;А.Чернышов, ЗЖ Вальдгауз, ЖОіБогданова, 1977; К.Й;Саранин, Е.А.Старовойтов, 1982; Н.ШНарциссов, 1982)?.
В настоящее время нет достаточно четких рекомендаций по оптимальной глубине пахотного слоя применительно к отдельным разновидностям дерново-подзолистых почв и биологическим требованиям сельскохозяйственных культур (В А!.Чернышов, ЭЖВальдгауз, ЛїСіїБогданова, 1977; И.П.Васильев, Е.А.Полев, 1983) Поэтому окультуривание почвы за счет углубления пахотного слоя может решаться разными способами». Доказано, что если глубина пахотного слоя слабо- и среднеокультуренных дерново-подзолистых почв достигла 20-22 см, необходимо проводить наращивание плодородия существующего пахотного слоя . Углубление целесообразно только на хорошо окультуренных почвах при внесении высоких доз удобрений и возделывании культур, хорошо отзывающихся на этот прием
Характеристика почвенно-климатических условий проведения опытов
Почва опытного участка дерново-мелкоподзолистая, подзолистый горизонт (Ар) отсутствует или встречается белесыми карманами в иллювиальном горизонте (Bj). Мощность гумусового горизонта (Ат) составляет 23-25 см. Глубина пахотного слоя - 20-22 см. В качестве примера ниже приводим описание строения почвенного профиля, сделанного нами на первой закладке полевого опыта под озимой пшеницей в 1982 году. 0-20(22) Адах - влажный, серый, уплотненный, структура плохо выраженная - комковато-пылеватая, переход постепенный; 20-24(26) Ад- - сухой, светло-серый, плотнее,чем предыдущий, комковато-пылеватыи, переход в следующий горизонт ясный по окраске; 24-30(35) А2В-Г - сухой, плотный, неравномерно окрашен: белесые участки чередуются с красновато-бурыми, структура ореховая, переход языковатый, местами равномерный; 30-54(60) Щ - сухой, плотный, красновато-бурый с коричневатыми натеками, структура орехо-призматическая; 54-87(90 Вр - сухой, плотный, бурый, структура призматическая, на гранях структурных отдельностей коричневато-бурые пленки, переход языковатый; 87-120(130) ВС - влажный, плотный, бурый, крупно-призмати ческой и призматической структуры, по трещинам в почве видны темно-бурые затеки, переход постепенный; 120-150(165) С - желто-бурый покровный суглинок.
По результатам анализа механического состава почва опытного участка среднесуглинистая, иловато-крупнопылеватая (табл.1). Содержание илистых частиц «0,001 мм) в слое 20-30 см подпахотного горизонта выше на 5,5$, чем в пахотном слое почвы. По-видимому это обусловлено вымыванием ила из пахотного слоя и частичным его удержанием в горизонте АоВ-г.
По агрохимическим свойствам почву опытного участка можно отнести к среднеокультуренной при низкой обеспеченности подвижным фосфором - 4,6 мг на 100 г почвы (табл.2).
Водно-физические и биологические свойства почвы обусловлены ее механическим составом и физико-механическими свойствами (табл:.3). Величина максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого завядания возрастала в нижних исследуемых слоях почвы, что в основном определено большим содержанием физической глины в горизонте AJBj. Нитрификационная способность почвы, наоборот, с глубиной снижалась.
Климат Московской области характеризуется теплым летом, умеренно холодной зимой с устойчивым снежным покровом и хорошо выраженными погодными сезонами. Сумма годовой солнечной радиации составляет около 87 ккад/см , в том числе 41 ккал/см2 в виде рассеянной радиации.
Основные климатические факторы, влияющие на урожайность сельскохозяйственных культур - тепло и влагообеопеченность.
За показатель теплообеспеченности вегетационного периода принята сумма активных среднесуточных температур воздуха (выше ЮС) за период активной вегетации растений. В среднем она составляет 1800-2400С, что вполне обеспечивает возделывание основных культур севооборота.
Московская область относится к зоне достаточного увлажнения. Годовая сумма осадков в среднем 550-650 мм при возможном испарении 450-500 мм. Две трети осадков выпадают в виде дождя. Нередко (в среднем один раз в три года) отмечается наличие кратковременных засух во второй половине мая-первой половине июня. В результате создается дефицит влагообеспеченности культур1.
К началу весенней вегетации запасы продуктивной влаги в метровом слое бывают высокими. На сугжнистых почвах они составляют 150 мм и более.
Годы проведения опытов характеризовались разными метеорологическими условиями (рис 2,3,4).
По данным Михневской метеостанции вегетационный период 1981 года был засушливым особенно для яровых зерновых поздних сроков посева. Сухая и жаркая погода, установившаяся со второй половины мая до конца июля, способствовала ускоренному развитию культур, замедленному росту их вегетативной массы и в целом недобору урожая, особенно на почвах слабой окультуренности. За этот период сумма осадков составила 70 мм или Ъ1% от нормы,превышение температур воздуха от среднегодовых показателей составило +3,30.
Биологическая активность почвы
Важным показателем уровня плодородия почвы является ее биологическая активность, которая оценивается по суммарной деятельности микрофлоры1. Внесение органических удобрений способствует значительной активизации биологических процессов в почве (ДЖПрянишников, 1965; В.Н.Мишустин, В.Т;&щев, 1978) .
Выделение углекислого газа (С02) или "дыхание" почвы характеризует в основном энергию процесса - разложения органических соединений и зависит от влажности и плотности почвы (М.0. Востров, А.Н.Петрова, 1961; АШ.Галстян, 1974) . Выделение COg из почвы при разложении навоза имеет важное значение в усилении фотосинтеза растений (Д.Н.Прянишников, 1965; РЇ.ШМамченков, 1972) . Однако избыточное накопление COg в почвенном воздухе отрицательно сказывается на развитии корней (Б. ;Кин, 1933; Т.Т Демиденко, М.О;Галинская, 1951, Ф;Й.Левин, 1965) и поглощении ими элементов питания, особенно калия и азота (Э.Д;Рас-сел, I955)1. При поверхностном внесении жидкого навоза с последующей запашкой выделение COg с поверхности поля оказалось выше, чем при внутрипочвенном его внесении под плуг (ЛЖБфре-мова, 1971; А ЩТен, I976)1.
Нитрификационная способность почвы характеризует потенциальную возможность почвы по накоплению нитратного азота1. Высокая требовательность микроорганизмов, участвующих в нитрификации, к условиям существования, позволяет считать уровень их жизнедеятельности объективным показателем степени плодородия почвы (Е.Е .шишустин, В;$.йщев, І978)1. Улучшение аэрации почвы при разложении навоза способствует значительному повышению ее нитрификационной способности Ш.АіЛерішшов, 1963; Т.В;Tap-вис, Н.&Бей-Еиенко, 1967) . В опытах НИИ СХ ЦРНЗ глубокая послойная заделка навоза в верхнюю часть подпахотного горизонта способствовала значительному усилению (более чем в пять раз) ее нитрификационной способности (0Ї0.Сдобников, А?.А ;Зенин, В;И.Воронкова, 1978)».
Интенсивность разложения льняной ткани (метод "аппликаций ) свидетельствует о целлюлозной активности почвы и отражает напряженность хода микробиологических процессов вообще (.Н.Мишу стин, $іТ .йщев, 1978) . Под влиянием жидкого навоза разложение льняной ткани в почве под яровыми культурами возросло в 1,4-1,6 раза, а под озимой пшеницей интенсивность разложения ткани заметно снижалась (Н.Ш Третьяков, Г.О.І усев, В. ft Осипе— ва, І978У.
Содержание ферментов в почве служит мерой ее биологической активности и фактором, определяющим плодородие почвы (А.Ш.Галстян, 1974). В опытах Д.Я.Креслинь, В.А.Межарауне, Д.Я.Раутиня и др. (1981) и Т.А.Щербаковой (1983) с внесением бесподстилочного навоза возросла активность почвенных ферментов протеази, уреазы и фосфатазы.
Исходя из результатов определения суммарной деятельности почвенной микрофлоры нами установлено, что бесподстилочный навоз способствовал повышению биологической активности почвы. При различных способах заделки его влияния на активность микроорганизмов проявляется как в пахотном, так и подпахотном слоях.
Под вико-овсяной смесью наблюдалось наиболее активное выделение почвой углекислого газа, что указывает на интенсивное разложение навоза в первый его год действия. Па вариантах с различными способами заделки навоза " дыхание" почвы выше на 23-54$, чем на контроле (табл. 14)-. Выделение СС значительно активнее в слоях почвы с навозом. При внутрипочвенном внесении полужидкого навоза и глубокой плоскорезной его заделке, выделение СО2 в слое 16-24 см выше почти вдвое, чем при поверхностном внесении и глубокой послойной заделке навоза, что свидетельствует о более интенсивном характере происходящих биологических процессов Показателем активного превращения азотсодержащих соединений навоза в почве является уровень деятельности ферментов уреазы и протеазы (табл.19). Разложение льняной ткани в слое почвы 16-24 см на вариантах глубокой послойной и глубокой плоскорезной заделки навоза выше, чем в верхнем 0-8 см слое при поверхностной его заделке (табл.15). По-видимому, в летний период, при периодическом иссушении верхней части пахотного слоя, деятельность целлюлозоразлатающих микроорганизмов значительно активизируется в нижней его части. Верхние рыхлые слои почвы обладали большей способностью к образованию нитратов, чем нижние, более плотные слои. Это отчетливо проявлялось на вариантах без навоза (табл. 17) . Поверхностная заделка навоза способствовала усилению нитрификационной способности в верхнем слое почвы.
Структура урожая, технологические и хлебопекарные качества зерна озимой пшеницы
Результаты многочисленных исследований в нашей стране и за рубежом свидетельствуют о повышении урожайности культур при внесении умеренных доз бесподстилочного навоза. Для каждой культуры оптимальная доза навоза устанавливается опытным путем в зависимости от биологических особенностей растений и потребности в азоте (СЖБалахонов, 1968; С.И.Балахонов, Г.А.Кругло-ва, В.Н.Табулина, 1969; Н.Н.Третьяков, Г.С.іусева, ЕЖОсипова, 1978; А.А .Бацула, С.П.Абрамов, 1 ЭЫ;% &Ьлпт.ы & , 1978).
В наших опытах на дерново-подзолистой среднеокультуренной почве бесподстилочный навоз оказывал существенное влияние на повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Урожайность культур зависела от способов заделки и доз внесения навоза., При разовом внесении полужидкого навоза в занятом пару его последействие сохранялось на озимой пшенице и кукурузе (табл.36,37)!.
Уровень урожая зеленой массы вико-овсяной смеси изменялся в годы исследований, главным образом, в зависимости от обеспеченности посевов влагой (табл.10) v В 1981 году выпадение атмосферных осадков составляло 37$ нормы (рис.2) и растениям не хватало влаги для нормального роста и развития.1 Погодно-климати-ческие условия вегетационного периода 1982 года (рис.3) при достаточной обеспеченности осадками способствовали формированию высокого урожая зеленой массы однолетних трав. Сухая и жаркая погода в период появления всходов, а так же нехватка влаги за две недели перед уборкой сдерживали рост вегетативной массы в 1983 году (рисг.4)У Несомненно, погодно-климатические условия в период вегетации растений вносили некоторые изменения в эффективность вариантов опыта, однако в целом прослеживалась определенная зависимость урожайности от доз и способов заделки бесподстилочного навоза С внесением малых - 30 т/га (75 кг/га азота) и средних -60 т/га (150 кг/га азота) доз навоза наибольшее повышение урожая зеленой массы вико-овсяной смеси получено при поверхностном и обычном способах их заделки (табл.36). Поверхностная заделка умеренных доз навоза оказалась наиболее оптимальным вариантом для растений с коротким периодом вегетации. Создание мульчирующего слоя почвы с навозом в верхней части пахотного слоя способствовало ускоренному разложению навоза, накоплению элементов питания и удержанию здесь влаги атмосферных осадков. В итоге повышалась полевая всхожесть семян, возрастала энергия первоначального роста и развития растений, что создавало предпосылки для формирования развитой надземной массы. В среднем за три года прибавка урожая от внесения 60 т/га навоза составляет 107,7 ц/га. По сравнению с обычным способом заделки превышение составляет 12,1 ц/га. Повышенная доза навоза - 120 т/га при обычной заделке оказывала депрессивное действие на прорастание семян и снижала густоту стояния растений к уборке (табл. ЗІ). В результате урожай зеленой массы возрастал всего на 97,1 ц/га.; При поверхностной заделке повышенной дозы навоза его токсичность на растения несколько ниже, чем при обычной заделке. Здесь прибавка в урожае от внесения навоза составляет 121,4 ц/га. Вероятно, что при поверхностной заделке навоза терялась часть аммиака, поэтому токсичность азота на растения снижалась.- Глубокая послойная заделка дозы 120 т/га навоза в нижнюю часть пахотного слоя способствовала снижению токсичности повышенной концентрации азота на растения в первоначальный период их роста и развития, при этом увеличивалась сохранность растений к уборке. Несмотря на пониженную всхожесть семян, растения быстро наращивали надземную массу в период активной вегетации, Фомируя развитую корневую систему в нижней части пахотного и в подпахотном слоях почвы (табл.27) растения тем самым обогащали почву органическим веществом. Внесение повышенной дозы навоза способствовало увеличению урожая зеленой массы растений на 133,1 ц/га, а прибавка урожая от способа заделки навоза составляла 26,5 ц/га, что достоверно. Глубокая плоскорезная заделка навоза оказала меньшее влияние на повышение урожайности однолетних трав, чем другие способы заделки. Как установлено, растения, при усиленном питании азотом, снижали потребление калия, что указывает на нарушение режима питания (табл.33). Кроме этого, в результате активного превращения навоза в почве, корневая система растений развивалась в условиях повышенного содержания углекислого газа (табл.14). Все это, несомненно, снижало эффективность глубокой плоскорезной заделки навоза. Плоскорезная обработка почвы (без навоза) по эффективности действия на урожай вико-овсяной смеси несколько выше, чем другие приемы основной обработки.
