CC BY
274
т/га (в отдельные годы до 1,3 т/га); овощных культур: огурцов на 20 %, томатов на 13 %, моркови на 14 %, свеклы столовой на 13 %. При использовании смесей диатомита с куриным пометом (2001 - 2002 гг.) прибавка урожайности составила: огурцов - 4,0
- 12,8 т/га, томатов - 6,2 - 8,1 т/га, моркови
- 4,5 - 13,3 т/га, свеклы столовой - 9,7 - 19,4 т/га.
5. Применение диатомита в качестве удобрения овощных культур приводило к сокращению сроков начала плодоношения огурцов и томатов на 10 - 15 дней и уменьшению поражаемости грибными заболеваниями томатов на 80 %.
6. Диатомит способствовал улучшению качества сельскохозяйственной продукции: в зерне озимой пшеницы содержание клейковины повышалось на 1 %, с улучшением ее качества (ИДК); во всех видах овощной продукции увеличивалось содержание фосфора и калия (на 13 - 22 %).
7. Диатомит обладает выраженным пролонгированным действием: урожайность
яровой пшеницы в зависимости от норм его внесения под предшествующую культуру повышалась на 0,1 - 0,4 т/га (4 - 23%). Улучшалось при этом и качество продукции.
8. Диатомит является природным сорбентом, способствующим снижению поступления тяжелых металлов и радиоактивных изотопов в продукцию как при прямом действии, так и в последействии: содержание свинца в зерне озимой пшеницы при норме диатомита 10 т/га снижалось с 0,119 мг/кг на контроле до 0,091 мг/кг (24 %); кадмия с
0,063 мг/кг до 0,04 мг/кг (37 %). Аналогичная закономерность наблюдалась по всем культурам и накопление тяжелых металлов по отдельным культурам и элементам уменьшалось до 6,5 раз.
9. Применение диатомита и его смесей с куриным пометом в качестве удобрения сельскохозяйственных культур экономически эффективно. Уровень рентабельности производства зерна озимой пшеницы при этом повышался на 43 - 53 %, моркови - на 20 - 48 %.
Литература
1. Воронков М.Г. и др. Кремний и жизнь. / М.Г. Воронков, Г.Н. Зелчан,
Э.Я. Лукевиц- Рига: Зинатне, 1978. - 578 с.
2. Ермолаев А.А. Роль кремния в повышении продуктивности винограда, кукурузы и сахарной свеклы // Дис. на соиск. учен. степени док. с.-х. наук в виде науч. доклада. - М.: МСХА, 1993.
- 49 с.
3. Матыченков В.В. и др. Влияние кремниевых удобрений на растения и почву / В. В/ Матыченков Е. А. Бочарникова, Я. М. Аммосова // Агрохимия. - 2002. - № 2. - С. 86-93.
4. Швейкина РВ., Рочев В. А. Контроль и регулирование содержания макро- и микроэлементов в почвах и растениях на Среднем Урале // Тр. Свердловск. СХИ. - Т. 54. - Пермь, 1979. - С. 89
УдК 633. 111:631.8
эффективность использования диатомита и его смесей с минеральными удобрениями при возделывании озимой и яровой пшеницы
А.Х. Куликова, д. с.-х. н., профессор, Яшин Е.А., к. с.-х. н., доцент, Е.В. Данилова, к.с.-х.н., ассистент, Ульяновская ГСХА
Проблема стабилизации агропромышленного комплекса и повышение уровня его эффективности является одной из ключевых российской экономики. Ее решение предполагает дальнейшее развитие процесса ин-
тенсификации сельскохозяйственного производства.
В настоящее время многие средства интенсификации, в частности, минеральные удобрения, становятся недоступными сель-
скохозяйственным товаропроизводителям. В связи с этим значительное внимание уделяется поиску новых, дешевых и доступных материалов, которые можно было бы использовать как для повышения продуктивности культур, так и сохранения плодородия почвы.
К числу таких материалов следует отнести, прежде всего, природные сорбенты - минералы и породы, которые обладают уникальными адсорбционными, ионообменными и каталитическими свойствами [2]. Особый интерес в этом отношении представляют опал-кристобалитовые породы (опоки, трепелы, диатомиты), запасы которых в России огромны.
Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось изучение эффективности использования диатомита и его смесей с минеральными удобрениями при возделывании озимой и яровой пшеницы.
В программу исследований входило решение следующих задач:
- выявить влияние диатомита при применении как в чистом виде, так и в смеси с минеральными удобрениями на свойства чернозема выщелоченного (агрофизические параметры, агрохимические показатели, водный режим, микробиологическая активность, содержание тяжелых металлов);
- изучить прямое действие диатомита и его смесей с минеральными удобрениями на формирование посевов, урожайность и качество зерна озимой и яровой пшеницы и их последействие (яровая пшеница, ячмень);
- дать агрономическую, экологическую, экономическую и биоэнерге-тическую оценку технологиям возделывания озимой и яровой пшеницы с использованием диатомита и его смесей с минеральными удобрениями;
- провести производственные испытания диатомита и его смеси с аммиачной селитрой в качестве удобрения озимой и яровой пшеницы.
Результаты исследований
Условия, объекты и методы исследований
Исследования по изучению эффективности использования диатомита и его смесей
с минеральными удобрениями при возделывании яровой (Л-503) и озимой (Базальт) пшеницы проводились в 2003-2006 гг. в полевых мелкоделяночных опытах на опытном поле кафедры почвоведения, агрохимии и агроэкологии Ульяновской ГСХА по следующей схеме: 1 - без удобрений (контроль); 2 -Ы40Р40К40; 3 - диатомит 3 т/га; 4 - диатомит 3 т/га + N20; 5 - диатомит 3 т/га + N40; 6 - диатомит 3 т/га + Ы40Р20; 7 - диатомит 3 т/га + Ы40Р20К20; 8 - диатомит 3 т/га + Ы40Р40К20; 9 - диатомит 3 т/га+Ы40Р40К40; 10 - диатомит 5 т/га; 11 - диатомит 5 т/га + N40; 12 - диатомит 5 т/га+Ы40Р20; 13 - диатомит 5 т/га + Ы40Р40К20; 14 - диатомит 5 т/га + Ы40Р40К40; 15 - диатомит 5 т/га + Ы40Р20К20.
Включение каждого из вариантов в схему опыта обусловлено необходимостью изучения влияния разных по составу смесей диатомита с минеральными удобрениями на свойства почвы, урожайность и качество зерна экспериментальных культур и установления оптимального соотношения компонентов смеси.
В качестве азотного удобрения применяли мочевину (Ым), фосфорного - двойной суперфосфат (Рсд), калийного - хлористый калий (Кх).
Предшествующей культурой во все годы исследований была викоовсяная смесь. Учетная площадь делянок составляла - 20 м2 (2^10 м), расположение делянок рендо-мизированное, повторность 4-х кратная.
Смеси диатомита с минеральными удобрениями готовили смешиванием компонентов вручную. Внесение проводилось также вручную перед основной обработкой почвы. Под озимую пшеницу заделывали на глубину 10-12 см агрегатом ДТ-75 + БДТ-3, под яровую пшеницу - на глубину 20-22 см агрегатом Т-150 К + ПЛН-4-35.
Химические средства защиты растений не применялись. Основная, предпосевная и послепосевная обработки почвы проводились согласно принятым в регионе технологиям возделывания яровой и озимой пшеницы.
По указанной выше схеме опыт проводился в течение 2003-2005 гг. В 2006 г. были
Таблица 1- Влияние минеральных удобрений, диатомита и его смеси с мочевиной на плотность почвы в посевах яровой и озимой пшеницы, г/см3
Вариант Слой почвы, см Яровая пшеница (среднее за 2003-2005 гг.) Озимая пшеница (среднее за 2004-2005 гг.)
посев уборка возобновление вегетации уборка
Ц /МЛ 0-10 1,20 1,24 1,23 1,25
Без 10-20 1,23 1,27 1,24 1,28
удобрений 20-30 з 1,26 1,30 1,27 3 1,33
(контроль) 0-30 з 1,23 3 1,27 3 1,25 3 1,29
0-10 1,19 1,25 1,16 1,23
10-20 1,22 1,29 1,25 1,27
Ы40Р40К40 3 3 3 3
20-30 1,31 1,36 1,33 1,32
0-30 1,24 1,30 1,25 1,27
0-10 1,05 1,14 1,09 1,14
Диатомит 10-20 1,13 1,20 1,17 1,20
3 т/га 20-30 1,24 1,30 1,22 1,24
0-30 1,14 1,21 1,16 1,19
0-10 1,09 1,16 1,11 1,19
Диатомит 10-20 1,14 1,20 1,14 1,22
3 т/га + Ы40 20-30 1,24 1,31 1,20 1,34
0-30 1,16 1,22 1,17 1,25
Диатомит 0-10 1,03 1,13 1,06 1,15
5 т/га 10-20 1,12 1,18 1,15 1,19
20-30 1,26 1,27 1,25 1,25
0-30 1,14 1,19 1,15 1,20
Таблица 2 - Агрохимические показатели чернозема выщелоченного под посевами яровой пшеницы, среднее за 2003-2005 гг.
Мг/кг
Вариант Гумус, % рНКС1 ^02 водораство -римый N03 +N114 рА К20 Сумма поглощенных оснований мг-экв./100 г почвы
Перед посевом
Контроль 4,27 5,89 34,4 142 165 145 44,1
Ы40Р40К40 4,31 5,91 34,9 147 171 151 44,9
Диатомит 3 т/га 4,31 5,96 36,4 150 169 153 44,7
Диатомит 3 т/га + N40 Диатомит 5 т/га 4.37 4.37 5,95 5,82 36,8 40,4 152 147 174 171 157 159 44,6 44,9
Контроль 4,29 5,80 В период убс 32,5 рки 149 169 144 45,1
Ш0Р40К40 4,29 5,85 35,5 162 175 155 45,5
Диатомит 3 т/га 4,31 5,86 37,6 162 177 158 45,6
Диатомит 3 т/га + N40 4,29 5,86 37,4 164 177 157 45,4
3 т/га 3 т/га + 3 т/га + N20 N'10
Посев
т/га т/га + N20 т/пи-N411 тУга
Уборка
____- в т.ч. в слое 0-30 см
Рисунок 1 -Запасы продуктивной влаги в посевахяровой пшеницы в зависимости от применения диатомита и его смесей с удобрениями (2003 - 2006 гг.)
повторены наиболее результативные варианты с соблюдением всех прежних условий: предшествующая культура, размеры и размещение делянок на территории по схеме: 1
- без удобрений (контроль); 2 - Ж0Р40К40; 3 - диатомит 3 т/га; 4 - диатомит 3 т/га + N20; 5 - диатомит 3 т/га + N40.
Почва опытного поля - чернозем выщелоченный среднемощный среднесуглинистый со следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса 4,3 %, подвижных форм фосфора и калия 168 и 150 мг/кг почвы, рНКС1 5,8
За годы проведения исследований климатические показатели существенно отличались от среднемноголетних и были контрастными как по количеству осадков, так и по распределению их в течение вегетации. Также значительны были колебания среднесуточной температуры воздуха.
2003 г. был благоприятным в отношении влаги и температуры, несмотря на заморозки -4, -5 °С в период всходов яровых зерновых культур.
Период вегетации 2004 г. характеризовался избыточной влагообеспеченностью (319 мм) и оптимальным тепловым режимом (+14 ... +20,9 °С), что способствовало большому накоплению вегетативной массы растений, в результате чего наблюдалось частичное полегание посевов яровой пшеницы.
В 2005 г. наблюдался дефицит влаги при прорастании семян. Май характеризовался небольшим количество осадков (41,2 мм) и более высокой температурой, среднемесячная температура составила +17,1 °С, что повлияло на рост и развитие культур в период всходы-кущение; в дальнейшем высокая температура воздуха и хорошая влагообес-печенность способствовали нормальному развитию растений.
В 2006 году недостаток влаги наблюдался в июне (42,8 мм), а избыточное ее количество - в августе (114,7 мм), в результате чего сдвинулись сроки уборки культур.
Организация полевых опытов, проведение наблюдений, лабораторных анализов осуществлялись по общепринятым методикам и соответствующим ГОСТам. Все анализы проведены в аккредитованной агрохимической лаборатории ФГУ САС «Ульяновская» (№ РОСС. RU. 0001.510.251) и испытательной лаборатории «Ульяновская ГСХА» (№ РОСС. RU. 001.513.748). Экономическую оценку технологий возделывания зерновых культур проводили по системе натуральных и стоимостных показателей с использованием нормативов и расценок, принятых для производственных условий учебно-опытного хозяйства Ульяновской ГСХА (2006 г.); биоэнергетическую эффективность определяли по совокупным затратам энергоресурсов на их возделывание
□ Контроль И М40Р40К40 ■ Диатомит 3 т/га
О Диатомит 3 т/га+1Ч20 □ Диатомит 3 т/га+Ы40
Рисунок 2. Прирост сухого вещества яровой пшеницы за период трубкование - молочная спелость, г/10 растений (2006 г.)
и накоплению потенциальной энергии в урожае. Данные результатов исследований подвергались математической обработке методами дисперсионного и корреляционного анализов [1].
Влияние диатомита и его смесей с минеральными удобрениями на свойства чернозема выщелоченного
Агрофизические параметры. Анализ агрегатного состава почвы показал, что диатомит обладает выраженным острукту-ривающим действием: содержание агрономически ценных агрегатов в пахотном слое перед уборкой озимой пшеницы при дозах его внесения 3 и 5 т/га превысило контроль на 16 и 17 %, яровой пшеницы - на 10 и 13 % соответственно. Влияние диатомита на структуру почвы сохранялось и при совместном внесении его с минеральными удобрениями.
Интегральным показателем физического состояния почвы является плотность ее сложения. Показатели плотности почвы перед посевом позволяют прогнозировать развитие культур в течение вегетации, перед уборкой
- оценить действие применяемых приемов. Как показали результаты исследований, внесение диатомита как в чистом виде, так и совместно с минеральными удобрениями
оказывает разуплотняющее действие на почву (таблица 1). Последнее позволило создать более оптимальное для данных культур сложение пахотного слоя, снизив его плотность перед посевом яровой пшеницы на 7 %, перед возобновлением вегетации озимых на 6-8 %.
Агрохимические показатели. Проведенные исследования позволили установить положительное влияние диатомита на основные агрохимические показатели почвы. При этом по улучшению питательного режима почвы он не уступал полным дозам КРК: содержание минеральных форм азота (N03 + КН4) в пахотном слое увеличилось на 3-6 % (на фоне КРК - на 2-3 %), подвижных форм фосфора - на 2-5 % (на фоне КРК - на 2-3 %), подвижного калия -на 6-11 % (на фоне КРК - на 3-7 %) (таблица 2).
Преимущество вариантов с внесением диатомита и его смеси с мочевиной сохранялось до конца вегетации. Особо следует отметить, что при внесении диатомита в почве значительно увеличивалось количество водорастворимого кремния: в период возобновления вегетации озимых и посева яровой пшеницы до 20 % и до 23 % - ко времени уборки урожая. Последнее, несомненно, свидетельствует об улучшении кремниевого
Таблица 3 - Урожайность озимой пшеницы, т/га
Вариант Урожайность
2004 г. 2005 г. среднее за 2 года
1. Без удобрений (контроль) 1,83 1,27 1,55
2. Ш0Р40К40 2,17 1,47 1,82
3. Диатомит 3 т/га 2,28 1,46 1,87
4. Диатомит 3 т/га + N20 2,47 1,51 1,99
5. Диатомит 3 т/га + N40 2,68 1,62 2,15
6. Диатомит 3 т/га + Ж0Р20 2,51 1,56 2,04
7. Диатомит 3 т/га + Ж0Р20К20 2,44 1,62 2,03
8. Диатомит 3 т/га + Ж0Р40К20 2,52 1,68 2,1
9. Диатомит 3 т/га + Ж0Р40К40 2,46 1,65 2,06
10. Диатомит 5 т/га 2,53 1,58 2,1
11. Диатомит 5 т/га + N40 2,66 1,67 2,17
12. Диатомит 5 т/га + Ж0Р20 2,61 1,68 2,15
13. Диатомит 5 т/га + Ж0Р40К20 2,65 1,67 2,16
14. Диатомит 5 т/га + Ж0Р40К40 2,74 1,73 2,24
15. Диатомит 5 т/га + Ж0Р20К20 2,61 1,70 2,16
НСР05 0,10 0,11
Таблица 4 - Урожайность яровой пшеницы, т/а
Вариант Урожайность
2003 г. 2004 г. 2005 г. среднее за 3 года
1. Без удобрений (контроль) 1,97 2,18 1,30 1,82
2. Ш0Р40К40 2,39 2,44 1,51 2,10
3. Диатомит 3 т/га 2,19 2,36 1,42 1,99
4. Диатомит 3 т/га + N20 2,51 2,76 1,50 2,26
5. Диатомит 3 т/га + N40 2,63 2,89 1,53 2,35
6. Диатомит 3 т/га + Ж0Р20 2,61 2,56 1,50 2,22
7. Диатомит 3 т/га + Ж0Р20К20 2,44 2,64 1,54 2,21
8. Диатомит 3 т/га + Ж0Р40К20 2,30 2,57 1,57 2,15
9. Диатомит 3 т/га + Ж0Р40К40 2,51 2,66 1,61 2,26
10. Диатомит 5 т/га 2,25 2,50 1,54 2,10
11. Диатомит 5 т/га + N40 2,32 2,86 1,60 2,26
12. Диатомит 5 т/га + Ж0Р20 2,30 2,71 1,61 2,21
13. Диатомит 5 т/га + Ж0Р40К20 2,32 2,73 1,63 2,23
14. Диатомит 5 т/га + Ж0Р40К40 2,67 2,71 1,59 2,32
15. Диатомит 5 т/га + Ж0Р20К20 2.25 2,69 1,55 2,16
НО- 0.19 0,16 0,10
Таблица 5 - Влияние диатомита на урожайность и качество зерна озимой пшеницы (учхоз УГСХА, 2002 г.),ячменя (2004 г).
Вариант Урожайность, т/га Масса 1000 зерен,г Белок, % Клейковина, % ИДК, ед. Азот, % Р2О. % К20, %
Без удобрений 2,4 33,5 10,0 21,5 108 1,75 0,62 0,29
(контроль) Диатомит 8 т/га. 3,1 36,2 10,8 23,9 88 1,93 0,67 0,35
НСР05 0,3 1,7 1,1 1,0 6 0,16 0,03 0,05
Таблица 6 - Урожайность и качество зерна яровой пшеницы в зависимости от внесения диатомита и аммиачной селитры (колхоз им. Вавилова, 2005 г.).
Урожай - ность, Качество зерна
Вариант сырая клейковина, % ИДК, ед. белок, % Р2°, % К2О,%
Без удобрений (контроль) 1,02 22,3 78 10,5 0,86 0,70
Диатомитовый 1,11 23,0 68 11,3 0,85 0,77
порошок 3 т/га Диатомитовый порошок 67
3 т/га +N20 кг/га 1,28 23,4 11,2 0,89 0,68
НСР05 0,12 0,7 5,5 0,8 0,02 0,06
питания растений при использовании диатомита в качестве удобрения.
Применение диатомита в качестве удобрения практически не оказало влияния на содержание гумуса и реакцию почвенного раствора.
Таким образом, диатомит и, прежде всего, аморфный кремний, содержащийся в нем, оказывает влияние на общее физикохимическое состояние и свойства почвы, способствуя улучшению питания растений.
Водный режим. В улучшении водного режима крайне важно сохранить в почвенном профиле поступающую с атмосферными осадками влагу путем снижения как инфильтрации в более глубокие слои, так и уменьшения потерь вследствие испарения с поверхности почвы. Анализ результатов наших исследований показал несомненную положительную роль диатомита в сохранении влаги как в пахотном, так и в метровом слое. Так, при возделывании яровой пшеницы (рисунок 1) превышение в запасах продуктивной влаги в пахотном слое при внесе-
нии диатомита в дозе 3 т/га составило перед посевом 7,5 мм, 5 т/га - 14,5 мм, перед уборкой - 9,3 и 17,4 мм.
В связи с тем, что при этом повышалась урожайность культур, закономерно снижался коэффициент водопотребления. В среднем за 4 года на формирование 1 т зерна озимой пшеницы на контроле затрачивалось
1 496 м3 . При внесении минеральных удобрений и диатомита в дозе 3 т/га, в том числе совместно с N20 и N40, величина данного показателя составляла 1 324, 1 349, 1 286 и 1 182 м3 /т соответственно, т.е. снижалась на 10-21%.
Таким образом, внесение диатомита в значительной степени способствовало повышению водоудерживающей способности чернозема выщелоченного, экономному и рациональному расходованию влаги в течение вегетации яровой и озимой пшеницы.
Микробиологическая активность почвы.
Об изменении биогенности почвы в зависимости от изучаемых факторов мы судили
Таблица 7 - Влияние различных доз диатомита в последействии на урожайность сельскохозяйственных культур
Озимая пшеница, 2002 г. Яровая пшеница, 2003 г. Ячмень, 2004 г. Ячмень, 2005 г. Прибавка зерна за 4 года, т/ га
Вариант ур°- жай- ность, отклонение от контроля ур°- жай- ность, отклонение от контроля ур°- жай- ность, отклонение от контроля ур°- жай- ность, отклонение от контроля
т/га т/га % т/га т/га % т/га т/га % т/га т/га %
Контроль 3,51 - - 1,78 - - 1,10 - - 1,16 - - -
Диатомит, 5 т/га 3,89 +0,38 +11 1,86 +0,08 +5 1,54 +0,44 +40 1,21 +0,05 +4 0,95
Диатомит, 8 т/га 4,06 +0,55 +16 2,04 +0,26 +15 1,52 +0,42 +38 1,24 +0,08 +7 1,31
Диатомит, 10 т/га 4,27 +0,76 +22 2,19 +0,41 +23 1,38 +0,28 +25 1,27 +0,11 +10 1,56
НСР05 0,24 0,10 0,14 0,06
Таблица 8 - Экономическая эффективность возделывания озимой пшеницы (2004-2005 гг.)
Вариант
Показатель без удобрений (контроль) Ш0Р40К40 диатомит 3 т/га диатомит 3 т/га +N40 диатомит 3 т/га + Ш0Р40К40 диатомит 5 т/га + Ш0Р40К40
Урожайность, т/га 1,55 1,82 1,87 2,15 2,06 2,24
Стоимость продукции, р./га 5 425,0 6 370,0 6 545,0 7 525,0 7 210,0 8 190,0
Производственные затраты 4 298,9 6 190,3 4 896,9 5 355,3 6 271,3 6 920,0
на, р./га
Себестоимость, р./т 2 773,5 3 401,3 2 619,0 2 490,8 3 044,3 2 957,3
Условный чистый доход, р./га 1 126,1 179,7 1 648,1 2 169,7 938,7 1 270,0
Уровень рентабельности, % 26 3 34 41 15 18
по распаду льняной ткани. По мнению ряда авторов метод аппликации может наиболее полно характеризовать общую направленность микробиологических процессов.
Исследования показали, что диатомит благоприятно влияет на активность почвенных микроорганизмов: разложение льняного полотна под яровой пшеницей при внесении диатомита 3 т/га и Ж0Р40К40 в среднем за два года исследований составило 20 %, при применении диатомита совместно с азотным удобрением - 30 % (на контроле 12 %).
Вышеизложенное подтверждается и улучшением азотного питания растений при
использовании диатомита в качестве удобрения.
Влияние диатомита и его смесей с минеральными удобрениями на состояние посевов яровой пшеницы
Фотосинтетическая активность растений. Основными показателями фотосин-тетической деятельности растений являются площадь листовой поверхности, срок жизни листьев и продуктивность работы единицы площади листовых пластинок.
Изучение влияния диатомита и его смесей с мочевиной на формирование фото-синтетического аппарата яровой пшеницы
позволяет сделать следующие выводы: внесение диатомита совместно с мочевиной способствовало увеличению площади листьев растений яровой пшеницы по фазам роста от 9 до 57 %. Влияние 3 т диатомита проявилось неоднозначно: от снижения площади листьев на 2 % в фазу трубкования и на 20 % относительно контроля в фазу молочной спелости до увеличения на 9 % в фазу колошения. Увеличение площади листьев под действием диатомита и его смесей с мочевиной отразилось на величине фото-синтетического потенциала (ФП), значение которого также повысилось от 3 до 39 % по фазам роста.
Корреляционно-регрессионный анализ показал, что определяющим фактором урожайности яровой пшеницы является ФП в фазу трубкования. Соответствующее уравнение регрессии имеет следующий вид:
У = 0,6 + 5,478х,
где У - урожайность культуры, т/га; х
- ФП в м2 сутки/10 растений в фазу трубкования; R=0,76; D = 57,9 %.
При этом накопление сухого вещества под действием диатомита и его смесей с мочевиной по фазам роста увеличилось от 5 до 77 % (рисунок 2). Вариант с внесением полного минерального удобрения по всем изучаемым показателям фотосинтетической деятельности яровой пшеницы превышал вариант с внесением диатомита в чистом виде, но уступал смесям его с мочевиной.
Полегание посевов. Полегание зерновых
- крайне нежелательный процесс, в связи с чем необходимо применять в системе их возделывания препараты, позволяющие увеличить прочность стебля. Исследования показали, что внесение диатомита в почву является одним из действенных факторов повышения устойчивости растений: полегание яровой пшеницы уменьшалось на 15 % (диатомит 5 т/га), тогда как при добавлении к данной дозе диатомита полных доз удобрений оно на столько же (15 %) увеличивалось.
Урожайность и качество продукции в зависимости от доз внесения диатомита и его смесей с минеральными удобрениями
Урожайность и качество зерна озимой
пшеницы
Как показали результаты исследований, диатомит оказал существенное положительное влияние на урожайность озимой пшеницы (таблица 3). При этом прибавка урожайности зерна при использовании диатомита в качестве удобрения в дозе 3 т/га оказалась практически такой же (в 2004 г. достоверно выше), что и при внесении Ж0Р40К40. Добавление к диатомиту в дозе 3 т/га 20 кг д.в./га азота повышало урожайность озимой пшеницы по отношению к контролю в среднем за 2 года на 0,44 т/га, или на 28 %; по отношению к варианту с Ж0Р40К40 - на 0,17 т/га (9 %). Наиболее высокая урожайность была получена на варианте с использованием диатомита 5 т/га совместно с полными дозами минеральных удобрений. Однако, разница в урожайности между данным вариантом и вариантом с внесением диатомита 3 т/га + N40 в 2004 г. несущественна, а в 2005
г. - на уровне НСР05.
В 2006 г. были повторены наиболее эффективные варианты, результаты оценки которых подтвердили данные предыдущих лет: прибавка урожайности по варианту диатомит 3 т/га + N40 составила 0,43 т/га, или 16 %.
Таким образом, для формирования более высокой урожайности озимой пшеницы достаточно использовать диатомит в дозе 3 т/га совместно с мочевиной в дозе 40 кг
д.в./га. Применение РК - удобрений на фоне доз диатомита 3 и 5 т/га при возделывании озимой пшеницы, как будет показано ниже, экономически не оправдывается из-за дороговизны первых и больших расходов на транспортировку и внесение вторых.
Анализ результатов исследований методом множественной корреляции показал, что наиболее значимыми из агрохимических показателей, определяющими формирование урожайности озимой пшеницы, являются содержание в пахотном слое почвы водорастворимого кремния и подвижных форм фосфора. Соответствующее уравнение имеет следующий вид:
У = 0,142 + 0,297 х1 + 0,0631 х2 ,
где У - урожайность зерна в т/га; х1 и х2
- содержание соответственно водораствори-
мого Si и подвижного Р2О5, мг/100 г почвы.
Урожайность и качество зерна яровой пшеницы
Применение диатомита и его смесей с минеральными удобрениями оказало положительное влияние на формирование урожайности и яровой пшеницы. В среднем за три года вариант с внесением 3 т/га диатомита + N40 превысил контроль по урожайности зерна на 0,53 т/га, или 29 % (таблица 4).
Корреляционно-регрессионный анализ показал положительное влияние на формирование урожайности яровой пшеницы всех основных агрохимических показателей почвы, в том числе и суммы поглощенных оснований. Уравнение множественной корреляции при этом имеет следующий вид:
У = -4,486 + 0,039х1 + 0,0392х2 + 0,0951х3 + 0,116х4 + 0,0617х5 ,
где У - урожайность яровой пшеницы, т/ га; х1 - содержание водорастворимого кремния, мг/100 г почвы; х2 - содержание Р2О5, мг/100 г почвы; х3 - содержание К2О, мг/100 г почвы; х4 - содержание N0^, + КН3 мг/100 г почвы; х5 - сумма поглощенных оснований, мг-экв./100 г почвы.
Множественный коэффициент корреляции составляет 0,75, что свидетельствует о тесной связи между данными показателями и урожайностью яровой пшеницы. Наиболее высокая доля в формировании урожайности данной культуры приходится на подвижный калий (26 %), минеральные формы азота (13 %) и сумму поглощенных оснований (12 %), которая определяет кислотно-основные свойства и условия питания растений.
На основании полученных данных можно сделать вывод, что совместное внесение диатомита в дозе 3 т/га с азотным удобрением в дозе 40 кг д.в. /га оказало наиболее благоприятное влияние на величину урожая яровой пшеницы. При этом улучшалось качество продукции: содержание клейковины увеличилось на 0,9-1,9 %. Следует отметить, что при внесении диатомита содержание кремния в продукции яровой и озимой пшеницы повышалось на 2-36 %.
Производственные испытания эффективности диатомита и его смеси с амми-
ачной селитрой в технологиях возделывания озимой и яровой пшеницы
Основы научных исследований по агрономии предполагают обязательное испытание предлагаемых приемов повышения урожайности культур в производственных условиях. В связи с этим нами в 2002-2005 гг. были проведены производственные опыты с использованием диатомита как в чистом виде, так и в смеси с аммиачной селитрой. Ниже приводятся результаты производственных опытов, проведенных в учхозе УГСХА (2002 г.) и в колхозе им. Вавилова Инзенско-го района Ульяновской области (2005 г.).
Почва опытного поля в обоих хозяйствах чернозем выщелоченный легкосуглинистый. Площадь делянок в учхозе УГСХА составляла 3 га, в колхозе им. Вавилова - 1,5 га. Повторность трехкратная. Диатомит вносился в почву в учхозе УГСХА в дозе 8 т/га, в колхозе им. Вавилова - 3 т/га под предпосевную культивацию. Данные таблиц 5, 6 убедительно показывают высокую эффективность диатомита и его смеси с азотным удобрением как в повышении урожайности культур, так и улучшении качества продукции. Прибавка урожайности озимой пшеницы в учхозе УГ -СХА составила 29 %. При этом улучшались все показатели качества продукции.
Последействие диатомита на урожайность и качество сельскохозяйственных культур
Высокоразвитая адсорбирующая поверхность диатомита и достаточно высокая доза внесения предполагают пролонгированное действие его на урожайность последующих культур. Нами проводилось изучение последействия диатомита в опытах, заложенных доцентом кафедры почвоведения, агрохимии и агроэкологии Ульяновской ГСХА Яшиным Е.А. [6]. Проведенные исследования показали, что положительное действие диатомита проявляется не менее 4-х лет (таблица 7).
В последействии влияние диатомита на улучшение качества продукции сохранялось.
Влияние диатомита и его смесей с мочевиной на трансформацию тяжелых металлов в системе почва - растение
Внесение диатомита (как в чистом виде, так и совместно с минеральными удобрениями) не приводило к достоверным изменениям в содержании тяжелых металлов (ТМ) в почве. Однако наблюдалась заметная тенденция снижения подвижности тяжелых металлов при внесении его в почву. Так, содержание подвижных форм кадмия в пахотном слое уменьшилось на 11-22 %. Учитывая, что кадмий является одним из самых токсичных элементов, следует признать, что диатомиты являются одним из важных средств получения экологически безопасной продукции. Последнее подтверждается анализом содержания ТМ в продукции: если применение минеральных удобрений приводило к заметному повышению содержания ряда элементов в зерне озимой и яровой пшеницы, то использование диатомита в качестве удобрения как в чистом виде, так совместно с КРК - к снижению накопления их в продукции. Например, внесение диатомита в почву в дозах 3 и 5 т/га способствовало уменьшению поступления свинца в зерно как озимой, так и яровой пшеницы в 1,3 раза, кадмия - на 13 %.
Экономическая и биоэнергетическая эффективность технологий возделывания озимой пшеницы с использованием диатомита и его смесей с минеральными удобрениями
Экономическая эффективность.
Оценка экономической эффективности технологии возделывания озимой пшеницы с использованием диатомита и его смесей с минеральными удобрениями показала, что применение диатомита в чистом виде в дозе 3 т/га, несмотря на достаточно высокие затраты на транспортировку и внесение, является рентабельным (таблица 8).
Уровень рентабельности на данном варианте превысил контроль на 8 %, а вариант с полной дозой минерального удобрения - на 31 %. Применение диатомита совместно с мочевиной в дозе 40 кг д.в./га повышало уровень рентабельности на 15 % по сравнению с контролем и на 38 % - с полной дозой минеральных удобрений. Использование диатомита совместно с полным минеральным удобрением как в дозе 3 т/га, так и 5
т/га экономически менее рентабельно, чем возделывание озимой пшеницы без удобрений.
Таким образом, применение диатомита в чистом виде и совместно с азотным удобрением является экономически целесообразным и рентабельным, несмотря на высокие материально-денежные затраты.
Биоэнергетическая оценка
Анализ биоэнергетической оценки технологии возделывания озимой пшеницы показал: применение диатомита на фоне различных доз минеральных удобрений связано со значительными энергетическими затратами: от 19,73 до 31,15 ГДж/га. При этом существенных различий в эффективности изучаемых вариантов не выявлено. Тем не менее, наиболее энергетически эффективными являются варианты с использованием диатомита 3 т/га (энергетический коэффициент
- 1,32, энергоемкость производства зерна
- 12,63 МДж/т) и смеси диатомита с мочевиной в дозе 40 кг д.в. (энергетический коэффициент - 1,31, энергоемкость производства зерна - 12,74 МДж/т). Анализ структуры затрат энергии в технологиях возделывания озимой пшеницы показал, что наибольшую долю занимают топливо (около 31-41 %), минеральные удобрения (13-18 %) и семена (24-37 %). На долю диатомита приходится от 10 до 14 % энергетических затрат.
Перспективы применения диатомита и его смесей с минеральными удобрениями в растениеводстве
В условиях дороговизны минеральных удобрений и практически полного прекращения их применения большое значение приобретает использование местных нетрадиционных минерально-сырьевых ресурсов в качестве удобрения сельскохозяйственных культур. Особый интерес в этом отношении представляют высококремнистые породы, представленные преимущественно активным кремнеземом.
Кремний является составной частью всех растений и содержится в них в среднем от 0,02 до 0,15 %. Интенсивно ассимилирующие кремний из почвы растения принято называть «кремнефилами», среди них пшеница, овес, ячмень, просо, рис и др. Напри-
мер, в золе зерна ячменя содержится более 40 % оксида кремния, в соломе - 91 %; шелухе риса - 93 %. Следовательно, кремний необходим растениям.
Растения поглощают кремний активно и имеют механизм для быстрого перераспределения его по организму. Кроме того, были выявлены активные формы кремния, которые способны контролировать многие биохимические реакции в растениях. Было установлено, что кремний играет защитную роль при любых стрессовых ситуациях, будь то атака насекомых-вредителей, грибных заболеваний или воздействие низких температур, химическое загрязнение и т.д. Такая универсальность обусловлена способностью активных кремниевых соединений способствовать быстрому и направленному синтезу специфических органических молекул внутри растительной клетки, которые помогают растению преодолеть или адаптироваться к стрессу. Таким образом, основная роль кремния в растениях - это защита их при любых стрессовых ситуациях [3,4].
Нельзя не отметить еще одну важную роль кремния в питании растений: по результатам многочисленных исследований кремниевые соединения способствуют переходу недоступных растениям почвенных фосфатов в доступные формы, а также препятствуют трансформации фосфорных удобрений в недоступные. Кроме того, при внесении в почву кремниевых соединений возможно улучшение азотного питания растений через стимулирующее влияние их на развитие почвенной микрофлоры.
В силу вышеуказанных особенностей возможно использование природных сорбентов в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур не только в качестве многофункционального удобрения, но и открываются большие перспективы для создания новых видов удобрительных смесей, обладающих наиболее рациональным режимом взаимодействия с растениями. И, не случайно, за рубежом нетрадиционные минеральные ресурсы широко используются в сельскохозяйственном производстве. Например, еще в 80-е годы прошлого столетия в США для нужд сельского хозяйства
ежегодно использовалось более 800 тыс. т цеолитов, около 400 тыс. т диатомитов, 800 тыс. т бентонитов и т.д. Наша страна имеет огромные запасы природных сорбентов, однако использование их в сельскохозяйственном производстве ничтожно.
Изучение возможности использования высококремнистых пород в качестве удобрения сельскохозяйственных культур нами проводится с 2000 года. Результаты полевых опытов показали высокую эффективность диатомита Инзенского месторождения при возделывании зерновых (озимая, яровая пшеницы, ячмень), пропашных (кукуруза, картофель, сахарная и столовая свекла) и овощных (морковь, томаты, огурцы, капуста) культур при использовании как в чистом виде, так и в смеси с куриным пометом и минеральными (азотными) удобрениями. Так, использование диатомита в дозах 3 и 5 т/га и его смесей с минеральными удобрениями способствовало повышению урожайности озимой пшеницы на 21-44 %, яровой пшеницы - на 9-29 %. При этом улучшалось качество продукции: содержание клейковины в зерне озимой и яровой пшеницы повышалось на 2 % и более.
Таким образом, высокая эффективность диатомита в качестве многофункционального удобрения сельскохозяйственных культур несомненна. Однако необходимо отметить, что предлагаемые производству дозы диатомита достаточно большие (3-5 т/га) и сопряжены со значительными затратами на транспортировку и внесение и, несмотря на высокую агрономическую эффективность, не всегда оправдываются экономически при однократном внесении. Длительное последействие окупает затраты на его применение, однако финансовое положение многих сельхозтоваропроизводителей не позволяет в широком масштабе использовать высококремнистые породы в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур.
В связи с этим необходимо продолжить исследования по изучению возможности снижения дозы внесения диатомита в чистом виде и его смесей с минимальными и средними дозами минеральных удобрений, в том числе за счет совместного примене-
ния с биологическими препаратами. Первые опыты в этом направлении, проводимые на кафедре почвоведения, агрохимии и агроэкологии Ульяновской ГСХА, показали его перспективность.
В связи с вышеизложенным следует признать, что высококремнистые породы являются уникальным средством как для сохранения плодородия почвы, так и для повышения урожайности и получения экологически безопасной качественной продукции, которые позволят поднять земледелие на качественно новый уровень.
Выводы
1. Диатомит является экологически безопасным кремниевым удобрением, оказывающим при внесении в почву (как в чистом виде, так и в смеси с минеральными удобрениями) комплексное положительное воздействие на систему почва-растение.
2. Внесение диатомита как в чистом виде (3 и 5 т/га), так и совместно с мочевиной оказало оструктуривающее и разуплотняющее действие на почву под яровой и озимой пшеницей. При этом плотность почвы перед посевом яровой пшеницы уменьшалась от 1,23 г/см3 на контроле до 1,14 г/см3, перед возобновлением вегетации озимой пшеницы - от 1,25 г/см3 до 1,15 г/см3. Перед уборкой показатели варьировали от 1,29 до 1,19 г/см 3. Содержание агрономически ценных агрегатов к концу вегетации озимой пшеницы увеличилось на 16 и 17 %, яровой - на 10 и 13 % соответственно. Действие диатомита на агрофизические свойства чернозема выщелоченного проявлялось при применении его совместно с минеральными удобрениями.
3. Диатомит при использовании его в системе удобрений по улучшению питательного режима почвы не уступал полным дозам удобрений: при этом содержание минеральных форм азота (N03 + КН4) в пахотном слое увеличилось на 6 %, подвижных форм фосфора на 5 %, подвижного калия - на 11 %. Преимущество вариантов с внесением диатомита и его смеси с мочевиной сохранялось до конца вегетации.
4. Внесение диатомита в почву приводило к повышению содержания в ней водо-
растворимого кремния до 20 % ко времени возобновления вегетации озимой и посева яровой пшеницы и до 23 % - ко времени уборки культур.
5. Диатомит благоприятно влиял на активность почвенных микроорганизмов: разложение льняного полотна под озимой пшеницей при внесении диатомита в дозе 3 т/га и Ж0Р40К40 в среднем за два года исследований составило 20 %, при применении диатомита совместно с азотным удобрением
- 30 % (на контроле 12 %).
6. Диатомит и его смеси с азотным удобрением положительно влияли на формирование фотосинтетического потенциала растений яровой пшеницы и увеличивали его на 3-39 % (в фазу налива зерна) через увеличение площади листовой поверхности и сроки ее функционирования.
7. Внесение в почву диатомита в дозах 3 и 5 т/га повышало урожайность озимой пшеницы на 21 и 35 %, яровой - на 9 и 15 % соответственно в сравнении с контролем, которая не уступала варианту с применением полного минерального удобрения (Ж0Р40К40). Совместное внесение диатомита (3 и 5 т/га) и минеральных удобрений способствовало формированию урожайности озимой пшеницы, в 1,5 раза превышающей контрольный вариант, и в 1,3 раза - яровой пшеницы. Для получения максимального эффекта достаточно применение в технологиях яровой и озимой пшеницы диатомита в дозе 3 т/га совместно с мочевиной (40 кг д.в./га). Производственные испытания подтвердили результаты мелкоделяночных опытов.
8. Диатомит обладает выраженным пролонгированным действием: урожайность
ячменя от 5 т/га на 3-й год внесения повысилась на 40 %, на 4-й - на 4 %. При увеличении дозы внесения до 10 т/га превышение урожайности ячменя на 4-й год составило 10 %.
9. Диатомит является природным сорбентом, способствующим снижению поступления тяжелых металлов и радиоактивных изотопов в продукцию как в прямом действии, так и последействии: подвижность кадмия в почве уменьшалась на 11-22 %, поступление его в растения - на 13 %.
10. Применение диатомита как в чистом рентабельности производства зерна озимой
виде в дозе 3 т/га, так и совместно с азотным пшеницы при этом повышался в сравнении
удобрением в дозе 40 кг д.в./га в технологи- с контролем на 8-15 %, коэффициент био-
ях возделывания зерновых культур экономи- энергетической эффективности на 4 и 3 %
чески и энергетически эффективно. Уровень соответственно по вариантам.
Литература
1. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
2. Дистанов У.П., Конюхова Т.П. Природные сорбенты и охрана окружающей среды // Химизация сельского хозяйства. 1990. № 9. С.34-39.
3. Матыченков В.В. Аморфный диоксид кремния в дерново-подзолистой почве и его влияние на растения: Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. М.: МГУ, 1990. 29 с.
4. Матыченков В.В., Бочарникова Е.А., Аммосова Я.М. Определение доступного растениями кремния в почвах // Агрохимия. 1997. № 1. С.76-80.
5. Яшин Е.А. Эффективность использования диатомита и его смесей с куриным пометом в качестве удобрения сельскохозяйственных культур на черноземе выщелоченном Среднего Поволжья. Автореф. дисс. канд. с.-х. наук. Ульяновск, 2004. 20 с.
