CC BY
84
УДК 631.8:633.63
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫСОКОКРЕМНИСТЫХ ПОРОД И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ
А.Х. Куликова, д. с.-х. наук, профессор, И.А. Тойгильдина к. с.-х. наук, Ульяновская ГСХА
В современном земледелии важнейшей задачей является увеличение объемов производства экологически безопасной продукции. Однако продуктивность сельскохозяйственных культур остается низкой из-за недостатка средств интенсификации по причине их дороговизны. Особенно не удовлетворяются потребности растениеводства в минеральных удобрениях, являющихся основным фактором роста продуктивности земледелия и улучшения плодородия почв.
В условиях ограниченности материальных ресурсов сельскохозяйственных товаропроизводителей назрела острая потребность в изыскании доступных местных удобрений, которые бы обеспечивали минеральное питание растений и позволяли получать экологически безопасную продукцию высокого качества. Во многих регионах России имеются большие запасы нерудных минеральносырьевых ресурсов, пригодность которых в качестве удобрения сельскохозяйственных культур практически не изучена. В этом отношении значительный интерес представляют высококремнистые породы, как природные сорбенты, при отдельном и комплексном их применении с макроэлементами.
В современном земледелии важнейшей задачей является увеличение объемов производства экологически безопасной продукции. Однако продуктивность сельскохозяйственных культур остается низкой из-за недостатка средств интенсификации по причине их дороговизны. Особенно не удовлетворяются потребности растениеводства в минеральных удобрениях, являющихся основным фактором роста продуктивности земледелия и улучшения плодородия почв.
В условиях ограниченности материальных ресурсов сельскохозяйственных товаропроизводителей назрела острая потребность в изыскании доступных местных удобрений, которые бы обеспечивали минеральное питание растений и позволяли получать экологически безопасную продукцию
высокого качества. Во многих регионах России имеются большие запасы нерудных минеральносырьевых ресурсов, пригодность которых в качестве удобрения сельскохозяйственных культур практически не изучена. В этом отношении значительный интерес представляют высококремнистые породы, как природные сорбенты, при отдельном и комплексном их применении с макроэлементами.
Цель работы. Целью исследований являлось изучение эффективности использования высококремнистых пород (диатомита и опоки) и их смесей с минеральными удобрениями при возделывании сахарной свеклы в условиях Среднего Поволжья.
Задачи исследований:
- установить влияние высококремнистых пород и их смесей с минеральными удобрениями на агрофизические свойства, водный и питательный режимы чернозема выщелоченного;
- изучить действие диатомита, опоки и их смесей с минеральными удобрениями на урожайность и качество корнеплодов сахарной свеклы;
- дать экологическую, экономическую и биоэнергетическую оценку технологиям возделывания сахарной свеклы с использованием высококремнистых пород и их смесей с минеральными удобрениями;
- провести производственные испытания диатомита в качестве удобрения сахарной свеклы.
Исследования проводились с 2003 по 2006 гг. в полевых опытах (на опытном поле Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии) и лабораторных исследованиях почвенных и растительных образцов.
Объектами исследований являлись: диатомит и опока Инзенского месторождения Ульяновской области и их смеси с минеральными удобрениями, сахарная свекла (сорт - Рамонская односемянная 09).
Химический состав (в оксидной форме, % на абсолютно сухое вещество):
- диатомита: Н2О - 3,14; БЮ2 - 83,6; ТЮ2 -
0,29; А1203 - 7,88; Бе203 - 2,41; Бе0 - 0,12; МпО
- 0,01; СаО - 0,28; М§0 - 0,76; Ш20 - 0,02; К20
- 1,06; Р205 - 0,05; Б03 - общ. - 0,21; БЮ2 аморф.
- 42,0;
- опоки: Н2О - 2,30; БЮ2 - 82,70; А1203 -4,60; ТЮ2 - 0,27; Бе203 - 2,12; Бе0 - 3,00; Мп0
- 0,19; СаО - 4,38; М§0 - 1,28; Ш20 - 0,48; К20
- 1,77; Р205 - 0,25; Б03 - общ. - 0,12; БЮ2 аморф.
- 62,80.
Вторым компонентом в системе удобрения сахарной свеклы в опытах являлись макроэлементы (КРК). В качестве азотного удобрения применяли мочевину (Мм), фосфорного - двойной суперфосфат (Рсд), калийного - хлористый калий (Кх).
Изучение эффективности использования диатомита и его смесей с минеральными удобрениями при возделывании сахарной свеклы проводилось по следующей схеме: 1 - контроль;
2 - М60Р60К60; 3 - диатомит 3 т/га; 4 - диатомит 3 т/га + N30; 5 - диатомит 3 т/га + N60; 6 - диатомит 3/га + №0Р30; 7 - диатомит 3 т/га + №0Р30К30; 8 - диатомит 3 т/га + №0Р60К30; 9 - диатомит 3 т/га + №0Р60К60; 10 - диатомит 5 т/га; 11 - диатомит 5 т/га + N60; 12- диатомит 5 т/га + №0Р30; 13 - диатомит 5 т/га + №0Р60К30; 14 - диатомит 5 т/га + №0Р60К60; 15 - диатомит 5 т/га + Ш0Р30К30.
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 корнеплодов сахарной свеклы и установления оптимального соотношения компонентов в смеси. Предыдущие исследования показали высокую эффективность совместного применения диатомита (в дозе 3 т/га) с азотным удобрением (20 - 40 кг д.в. га). В связи с этим схема опыта предусматривала использование РК на фоне азотных удобрений.
По указанной выше схеме опыт проводился с 2003 по 2005 гг. В 2006 году были повторены наиболее результативные варианты: 1
- контроль; 2 - №0Р60К60; 3 - диатомит 3 т/га;4 -диатомит 3 т/га + N30; 5 - диатомит 3 т/га + N60.
Кроме того, в 2005 - 2006 гг. были проведены исследования по изучению эффективности
использования опоки Инзенского месторождения Ульяновской области при возделывании сахарной свеклы, а также возможности создания сложносмешанного удобрения на ее основе. Сложносмешанное удобрение было получено внедрением опоки в плав мочевины. Опыт проводился по схеме: 1 - контроль; 2 - №0Р60К60; 3 - диатомит 3 т/га; 4 - опока 3 т/га; 5 - опока 1 т/га; 6. - опока 3 т/ га + N40 (сложно-смешанное удобрение); 7 - опока 1 т/га + N40 (сложно-смешанное удобрение); 8 - опока 3 т/га + N40 (простая удобрительная смесь); 9 - опока 1 т/га + N40 (простая удобрительная смесь).
Сложно-смешанное удобрение на основе опоки и мочевины изготавливалось в аккредитованной агрохимической лаборатории ФГУ САС «Ульяновская» (№ РОСС. ЯИ. 0001. 510.251). Простые удобрительные смеси диатомита и опоки с минеральными удобрениями готовили смешиванием компонентов вручную. Вносились они также вручную перед основной обработкой почвы, заделывали на глубину 25 - 27 см агрегатом Т-150 + ПЛН-5-35. Основная, предпосевная и послепосевная обработки почвы проводились согласно принятой в регионе технологии возделывания сахарной свеклы.
Предшествующей культурой во всех опытах во все годы исследований была викоовсяная смесь. Общая площадь делянок - 48 м2 (4х12), учетная - 20 м2 (2х10), размещение их в пространстве рендомизированное в два яруса, повторность четырехкратная.
Почва опытного участка - чернозем выщелоченный среднемощный среднесуглинистый со следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса - 4,3 %, подвижных форм фосфора и калия (по Чирикову) - 168 и 150 мг/ кг почвы, рНКС1 - 5,8. Сумма поглощенных оснований составляет 25,5 - 27,8 мг.экв/100 г почвы, степень насыщенности почвы основаниями - 96,4
- 97,9 %,
2003 - 2006 годы, в течение которых проводились опыты, по характеру увлажненности в период вегетации были различными. 2003 год был достаточно благоприятным для роста и развития растений, гидротермический коэффициент за период вегетации сахарной свеклы равнялся 1,1. 2004 год характеризовался избыточной влагообеспе-ченностью и оптимальным тепловым режимом, что способствовало большому накоплению вегета-
тивной массы растений. В 2005 году наблюдался дефицит влаги при прорастании семян. Май характеризовался небольшим количеством осадков и высокой температурой (ГТК = 1,29). В 2006 году наблюдался недостаток влаги в июне и избыточное количество ее в августе, что сдвинуло сроки уборки сахарной свеклы. Гидротермический коэффициент составил 1,16 при среднемноголетнем значении 0,9.
Организация полевых опытов, проведение наблюдений, лабораторных анализов осуществлялись по общепринятым методикам и соответствующим ГОСТам. Все анализы проведены в аккредитованной агрохимической лаборатории ФГУ САС «Ульяновская» (№ аккредитации РОСС. Ки. 0001. 510.251) и в испытательной лаборатории
«Ульяновской ГСХА» (№ аккредитации РОСС. Ки. 001.513.748). Экономическую оценку технологий возделывания сахарной свеклы проводили по системе натуральных и стоимостных показателей с использованием нормативов и расценок, принятых для производственных условий учебно-опытного хозяйства Ульяновской ГСХА (2007 г.); биоэнергетическую эффективность - по совокупным затратам энергоресурсов на возделывание и накопление потенциальной энергии в урожае основной продукции. Данные результатов исследований подвергались математической обработке методами дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализов (по Доспехову Б.А.) [3].
Таблица 1. Агрохимические показатели почвы в посевах сахарной свеклы в зависимости от внесения диатомита и его смеси с азотом (2003 - 2005 гг.)
Вариант Гумус, % мг/кг Сумма поглощенных оснований, мг-экв./100 г
б р Si водорастворимый Ш3 + Ж4 РА К2О
Перед посевом
1. Контроль 4,39 5,89 33,5 139 155 149 43,0
2. Ш0Р60К60 4,38 5,92 34,0 155 165 164 43,3
З.Диатомит 3 т/га 4,40 5,85 35,3 146 168 168 43,9
4. Диатомит 3 т/га + N60 4,42 5,89 34,8 152 175 165 43,6
5. Диатомит 5 т/га 4,41 5,90 39,3 147 174 170 43,9
2003 г. 0,04 0,1 1,1 5 7 6 1,7
НСР05 2004 г. 0,07 0,07 1,6 4 6 4 1,3
2005 г. 0,06 0,07 1,3 4 5 4 0,7
В период уборки
1. Контроль 4,35 5,88 33,4 143 161 152 43,9
2. Ш0Р60К60 4,37 5,86 31,4 160 170 166 43,5
3.Диатомит 3 т/га 4,34 5,90 36,6 158 186 174 44,7
4. Диатомит 3 т/га + N60 4,32 5,95 36,9 163 180 169 43,9
5. Диатомит 5 т/га 4,35 5,92 40,4 159 184 172 44,4
2003 г. 0,05 0,09 1,2 6 4 6 1,1
НСР05 2004 г. 0,06 0,05 1,3 6 5 6 1,4
2005 г. 0,09 0,07 2,8 4 6 4 1,1
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Влияние диатомита и макроэлементов на свойства чернозема выщелоченного и подвижность тяжелых металлов Агрофизическое состояние. Внесение в почву диатомита в качестве кремниевого удобрения способствовало существенному улучшению агрофизического состояния почвы. Так, при дозах 3 и 5 т/га в чистом виде плотность почвы перед посевом сахарной свеклы составила 1,15 г/см3 (при
оптимальном значении 0,9 - 1,1 г/см3), тогда как на контроле - 1,24 г/см3. Более низкая плотность чернозема выщелоченного на указанных вариантах сохранялась до конца уборки культуры.
Имеются сведения, что поликремниевые кислоты способны связывать почвенные частицы в агрегаты за счет образования кремниевых мостиков между ними, в результате происходит улучшение важнейшего агрофизического показателя почвы - структурно-агрегатного состава, от которого во многом зависит строение пахотного
слоя. В наших исследованиях содержание агрономически ценных агрегатов в почве под влиянием диатомита на вариантах с внесением его 3 и 5 т/ га увеличивалось с 65,5 до 72,1 и 74,8 % соответственно. Коэффициент структурности чернозема выщелоченного при этом повышался: перед посевом сахарной свеклы на 28 и 44 %, перед уборкой на 37 и 58 % соответственно.
Агрохимические показатели. Одним из определяющих факторов формирования урожайности культур является обеспеченность растений питательными веществами в оптимальном соотношении. Исследования позволили установить положительное влияние диатомита на основные агрохимические показатели почвы (таблица 1).
По нашим данным, по улучшению питательного режима диатомит не уступал полным дозам МРК: содержание подвижных форм фосфора в пахотном слое увеличивалось на 8,4 -
12,3 %, обменного калия на 10,7 - 14,7 %.
Увеличение содержания подвижного фосфора в почве подтверждает многочисленные сведения о трансформации труднорастворимых фосфатов под влиянием подвижной кремнекислоты в более доступные [6, 8, 9].
В наших опытах содержание подвижных форм Р2О5 в почве в зависимости от водорастворимого кремния характеризовалось следующим уравнением регрессии:
У= 49,455+3,3299Х (Я=0,612),
где У - содержание Р2О5, мг/кг почвы; Х -содержание водорастворимого кремния, мг/кг почвы.
Положительное влияние диатомита на количество подвижного калия вполне объяснимо относительно высоким содержанием в нем элемента. Так, с дозами диатомита 3 и 5 т/га в почву вносится 32 - 51 кг/га К2О соответственно.
Внесение диатомита в почву приводило также к увеличению содержания в ней минеральных форм азота ^О3 + МН4) на 5 - 9,3 %. Ряд авторов объясняет последнее тем, что при использовании кремнийсодержащих соединений в системе удобрения повышается микробиологическая активность почвы, благодаря чему усиливается процесс нитрификации, увеличивается количество аммонификаторов [1, 5, 7].
Преимущество вариантов с внесением диатомита в чистом виде и его смеси с мочевиной
сохранялось до конца вегетации. Особо следует отметить, что при внесении диатомита в почву содержание в ней водорастворимого кремния перед посевом сахарной свеклы увеличивалось на 17 % и на 20 % к моменту уборки корнеплодов, что, несомненно, способствовало оптимизации кремниевого питания растений. Последнее тем более важно, так как сахарная свеклы относится к растениям - кремнефилам.
При использовании диатомита в качестве удобрения заметных изменений в содержании гумуса, реакции почвенного раствора и сумме поглощенных оснований не происходило.
Таким образом, диатомит и, прежде всего, аморфный кремний, содержащийся в нем, оказывает положительное влияние на общее физикохимическое состояние и свойства почвы, способствуя улучшению питания растений.
Водный режим. Проблема влагообеспе-ченности посевов является одной из главных в земледелии лесостепи Поволжья. Анализ результатов исследований показал положительную роль диатомита в накоплении, сохранении и рациональном использовании влаги в пахотном и метровом слоях почвы, что обусловлено его особенностями, прежде всего наличием высокоразвитой активной поверхности (20 - 50 м2/кг х 103) [2, 4]. При возделывании сахарной свеклы внесение диатомита в дозе 5 т/га повышало содержание продуктивной влаги в пахотном горизонте и в метровом слое почвы перед посевом на 13,4 и 17,1 мм, перед уборкой на 10,8 и 19,2 мм соответственно (рисунок 1).
Большее накопление продуктивной влаги в почве способствовало формированию более высокой урожайности, что снижало коэффициент водопотребления. В среднем за 3 года для формирования 1 т урожая корнеплодов сахарной свеклы на варианте без удобрений затрачивалось 136 м3 воды, при внесении диатомита в дозе 3 т/га в чистом виде - 110 м3, диатомита 3 т/га совместно с мочевиной N60 - 94 м3. При применении диатомита в дозе 5 т/га коэффициент водопотребления сахарной свеклы находился на уровне 103 м3/га, что ниже контроля на 19 - 31%.
Таким образом, внесение диатомита в почву повышало водоудерживающую способность чернозема выщелоченного, способствовало экономному использованию влаги на формирование урожайности корнеплодов сахарной свеклы.
Содержание тяжелых металлов в по-
а
К
Контроль М60Р6СКЮ Диатомит ЗДиатомит ЗДиатомит 5 т/Га т/Га N60 т/Га
Посев
Контроль МбСРбСКО Диатомит ЗДиатомит ЗДиатомит 5 т/Га т/Га N60 т/Га
Уборка
- в т.ч. в слое 0-30 см
Рисунок 1. Запасы продуктивной влаги в посевах сахарной свеклы в зависимости от применения диатомита и его смесей с мочевиной (2003 - 2005 гг.)
чве. Диатомит, как природный сорбент с высокоразвитой поверхностью, способствовал уменьшению подвижности вредных и токсичных примесей ионов тяжелых металлов в почве. Внесение его под посевы сахарной свеклы как в чистом виде, так и в смеси с минеральными удобрениями не приводило к достоверным изменениям в валовом содержании элементов, однако наблюдалось заметное снижение их подвижности в почве. Подвижность цинка в пахотном слое по сравнению с контролем уменьшалась на 7,5 %, меди - 10 %, никеля - 8,3 %, свинца
- 17,4 %, кадмия на 28,5 %.
Урожайность и качество корнеплодов сахарной свеклы в зависимости от применения диатомита и его смесей с минеральными удобрениями Урожайность. Урожайность культур является главным результирующим показателем, характеризующим способность культуры в определенных почвенно-климатических условиях производить сельскохозяйственную продукцию. Диатомит оказал положительное влияние на уро-
Таблица 2. Влияние диатомита и минеральных удобрений на урожайность корнеплодов сахарной свеклы, т/га (2003 - 2005 гг.)
Варианты Средняя
2003 г. 2004 г. 2005 г.
1. Контроль 24,2 21,5 42,3 29,3
2. N60P60K60 33,0 28,2 49,2 36,8
3. Диатомит 3т/га 32,7 28,0 46,6 35,8
4. Диатомит 3т/га + N30 37,5 30,9 53,4 40,6
5. Диатомит 3т/га + N60 37,9 31,2 56,2 41,8
6. Диатомит 3т/га + N60P30 32,3 31,2 55,4 39,6
7. Диатомит 3т/га + N60P30K30 40,0 31,7 57,5 43,1
8. Диатомит 3т/га + N60P60K30 35,2 31,2 57,9 41,4
9. Диатомит 3т/га + N60P60K60 37,9 33,6 57,6 43,0
10. Диатомит 5т/га 34,4 29,2 51,4 38,3
11. Диатомит 5т/га + N60 34,8 31,8 58,2 41,6
12. Диатомит 5т/га + N60P30 37,5 30,2 57,3 41,7
13. Диатомит 5т/га + N60P60K30 34,4 34,6 53,9 41,0
14. Диатомит 5т/га + N60P60K60 38,2 32,6 58,0 42,9
15. Диатомит 5т/га + N60P30K30 34,3 31,6 55,7 40,5
НСР05 3,4 2,5 2,9 -
жайность корнеплодов сахарной свеклы при внесении как в чистом виде, так и совместно с минеральными удобрениями (таблица 2).
В среднем за годы исследований прибавка урожайности корнеплодов при использовании диатомита в качестве удобрения в дозе 3 т/га такая же, что и при внесении полного минерального удобрения в дозах №0Р60К60 и составляет
6,5 т/га, или урожайность увеличилась на 22 %. Добавление к диатомиту (3 т/га) 30 кг/га д. в./га азота (мочевина) повышало урожайность по отношению к внесению его в чистом виде в дозе 3 т/га на 13 %. Более высокая урожайность (на 47 % выше контроля) была получена на варианте с использованием диатомита в дозе 3 т/га совместно с дозами минеральных удобрений №0Р30К30. Дальнейшее повышение доз РК на фоне диатомита в дозах 3 и 5 т/га, а также совместное использование его с полной дозой минеральных удобрений не приводило к формированию большей урожайности.
На основании вышеприведенных результатов для большей достоверности в 2006 году были повторены наиболее эффективные варианты, результаты которых подтвердили данные предыдущих лет: прибавка урожайности корнеплодов сахарной свеклы по варианту диатомита 3 т/га + N30 составила 8,3 т/га.
Таким образом, результаты 4-х летних исследований убедительно доказывают, что для формирования большей урожайности сахарной свеклы более целесообразно применять диатомит 3 т/га совместно с мочевиной с дозой азота 30 кг д.в./га. Применение РК-удобрений на фоне доз диатомита 3 и 5 т/га при возделывании сахарной свеклы, как будет показано ниже, экономически не оправдывается из-за дороговизны первых и больших расходов на транспортировку и внесение вторых.
Баланс МРК в почве. Несмотря на внесение диатомита как в чистом виде, так и его смесей с минеральными удобрениями, баланс основных элементов питания в почве остается отрицательным. По азоту он варьировал от -57 (N60P60K60) до -110 кг/га (диатомит 5 т/га). Диатомит, как порода, содержащая в своем составе фосфор и калий, значительно улучшал их баланс в почве. По фосфору на фоне совместного внесения диатомита и суперфосфата двойного он находился почти на бездефицитном или положительном уровне от
-12 кг/га (диатомит 3 т/га + N60P30K30) до +39 кг/ га (диатомит 5 т/га + №0Р30К30). Свекла является калиелюбивой культурой, поэтому суммарный вынос калия урожаем был очень высоким, вследствие чего баланс сложился отрицательным. Однако следует отметить преимущество вариантов с внесением диатомита и минерального калия, баланс на этих вариантах составил от -44 до -113 кг/га, тогда как на других вариантах от -92 до -130 кг/га. Таким образом, применение диатомита в качестве удобрения сахарной свеклы способствовало значительному снижению напряженности баланса элементов питания в почве при ее возделывании.
Сахаристость. Показателем качества корнеплодов сахарной свеклы является сахаристость. Анализ накопления сахара в корнеплодах показал преимущество вариантов с использованием диатомита в дозах 3 т/га и 5 т/га как в чистом виде, так и совместно с минеральными удобрениями по сравнению с контролем и минеральным фоном во все годы исследований.
Для получения корнеплодов с более высокой сахаристостью достаточно вносить в почву диатомит в дозе 3 т/га, где содержание сахара в корнеплодах в среднем за три года составило 18,4 %, или совместно с азотными удобрениями: диатомит 3 т/га + N30 (18,3 %).
Показателем продуктивности сахарной свеклы является сбор сахара с единицы площади, исчисляемый на основе урожайности корнеплодов и их сахаристости. Расчеты показали, что на контрольном варианте сбор сахара составил 5,01 т/га, на вариантах: диатомит 3 т/га + N30 и диатомит 3 т/га + N60 сбор сахара возрос соответственно на 2,42 и 2,51 т/га. Добавление минеральных удобрений повышало урожайность и соответственно сбор сахара, однако эти варианты экономически менее эффективны.
Проведенный в 2006 году анализ корнеплодов показал, что содержание сахара находилось на уровне 15,7 - 17,0 %. По выходу сахара преимущество имели варианты: диатомит 3 т/га + N30 и диатомит 3 т/га + N60, где выход составил соответственно 9,09 и 9,19 т/га, что больше контрольного варианта на 1,9 и 2,0 т/га.
Экологическая оценка продукции. Применение диатомита в чистом виде приводило к заметному снижению накопления нитратов в продукции. Данная закономерность сохранялась и
при использовании его совместно с минеральными удобрениями. Наиболее оптимальными вариантами (за 2003 - 2004 гг) являлись: диатомит 3 т/га в чистом виде и диатомит 3 т/га + N60, на которых уровень нитратов в корнеплодах составил соответственно 145 и 148 мг/кг (контроль 166 мг/кг). Данные подтвердились в 2006 году.
В современном земледелии актуальным является получение экологически безопасной продукции. Исследования показали, что при использовании в технологии сахарной свеклы диатомита и его смесей с минеральными удобрениями наличие тяжелых металлов и радионуклидов в корнеплодах не превышало ПДК. При этом наименьшее их количество отмечалось на вариантах
с применением диатомита 3 и 5 т/га в чистом виде (содержание свинца снижалось по сравнению с контролем на 24,1 %). Эффективность диатомита в уменьшении поступления токсичных элементов в продукцию сохранялась и при добавлении к нему минеральных удобрений. Так, содержание кадмия на варианте диатомит 3 т/га + №0Р60К30 было на 36 % меньше, чем на контрольном варианте.
Эффективность применения опоки и ее смесей с мочевиной в системе удобрения сахарной свеклы Влияние на агрохимические свойства почвы. Внесение в почву простой удобрительной смеси на основе опоки и мочевины повышало
Таблица 3. Влияние опоки и её смесей с мочевиной на урожайность сахарной свеклы, т/га (2005 - 2006 гг.)
Вариант Урожайность Отклонение от контроля в среднем за два года
2005 г. 2006 г. среднее т/га %
1. Контроль 43,08 41,9 42,49 - -
2. Ш0Р60К60 50,6 44,95 47,77 +4,8 12,4
3. Диатомит 3 т/га 48,93 48,77 48,85 +6,36 14,9
4. Опока 3 т/га 48,28 45,5 46,89 +4,4 10,3
5. Опока 1 т/га 47,8 44,0 45,9 +3,41 8,0
6. Опока 3 т/га + N40 (плав) 51,63 45,0 48,31 +5,82 13,6
7. Опока 1 т/га + N40 (плав) 48,33 43,1 45,71 +3,22 7,5
8. Опока 3 т/га + N40 (смесь) 50,8 44,67 47,73 +5,24 12,3
9. Опока 1 т/га + N40 (смесь) 48,6 42,7 45,65 +3,16 7,4
НСР05 2,25 2,08 - - -
содержание в ней водорастворимого кремния до 39,8 мг/кг (на 24 % по сравнению с контролем). Отмечалось повышение концентрации минеральных форм азота (N0;; + NН4) в пахотном слое на 9 - 13 %, подвижных форм фосфора
- на 10 - 12 %, обменного калия - на 3 - 13 %. Преимущество данных вариантов сохранялось до уборки корнеплодов сахарной свеклы.
Урожайность и качество корнеплодов. Исследования показали, что использование диатомита и опоки в чистом виде, а также смесей опоки и мочевины повышало урожайность
корнеплодов сахарной свеклы (таблица 3).
При применении опоки в дозе 3 т/ га в среднем за два года сформировалась урожайность корнеплодов сахарной свеклы на
10,3 % превышающая контроль; добавление к опоке мочевины (простая удобрительная смесь) в соотношении 3:1 обеспечивало прибавку 5,24 т/ га, или на 12,3 %.
Однако более высокая урожайность (на
14,5 % выше контроля) наблюдалась на варианте с использованием диатомита в дозе 3 т/га. Следовательно, из высококремнистых пород в качестве
удобрения сельскохозяйственных культур предпочтительнее применять диатомит.
В 2006 году на вариантах опока 3 т/га и опока 3т/га +N40 достоверно происходило большее накопление сахара в сравнении с контролем на
1,6 %. В 2005 году отмеченные варианты превысили контроль по содержанию сахара на 1,3 % и
0,6 %, однако разница несущественна.
Расчеты по сбору сахара выявили преимущество вариантов: диатомит 3 т/га - 9,0 т/га; опока 3 т/ га - 8,7 т/га и опока 3 т/га + N40 (плав) - 8,8 т/га, что больше, чем на контроле соответственно на 1,7, 1,4 и
1,5 т/га. На варианте опока 3 т/га + N 40 (смесь) сбор сахара составил 8,4 т/га, превысив контроль на 1,1 т/га.
Внесение диатомита, опоки и ее смесей с мочевиной существенно повлияло на накопление кремния в корнеплодах, содержание которого в них в среднем по годам увеличивалось с 0,67 (контроль) до 0,97 %.
Экологическая оценка продукции. Использование диатомита и опоки в дозах 3 т/га в чистом виде, а также опоки в смеси с минеральным азотом под сахарную свеклу показало их как
эффективные сорбенты, которые снижали поступление тяжелых металлов (2и, Си, РЬ, Cd, N1) в продукцию. Так, содержание никеля в продукции уменьшалось на 35,3 %, меди на - 39,3 %, свинца на - 42,5 %.
Производственные опыты с использованием диатомита при возделывании сахарной свеклы
Агротехнические приемы, предлагаемые производству, должны пройти производственные испытания, целью которых является оценка экономической эффективности и пригодности их применения в практических условиях. В связи с этим в 2005 году нами были проведены производственные опыты с использованием диатомита в технологии возделывания сахарной свеклы в ООО «Чеботаевское» Сурского района Ульяновской области.
Почва поля в хозяйстве, где возделывалась сахарная свекла (450 га)- чернозем типичный среднемощный среднегумусный среднесуглинистый. Площадь делянок составляла 1,5 га, повторность трехкратная. Диатомит вносили в почву в дозе 3 т/
Таблица 4. Экономическая эффективность возделывания сахарной свеклы с применением диатомита в чистом виде и его смесей с минеральными удобрениями (2003 - 2005 гг.)
Показатели Контроль 0 6 0 ю Рч 0 6 Ъ т и о ІЗ н к ^ « 0 т3 § £ § + І ^ и/г 3 0 т6 § + І ^ и/г 3 0 т 3 ит + К ма 0 та т/ Р и3 0 £ Диатомит 5 т/га 0 т 6 ит + К ма 0 та т/ Р и5 0 Д6 £
Урожайность, т/га 29,3 36,8 35,8 40,6 41,8 43,1 38,3 42,9
Сахаристость, % 17,1 17,4 18,4 18,3 18,0 18,2 18,2 17,7
Цена реализации, руб./т 929 959 1059 1049 1019 1039 1039 989
Стоимость продукции, руб. с 1 га 27220 35291 37912 42589 42594 44781 39794 42131
Производственные затраты, руб. на 1 га 9440 12969 12297 13248 13806 14823 14078 17245
Условно чистый доход, руб. на 1 га 17780 22322 25615 29341 28788 29958 25716 24886
Себестоимость продукции, руб./т Уровень рентабельности, % 322.2 188.3 352,4 172,1 343,5 208,3 326,3 221,5 330,3 208,5 343,9 202,1 367.6 182.7 404,8 144,3
Таблица 5. Биоэнергетическая эффективность возделывания сахарной свеклы в зависимости от применения диатомита в чистом виде и его смесей с минеральными удобрениями (2003-2005 гг.)
Вариант Урожай- ность, т/га Накопление энергии, ГДж/га Затраты техногенной энергии, ГДж/га Биоэнерге- тический коэффици- ент Энергоем- кость продукции, ГДж/т
1. Контроль 29,3 91,5 31,1 2,9 1,06
2. Ш0Р60К60 36,8 116,9 39,2 3,0 1,06
3. Диатомит 3 т/га 35,8 120,3 39,6 3,0 1,10
4. Диатомит 3 т/га + N30 40,6 135,7 43,1 3,1 1,06
5. Диатомит 3 т/га + N60 41,8 137,4 46,3 3,0 1,12
6. Диатомит 3 т/га + №0Р30К30 43,1 143,2 48,7 2,9 1,13
7. Диатомит 5 т/га 38,3 127,3 46,8 2,7 1,22
га под предпосевную культивацию. Данные убедительно показали высокую эффективность диатомита в качестве удобрения. Прибавка урожайности корнеплодов сахарной свеклы при его внесении составила 2 т/га. При этом значительно улучшались показатели качества продукции: содержание фосфора в корнеплодах повысилось на 40 %, калия - на 25 % (относительные значения), сахаристость - на 3,6 % (абсолютное значение). Сбор сахара с одного гектара увеличился на 1,8 т/га.
Оценка экономической эффективности возделывания сахарной свеклы в производственных условиях показала преимущество варианта с внесением диатомита 3 т/га, несмотря на высокие затраты на транспортировку (расстояние 100 км) и внесение: себестоимость продукции снизилась в 1,4 раза по сравнению с контролем, а уровень рентабельности вырос на 22,2 %.
Экономическая и биоэнергетическая эффективность технологий возделывания сахарной свеклы с использованием диатомита и его смесей с минеральными удобрениями Экономическая эффективность. Использование диатомита в качестве удобрения в сочетании с мочевиной обеспечивает рост продуктивности сахарной свеклы с высокой окупаемостью материально-денежных средств (табл. 4).
Применение диатомита в чистом виде в дозе 3 т/га, несмотря на достаточно высокие затраты на транспортировку и внесение, является более рентабельным, чем контроль, на 20 % и на
36,3 % - варианта с полной дозой минерального удобрения.
Использование диатомита совместно с мочевиной в дозе 30 кг д.в./га повышало уровень рентабельности на 33,2 % по сравнению с контролем и на 49,4 % варианта с полной дозой минеральных удобрений. Использование диатомита в дозе 5 т/га в чистом виде совместно с минеральными удобрениями экономически менее рентабельно, чем возделывание сахарной свеклы без удобрений.
Биоэнергетическая оценка. Оценка энергетической эффективности возделывания сахарной свеклы показала, что применение диатомита позволяет получать значительную прибавку урожая при относительно небольших энергетических затратах (табл. 5).
Накопление энергии в основной продукции сахарной свеклы в зависимости от вариантов опыта варьировало от 91,5 ГДж/га до143,2 ГДж/га. Наибольшие затраты техногенной энергии отмечались на варианте с использованием диатомита в дозе 5 т/га совместно с полными дозами минеральных удобрений - 54,2 ГДж/га, тогда как на контроле они составили 31,1 ГДж/га.
Все варианты, в которых применялся диатомит 3 т/га в чистом виде и совместно с мочевиной, отличались большей энергетической эффективностью по сравнению с контролем. Следует отметить вариант диатомит 3 т/га + N30, где энергетический коэффициент составил 3,1 при наименьшей энергоемкости корнеплодов - 1,06 ГДж/т.
Анализ структуры издержек энергии в технологиях возделывания сахарной свеклы в за-
висимости от использования диатомита в чистом виде и в смеси с минеральными удобрениями показывает, что наибольший удельный вес занимают топливо 43 - 52 % и диатомит - 16 - 30 %. Затраты на основные средства производства составляли 7
- 10 % затрат совокупной энергии, на минеральные удобрения 6 - 11 %, на трудовые ресурсы 9
- 15 %.
ВЫВОДЫ
1. Внесение диатомита под сахарную свеклу оказало разуплотняющее и оструктуриваю-щее действие на почву. Плотность почвы перед посевом сахарной свеклы при внесении диатомита в дозе 3 и 5 т/га в чистом виде составила 1,15 г/ см3, тогда как на контроле 1,24 г/см3. Содержание агрономически ценных агрегатов в пахотном слое перед уборкой сахарной свеклы увеличивалось на 6,6 и 9,3 % соответственно (абсолютные значения). Улучшение агрофизических параметров плодородия отмечалось и при внесении диатомита совместно с минеральным азотом.
2. Внесение высококремнистых пород приводило к улучшению питательного режима почвы, которые по эффективности не уступали полным дозам удобрений. Диатомит (3 и 5 т/га) и опока (3 т/га) при применении как в чистом виде, так и совместно с мочевиной способствовали повышению содержания минеральных форм азота (N0,, + КН4) в пахотном слое на 5 - 13,2 %, подвижных форм фосфора - на 8,4 - 12,5 %, обменного калия - на 6,1 - 14,7 %.
3. Внесение диатомита и опоки в почву приводило к повышению содержания в ней водорастворимого кремния с 32,1 мг/кг на контрольном варианте до 41,2 мг/кг.
4. Диатомит в дозах 3 и 5 т/га способствовал большему накоплению продуктивной влаги в пахотном слое почвы на 6,6 и 13,4 мм и в метровом слое на 9,4 и 17,1 мм соответственно. Наиболее экономный расход влаги на создание 1 т основной продукции сахарной свеклы отмечался при внесении диатомита в дозе 3 т/га совместно с мочевиной в дозе 60 кг д.в./га, где коэффициент водопо-требления составил 94 м3/т (контроль 136 м3/т).
5. Использование диатомита в дозах 3 и 5 т/га повышало урожайность сахарной свеклы на 22,2 % и 30,7 % соответственно в сравнении с контролем и не уступало в этом отношении ва-
рианту с применением полного минерального удобрения (№0Р60К60). Для получения максимального эффекта в технологии возделывания сахарной свеклы достаточно применение диатомита в дозе 3 т/га совместно с мочевиной в дозе 30 кг д.в./га. Производственные испытания подтвердили результаты мелкоделяночных опытов.
Применение опоки, простой удобрительной смеси и плава на ее основе приводило к повышению урожайности корнеплодов на 7,4 -
13,6 %. По влиянию на урожайность наиболее эффективно применение опоки 3 т/га совместно с мочевиной в дозе 40 кг д.в./га.
6. Использование диатомита в дозах 3 и 5 т/га на фоне минеральных удобрений позволило существенно снизить напряженность баланса элементов питания в почве, в том числе по фосфору создавался почти бездефицитный и положительный баланс (-12 - +39 кг/га), а потери азота и калия были наименьшими в сравнении с другими вариантами.
7. Диатомит и опока благоприятно влияли на повышение сахаристости корнеплодов: на вариантах диатомит 3 т/га + N30 - на 1,2 %, диатомит
3 т/га + N60 - на 0,9 % и опока 3 т/га + N40 (плав)
- на 1,1 %. Сбор сахара на данных вариантах повышался на 2,4, 2,5 и 1,5 т/га соответственно.
8. Высококремнистые породы являются природными сорбентами, способствующими уменьшению подвижности тяжелых металлов в почве, а также снижению их поступления в продукцию. Подвижность кадмия в почве при внесении диатомита в дозах 3 и 5 т/га уменьшалась на
14,3 - 28,6 %, свинца на 8,7 - 17,4 %, поступление их в растения на 12 - 36 % и 14 - 24,1 % соответственно. При внесении опоки поступление кадмия в продукцию снижалось на 26 %, свинца на 42,5 %.
9. Применение диатомита 3 т/га совместно с азотным удобрением в дозе 30 кг д.в./га в технологии возделывания сахарной свеклы наиболее экономически и энергетически эффективно. Уровень рентабельности возделывания сахарной свеклы при этом повышался в сравнении с контролем на 33,2 %, коэффициент энергетической эффективности составил 3,1.
Литература
1. Воронков М.Г. Кремний и жизнь / М.Г. Воронков, Г.Н. Зелчан, Э.Я. Луцкевиц// Рига: Зинатне, 1978. 578 с.
2. Дистанов УГ. Перспективы нетрадиционного минерального сырья // Химизация сельского хозяйства, 1989. № 12. С. 37 - 41.
3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Агропромиздат, 1985.
4. Куликова А.Х. Роль высококремнистых пород в повышении продуктивности и получении экологически безопасной продукции сельскохозяйственных культур// Современное развитие АПК: региональный опыт, проблемы, перспективы. Материалы Всероссийской научно-практической конференции. -Ульяновск - 2005. С. 50 - 54.
5. Кцоев Б.К., Ермолаев А.А. Кремний, почва, урожай. Орджоникидзе: Ир, 1990. 142 с.
6. Матыченков В.В. Комплексное кремний-фосфорное удобрение/ В.В. Матыченков, В.М. Дьяков, Е.А. Бочарникова// 1997.
7. Самсонова Н.Е. Научное обоснование эффективности фосфорных удобрений пониженной растворимости и кремнийсодержащих соединений на почвах Центрального Нечерноземья: Автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. М.: СХИ, 2001. 45 с.
8. Тарановская В.Г. Силикатирование субтропических питомников и плантаций// Советские субтропики. 1939. №7. С. 32 - 37.
9. Тарановская В.Г. Значение силикатирования для цитрусовых, тунга и сидератов// Советские субтропики. 1940. №5. С. 38 - 43.
УДК 332
МОНИТОРИНГ И ОХРАНА ЗЕМЕЛЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ В УЛЬЯНОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Р.С. Голомолзин, Н.В. Хвостов, к.с.-х.н., Ульяновская ГСХА С.Н. Куличков - начальник отдела земельного контроля Управления Россельхознадзора по Ульяновской области
За последние десятилетия резко возросло воздействие человека на окружающую среду. Анализ состояния современных агроэкосистем показывает, что наметилась устойчивая тенденция деградации почв: усиление эрозионных процессов, дегумификация, сокращение мощности гумусового горизонта и т.д. Бесконтрольная эксплуатация человеком природы приводит к неблагоприятным последствиям. Все более опасный характер приобретает захламление и загрязнение земель сельскохозяйственного назначения несанкционированными свалками промышленных и
бытовых отходов.
В связи с этим возрастает необходимость получения детальной информации о состоянии природной среды, и в частности земельных ресурсов, так как сведений о состоянии земель и развитии негативных процессов, имеющихся в настоящее время, недостаточно для принятия необходимых управленческих решений.
Систему наблюдений, оценки и контроля состояния окружающей человека природной среды называют мониторингом. Основные задачи мониторинга земель: своевременное выявление
