CC BY
6
УДК 633.16:631.8
Продуктивность ячменя на длительно используемой пашне
И.Ф. КАРГИН, доктор сельскохозяйственных наук
Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева E-mail: [email protected] И.И. ИГОНОВ Государственный центр агрохимической службы «Мордовский»
Длительное использование чернозема выщелоченного, серой лесной и ал-лювиально-зернистой почвы существенно не влияет на изменение их физико-химических свойств в пахотном слое, что позволяет получать высокие урожаи ячменя с высоким качеством. Наибольшее влияние на урожайность ячменя оказывают погодные условия третьей декады мая. В зерне не обнаружено превышения содержания радионуклидов и тяжелых металлов. В ряде случаев выявлены превышения ПДК по свинцу.
Ключевые слова: ячмень, чернозем выщелоченный, серая лесная почва, аллювиальная почва, урожай и качество зерна, тяжелые металлы, радионуклиды.
Ячмень занимает важное место в зерновом балансе Республики Мордовия [1]. Урожайность его во многом определяется технологией возделывания [2-7], а также погодными условиями [8, 9]. Вместе с тем, в последние годы черноземы претерпевают значительные изменения, связанные с антропогенной деятельностью. Проявляются процессы дегуми-фикации и деградации физико-химических свойств почв. Увеличение техногенных потоков загрязняющих веществ приводит к ухудшению санитарно-гигиенической обстановки и создает трудности для получения экологически безопасной продукции. Поэтому сейчас проблема влияния длительного использования пашни на урожайность и качество зерна ячменя приобретает особую актуальность.
Исследования проводили в 19942010 гг. на реперных участках (РУ), расположенных в севообороте, в обычных условиях сельскохозяйственного производства на черноземе выщелоченном, серой лесной и аллювиально-зернистой почвах раз-
личных районов республики. Участки имели ровный рельеф, были однородны в отношении почвенного покрова и условий увлажнения, типичны для данного региона по почвенному покрову, истории землепользования, интенсивности и характера применения различных агромелиоративных мероприятий.
Отбор проб почвы на глубину пахотного слоя проводили ежегодно весной, до начала полевых работ. Реперный участок (независимо от площади) разбивали на четыре элементарных участка, каждый из которых характеризовался средней пробой, состоящей не менее чем из 20 точечных.
Содержание гумуса определяли методом Тюрина с фотометрическим окончанием, подвижные соединения фосфора и калия - по Кирсанову в модификации ЦИНАО, рНсол - по методу ЦИНАО, гидролитическую кислотность - по Каппену в модификации ЦИНАО, сумму поглощенных оснований - по Каппену. Радионуклиды (цезий-137, стронций-90, калий-40, радий-226, торий-232) в почвенных образцах определяли спектрометрическим методом с использованием спектрометра УСК «Гамма-Плюс», валовые формы ТМ в почве - рентгенофлуоресцентным методом, в растительных тканях - атом-но-абсорбционным.
Полученный экспериментальный материал обработан статистически методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов с применением пакета программ прикладной статистики «Stat» и «Disman».
Содержание гумуса в почве менялось в зависимости от ее типа и в процессе сельскохозяйственного использования (табл. 1). В черноземе выщелоченном на РУ S содержание гумуса соответствовало 9 классу, на РУ 8 и 12 оно менялось между 8 и 9 классами, на РУ 21- снизилось с 10 до 8 класса, на РУ 13 - соответствовало 6 классу, в темно-серой лесной почве (РУ 27) - 7 классу, в аллювиальной (РУ 6) - 6 классу. При этом установлено постепенное снижение количества органического вещества в почвах по мере их эксплуатации.
Наименьшие колебания содержания гумуса (3,2-3,9 %) отмечены в аллю-виально-зернистой почве, а наибольшие (6,9-11,48 %) - в черноземе выщелоченном Чамзинского района (РУ 21), где было прекращено внесение органических удобрений.
Степень кислотности почв, определяемая в солевой вытяжке, была различной по участкам: РУ S, 6, 27 -нейтральная, РУ 8 - от близко к нейтральной до нейтральной, РУ 13 -близко к нейтральной, РУ 12, 22 -от слабокислой до близко к нейтральной, 21 - от слабокислой до нейтральной, что в целом соответствует генетическим особенностям почв. Отмечена тенденция подкисления почвенного раствора, что связано с отсутствием известкования.
Количество подвижных форм фосфора и калия в почвах менялось в зависимости от их типа и применяемых удобрений. Очень высокое содержание подвижных форм фосфора было характерно для РУ S, 8, 21, 6, от очень высокого до высокого -для РУ 12, от очень высокого до повышенного - для РУ 13, 27, от очень высокого до среднего - для РУ 22. Коэффициент вариации этого показателя составлял на черноземе 8,2-S9,3 %, на темно-серой лесной почве - 4S,9 и аллювиальной - 16,8 %.
Содержание подвижных форм калия также изменялось по участкам: РУ 8, 21, 6 - очень высокое, РУ S, 22 - от очень высокого до высокого, РУ 12, 27 - от очень высокого до повышенного, РУ 13 - от высокого до повышенного.
Урожайность ячменя определялась типом почв, предшественниками, внесением удобрений и метеорологическим условиями. Как видно из данных таблицы 1, по разным участкам выщелоченного чернозема средняя урожайность колебалась от 1,79 до 2,83 т/га, максимальная урожайность получена в Октябрьском районе (РУ S), где в 199S, 2000, 2009 гг. ячмень размещали по люцерне на зеленый корм, кукурузе, озимой пшенице. Без применения удобрений в течение трех лет и низких их дозах, а также при размещении по неудовлетворительным предшественникам урожайность ячменя " снизилась до 1,79 т/га (Рузаевский | район, РУ 13). §
На РУ 21 (Чамзинский район) яч- | мень размещали после сахарной ^ свеклы, озимой пшеницы, а в 2008 2 и 2009 гг. - по ячменю. Однако бла- р годаря внесению достаточных доз р минеральных удобрений урожай- 2
£
I. Агрохимические свойства почв и урожайность ячменя
Место и номер РУ Годы Внесено удобрений Урожайность, т/га Гумус, % рН ~ СОЛ. Мг/кг почвы
Pp05 К20
Чернозем выщелоченный
Октябрьский район, РУ 5 1995 2000 0 X р К 66 66 66 3,02 3,26 9,2 9,9 6.7 6.8 225 595 178 235
2009 x р u 16 16 16 X р u 48 48 48 2,91 8,1 6,3 235 190
2010 2,14 8,5 6,4 206 170
Октябрьский район, РУ 8 1994 1995 0 0 2,09 2,49 7,3 8,2 5.8 5.9 232 221 354 262
1999 X3U X р 20 88 X р u 16 16 16 1,62 8,1 5,9 269 245
2000 2,37 7,2 6,1 246 239
2005 3,12 6,6 6,2 225 237
Лямбирский 1994 0 - 7,65 6,0 185 131
район, РУ 12 1998 2005 X р u 16 16 16 x р u 22 11 11 X р u 16 16 16 x р u 19 28 88 0 1,62 2,58 8,2 7,1 6,9 5,5 177 233 118 158
2007 2,76 7,8 6,0 358 217
2008 2,48
Чамзинский 1995 1,53 11,48 7,1 260 449
район, РУ 21 2004 2007 ^2^2^32 ^2^2^32 ^2^2^32 2,20 2,93 9,4 6,9 7,1 6,8 306 464 482 512
2008 3,38 6,9 - 464 512
2009 x р u 13 19 19 3,73 7,1 5,1 396 398
Ромодановский 1994 0 Не учит. 6,9 5,6 122 168
район, РУ 22 1995 0 0,85 7,4 5,4 97 163
2001 X р u 16 16 16 X11 р11 u22 ^2^2^32 3,41 7,7 5,3 117 122
2004 1,68 6,8 5,5 142 157
2005 2,34 6,8 5,4 113 185
2007 x р u 16 16 16 2,41 6,4 5,7 213 239
Рузаевский 1994 0 1,32 7,3 5,9 143 116
район, РУ 13 1998 0 1,24 7,1 5,8 135 114
2000 0 2,28 6,9 5,8 153 107
2003 x р u 22 11 11 x р u 16 16 16 2,28 7,3 5,8 177 144
2007 1,98 6,9 5,6 284 158
2010 1,63 7,4 5,7 148 164
Темно-серая лесная почва
Ковылкинский 2003 X р u 22 11 11 x р u 22 11 11 1,63 5,4 6,8 401 220
район, РУ 27 2004 1,01 4,9 7,3 143 95
2005 x р u 22 11 11 x р u 33 19 19 2,28 5,2 6,5 313 190
2008 2,24 - - - -
Аллювиально-зернистая почва
Октябрьский район, РУ 6 2005 2006 2008 x р u 16 16 16 x р u 16 16 16 2,98 2,59 2,83 3,2 3,4 3,9 6,9 6,8 6,7 316 333 428 296 271 354
ность в эти годы не понизилась, а средняя урожайность по участку была лишь на 2,8 % ниже, чем на РУ S. На других участках дозы минеральных удобрений были меньше, возделывали ячмень по зерновым культурам, и поэтому снижение его урожайности составило 16,6-36,7 % по сравнению с РУ S.
На серой лесной почве (Ковылкин-ский район, РУ 27) урожайность ячменя была ниже, чем на черноземе £ выщелоченном. Высокий урожай © (2,80 т/га) был получен на аллюви-м альной почве (Октябрьский район, РУ § 6). Это связано с соблюдением се-ф вооборотов и размещением по луч-| шим предшественникам, хотя дозы ^ вносимых удобрений здесь были
ниже по сравнению с черноземом. 2 Отмечено отсутствие прямой свя-ет
34
зи между вносимыми удобрениями и урожайностью ячменя, что связано с низкими дозами туков. Кроме того, на урожай культуры оказывают влияние и другие факторы: обработка почвы, предшественники, борьба с вредителями и болезнями (негативное действие последних может перекрыть влияние невысоких доз удобрений).
Влияние метеорологических условий на урожайность ячменя в различные периоды развития растений было неоднозначным. В первой декаде мая оптимальное значение ГТК для ячменя составляет 1,0, а более высокие его значения вызывают снижение урожайности. Во второй декаде это влияние было незначительным, хотя при увеличении ГТК (в пределах 0-3,2) возростала и урожай-
ность ячменя. В третьей декаде мая при повышении ГТК до 1,4 урожайность практически не менялась (оптимальное значение его в этот период - 2,4-2,6). В первой декаде июня оптимальная величина ГТК 0,70,8, во второй и третьей декадах его влияние на урожайность было незначительным. В первой декаде июля при увеличении ГТК до 1,8-2,0 урожайность ячменя повышалась, а затем снижалась. В третье декаде с увеличением ГТК происходило снижение урожайности.
Кроме урожайности зерна важным аспектом является его химический состав. При получении пивоваренного ячменя особое значение имеет содержание протеина, которое зависит от погодных условий и внесения минеральных удобрений. Содержа-
2. Качество зерна ячменя, % (в среднем за годы исследований на каждом РУ)
Район, номер РУ Протеин Азот фосфор Калий Кальций Магний Клетчатка Зола
Октябрьский, РУ 5 13,58 2,23 0,26 0,55 17,04 0,93 7,60 2,18
Октябрьский, РУ 8 11,80 1,89 0,31 0,65 0,56 0,82 7,75 3,97
Лямбирский, РУ 12 11,15 1,78 0,58 0,81 0,30 0,42 6,37 4,88
Чамзинский, РУ 21 13,19 2,11 0,38 0,74 0,52 0,72 4,80 4,49
Ромодановский, РУ 22 12,65 2,01 0,48 0,78 0,62 0,81 5,68 2,52
Рузаевский, РУ 13 13,09 2,09 0,32 0,79 0,37 0,67 7,49 3,83
Ковылкинский, РУ 27 12,12 1,94 0,43 0,75 0,60 0,55 6,09 5,06
Октябрьский, РУ 6 10,94 1,75 0,48 0,78 0,77 0,55 4,73 2,35
ние основных элементов питания в зерне ячменя представлено в таблице 2.
В целом за годы исследований качество зерна по содержанию протеина соответствовало требованиям стандартов на пивоваренный ячмень. Однако в засушливые годы содержание его превышало эти требования, особенно в крайне засушливом 2010 г. На данный показатель существенное влияние оказали метеорологические условия во второй половине вегетации ячменя. В первой декаде июля эта связь описывается нелинейным уравнением, оптимальное значение ГТК - 1,6. Содержание других основных биогенных элементов в зерне было близким к среднестатистическим значениям.
Как известно, загрязняющие вещества (тяжелые металлы, радионуклиды и пр.), содержащиеся в растительной массе, попадают в продукты питания и оказывают негативное влияние на организм человека, вызывая различные заболевания.
Проведенные нами исследования на содержание тяжелых металлов в ячмене свидетельствуют, что содержание меди в зерне и побочной продукции, а также мышьяка и ртути в зерне было на порядок ниже ПДК. Содержание цинка тоже находилось в пределах нормы, однако в отдельных случаях, как в зерне, так и побочной продукции, оно приближалось к ПДК (Октябрьский район, ГУП «Тепличный» чернозем выщелоченный, РУ 8). Количество кадмия в зерне не превышало ПДК.
Что касается такого опасного для человека токсиканта, как свинец, то его количество в зерне ячменя на большинстве реперных участков превышало ПДК в 1,42-2,08 раза.
Другая группа опасных загрязняющих веществ, поступающих в сельскохозяйственную продукцию, - радионуклиды. Согласно нашим исследованиям, получаемая растительная продукция абсолютно безопасна по этому показателю: содержание Эг-90
и Cs-137 в зерне ячменя было на несколько порядков ниже допустимых норм (ПДК соответственно 70 и 40 Бк/кг), что связано с отсутствием значимых источников радиационного загрязнения на исследуемой территории.
Таким образом, при длительной эксплуатации чернозема выщелоченного, серой лесной и аллювиаль-но-зернистой почв в отдельных районах Республики Мордовия наблюдаются отрицательные тенденции, связанные с их дегумификацией, ухудшением физико-химических характеристик и снижением содержания доступных форм элементов питания. Однако степень развития неблагоприятных процессов не является критической, что связано устойчивостью рассматриваемых почв. Достаточный потенциал их плодородия дает возможность даже на фоне невысоких доз минеральных удобрений получать относительно высокие урожай и качество зерна ячменя, безопасного по содержанию радионуклидов и большинства тяжелых металлов, за исключением свинца.
Литература
1. Захаркина P.A., Каргин Ю.И., Злот-ников А.К., Каргин В.И., Перов H.A. Динамика валовых сборов зерна в Республике Мордовия//Земледелие, 2007. - № 4. - С. 18-20.
2. Каргин В.И., Каргин И.Ф., Перов H.A. Основные вопросы земледелия и проектирование агротехнологий в лесостепи Среднего Поволжья. - Саранск: Изд-во Мордов. ГУ, 2009. - 312 с.
3. Каргин В.И., Немцев С.Н., Перов H.A. Водопотребление ячменя в связи с приемами основной обработки выщелоченного чернозема//Достижения науки и техники АПК, 2008. - № 4. - С. 22-25.
4. Методическое руководство по проектированию применения удобрений в технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия. - М.: Минсельхоз РФ, РАСХН, 2008. - 394 с.
5. Каргин В.И., Перов H.A., Немцев С.Н., Ерофеев A.A. Минимизация основ-
ной обработки выщелоченного чернозема под яровые зерновые культуры//До-стижения науки и техники АПК, 2007. -№ II. - С. 47-49.
6. Каргин В.И., Немцев С.Н., Перов Н.А. Водопотребление ячменя в связи с приемами основной обработки выщелоченного чернозема//Достижения науки и техники АПК, 2008. - № 4. - С. 22-24.
7. Тютюнов С.И., Доманов Н.М., Иба-дуллаев К.Б., Солнцев П.И., Закараев А.С. Агроэкономическая эффективность технологий различной степени интенси-фикации//Достижения науки и техники АПК, 2012. - № 9. - С. 7-9.
8. Иванов А.Л. Глобальное изменение климата и его влияние на сельское хозяйство России//Земледелие, 2009. -№ 1. - С. 3-5.
9. Глобальные изменения климата и прогноз рисков в сельском хозяйстве России (под ред. А.Л. Иванова и В.И. Кирю-шина). - М.: Россельхозакадемия, 2009. - 518 с.
Статья поступила в редакцию 21.02.2013
Productivity of barley on long time used arable
I.F. Kargin, I.I. Igonov
Prolonged use of leached chernozem, gray forest and alluvial-grained soil have no significant effect on the change of their physico-chemical properties in the plowing soil layer, which allows to obtain high yields of barley with high quality. The greatest influence on the yield of barley have weather conditions of the third decade of May. In the grain has not been " detected exceeding the content of |
radionuclides and heavy metals. In some g cases the maximum permissible |
concentration of lead was revealed. s
Keywords: barley, leached chernozem, 2 gray forest soil, alluvial-grained soil, yields P and quality of grain, heavy metals, radionuclides. o
