CC BY
41
BIOLOGICAL RECULTIVATION OF THE BROKEN GROUNDS IN THE YENISEIK NORTH V.M. Zelensky, A.K. Sariev
Summary. In conditions of the Yenisei North it is lead Studying of grades long term cereal drasses perspective for carrying out biological recuftivationen the broken grounds by their one-specific crops or in blend of grasses. Optimum norms of seeding blend of grasses are established.
Keywords: biological recultivationen, a grade, seeds, norm of seeding, density of a herbage, local and riding cereals, long-term grasses.
УДК 63181: 631.872 6 631.445.4
ВЛИЯНИЕ КАЛЬЦИЙ- И ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗВЕНА СЕВООБОРОТА ПРИ ВНЕСЕНИИ СОЛОМЫ И РАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ НА УДОБРЕНИЕ
О. Г. ЧУЯН, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией
11 Л. ЧУЯН, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
Р.Ф. ЕРЕМИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии E-mail: vnizem@kursknet. ru
Резюме. Представлена агрономическая и биоэнергетическая эффективность использования кальций- и фосфорсодержащих соединений как добавок-компонентов при использовании соломы и растительных остатков на удобрение.
Ключевые слова: растительные остатки, кальций- и фосфорсодержащие добавки, продуктивность, поверхностное компостирование.
Для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и воспроизводства плодородия почвы требуется внесение не только минеральных, но и органических удобрений, большую часть из которых составляет навоз. Однако в связи с реформированием сельского хозяйства его производство сократилось в 10 раз и более. Потребность в навозе удовлетворяется на 25...30 %, что не может компенсировать расхода органического вещества при его минерализации. Для восполнения этих потерь предлагается использовать органическое вещество растительного происхождения (солому, ботву сахарной и кормовой свеклы, пожнивные посевы рапса и горчицы на зеленое удобрение и др.).
Однако непосредственная заделка соломы и других растительных остатков на требуемую глубину депрессирующее влияет на возделываемые культуры, зачастую снижая их урожайность [3, 7]. из-за образования токсических и кислых продук-тов разложения органического вещества. Кроме того, при заделке соломы и другого органическо-
го вещества с широким соотношением углерода к азоту отмечается иммобилизация минерального азота почвы. Для устранения этого эффекта рекомендуется дополнительное внесение компенсирующей дозы азотных удобрений, которая, например, для соломы составляет 7...10 кг/т. При этом расчетные дозы минеральных удобрений под культуры вносят в полном объеме.
Во ВНИИЗиЗПЭ была разработана технология поверхностного компостирования (ПК) растительных остатков (РО) на поле [12], которая дает возможность эффективно использовать органическое вещество растительного происхождения в качестве удобрения, исключает его депрессирующее влияние на рост и развитие растений, а, следовательно, и на урожайность возделываемых культур. В этой технологии минеральный азот рассматривается не как компенсирующее удобрение, а как ан-тидепрессирующая добавка для более быстрого разложения растительных остатков.
С такой же целью используется и известь, которая нейтрализует кислые продукты распада свежего органического вещества (в наших исследованиях значение pH почвенного раствора снижалось при удобрении соломой без антидепрессирующих добавок или с аммиачной селитрой на 0,2...0,3 единицы). Ее внесение способствует развитию полезных микроорганизмов, участвующих в трансформации органического вещества (олигонитрофилов, амонификаторов, нитрификаторов), которые оказывают существенное влияние на азотный режим почвы, что улучшает питание растений этим элементом [2,4]. Кроме того, в связи с введением занятых паров и расширением посевов сахарной свеклы (в нашем севообороте 25 %) происходит обеднение пахотного слоя кальцием, для устранения которого необходимо внесение извести [6].
Ранее (1994-2001 гг.) в микроделяночных и научно-производственных опытах мы доказали преимущество предварительного поверхностного компос-
тирования растительных остатков на поле перед заделкой их на глубину основной обработки почвы сразу же после уборки, а также показали равноценность аммиачной селитры и извести как антидепрес-сирующих добавок для основных культур, возделываемых на типичных черноземах лесостепи ЦЧЗ [5].
Однако для нормального разложения соломы и других растительных остатков необходимо не только узкое соотношение углерода к азоту (С:!^ =
20...30), но и определенное соотношение углерода к фосфору (С:Р — 150...200), при котором не происходит биологического связывания этого элемента. Следовательно, в качестве антидепрессирующих добавок при ПК РО, кроме азотных удобрений и извести, можно рассматривать и другие кальций- и фосфорсодержащие соединения (простой и двойной суперфосфат, дефекат, гипс и др.). Кроме того, азотные удобрения достаточно энергоемки (энергетический эквивалент азота 86,8 МДж/кг, фосфора — 13,8 МДж/кг, калия -8,8 МДж/кг, кальция — 3,8 МДж/кг [10]). Поэтому в 2002-2004 гг. мы изучили влияние кальций- и фосфорсодержащих антидепрессирующих добавок-компонентов на урожайность возделываемых культур и продуктивность звена севооборота, в сравнении с азотом аммиачной селитры.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в мелкоделяночном полевом опыте в звене зернопропашного севооборота «кукуруза на зеленый корм — яровая пшеница — сахарная свекла» на опытном участке, расположенном в ОНО ОПХ «Панине кое» ВНИЙЗиЗПЭ Медвенского района Курской области. Почва — чернозем типичный тяжелосуглинистый, подстилаемый карбонатным лессовидным суглинком. Содержание гумуса (по Тюрину) в пахотном слое почвы (0... 25 см) составляло 5,28.. .5,65 %, обменно-поглощенного кальция — 23,6...29,6 мг-экв./ 100 г почвы. Реакция среды — нейтральная или близкая к нейтральной (рНвод 6,7...7,3, рНотл 5,9...6,4).
Поверхностное компостирование РО проводили по технолога и, разработанной в Институте [ 12]. Солому ячменя (под кукурузу) и яровой пшеницы (под сахарную свеклу) измельчали во время уборки комбайном «Сампо», сразу вносили антидепрессирую-щие добавки и проводили заделку компостируемой массы в верхний слой почвы на 8... 10 см тяжелой бороной БДТ-3. После уборки кукурузы вносили ан-тидепрессирующие добавки, а затем одновременно измельчали и заделывали растительные остатки тем же орудием и на такую же глубину.
В зависимости от погодных условий компостируемую массу выдерживали в верхнем слое почвы 4-
5 недель, после чего проводили отвальную основную обработку почвы. Все дальнейшие операции по возделыванию культур выполнялись в соответствии с общепринятой технологией.
Схема опыта включала следующие варианты:
без удобрений (контроль);
поверхностное компостирование растительных остатков предшествующих культур — под кукурузу на
зеленый корм 3 т/га соломы ячменя, под яровую пшеницу 2,1 т/га РО кукурузы, под сахарную свеклу 3 т/га соломы яровой пшеницы (фон); фон + известь 0,3 т/га; фон + аммиачная селитра 0,9 ц/га (Каа^); фон + простой суперфосфат 1,5 ц/га (Рсм); фон + простой суперфосфат 2,0 ц/га (Рс40); фон + гипс 0,75 ц/га; фон + гипс 1,0 ц/га;
фон + двойной суперфосфат 0,75 ц/га (Рдсэд); фон + двойной суперфосфат 1,0 ц/га (Рдс^). Содержание (в % от сухого вещества) азота в соломе ячменя составляло 0,46 %, фосфора (Р205) — 0,21 % и калия (К^О) — 0,87 %; в соломе яровой пшеницы - 0,45, 0,17 и 0,68 % и в растительных остатках кукурузы — 2,03, 0,43 и 1.50 % соответственно. Всего в почву за 3 года с растительными остатками поступило: N — 68 кг. Р205 — 20 кг и Кр — 78 кг.
Запасы продуктивной влаги в слое почвы 0...20 см перед посевом культур во все годы исследований составляли 29...33 мм и практически не отличались от среднемноголетних.
Повторность опыта 4-хкратная, расположение делянок — систематическое. Коэффициент энергетической эффективности рассчитывали согласно [9].
Метеоусловия 2002-2004 сельскохозяйственных годов характеризовались резкими изменениями, как в период вегетации возделываемых культур, так и в целом за год. В апреле-сентябре 2002 г. осадков выпало ниже средней многолетней нормы на 35 %, в 2004 г. их сумма, наоборот, превысила среднемноголетнюю на 24...69 %, а в июле — на 100 %. Температура воздуха в месяцы с незначительным количеством осадков в 2002 г. была выше средней многолетней в июле на 3,6°С, а в августе — на 0,8°С. Во влажном 2004 г. температура воздуха снижалась в отдельные месяцы, по сравнению многолетней, на 3°С и более. Весной 2003 г. длительное время стояла холодная погода, а 26 апреля вьтал снег, который пролежал 2 дня. Май был сухой и жаркий. Осадков выпало 8 мм (15,1 % от среднемноголетней), а температура воздуха превышала норму на 3,6 °С. Летние месяцы по количеству осадков не отличались от среднемноголетних. а по температуре воздуха были несколько прохладнее, особенно июнь (на 2,3 *С).
Результаты и обсуждение. Несмотря на контрастность метеоусловий эффективность применения растительных остатков в качестве органических удобрений прослеживалась достаточно четко. Отчасти этот прием даже сглаживал влияние резких колебаний погоды на растения, что в итоге сказалось на урожайности возделываемых культур. Она была близка к потенциальной для Курской области [11], за исключением сахарной свеклы, которую возделывали в 2004 г.
Изучение различных кальций- и фосфорсодержащих соединений (удобрений), как антидепрессирующих добавок при ПК растительных остатков, в сравнении с аммиачной селитрой, показало воз-
можность использования в этом качестве, наряду с известью, простым суперфосфатом и двойным суперфосфатом, гипса в дозе 1,0 ц/га. Урожайность зеленой массы кукурузы в этом случае значительно повышалась, по сравнению с контролем и фоном без антидепрессирующих добавок, и была такой же как и при внесении аммиачной селитры, а по отдельным вариантам даже выше. Но самой эффективной антидепрессирующей добавкой при ПК соломы ячменя под кукурузу оказался простой суперфосфат в дозе 2,0 ц/га. Прибавка урожайности зеленой массы к контролю составила ! 37 ц/га, а к фону без добавок — 56 ц/га (см. табл.).
нозема. Это приводит к более полному использованию азотных ресурсов почвы микроорганизмами и растениями. В результате повышенной обеспеченности минеральным азотом вместе с подвижным фосфором в этом варианте формируется более высокий урожай, чем при внесении отдельно гипса или двойного суперфосфата.
Растения сахарной свеклы, как указывалось ранее, не смогли полностью использовать свой потенциал из-за погодных условий 2003-2004 сельскохозяйственного года, который был холодным и влажным. Но и при выращивании этой культуры самая высокая урожайность корнеплодов получе-
Таблица. Влияние кальций- и фосфорсодержащих антидепрессирующих добавок при ПК РО на урожайность возделываемых культур и показатели биоэнергетического анализа агроэкосистемы севооборота «кукуруза — яровая пшеница — сахарная свекла»
Вариант Урожайность, ц/га П*і ц/га корм. ед. э, МДж/ц корм. ед. Кээ У к, КДж-день /ГДж
кукуруза на зеленую массу яровая пшеница сахарная свекла
Контроль (без удобрений) 493 34,0 317 195 110 10,5 1,00 147
ПК РО (2,7 т/га в год** (фон) 574 39,5 335 224 100 21,5 1,33 162
Фон + известь 0,3 т/га 586 44,0 367 257 114 18,6 1,75 187
Фон + Ыаа 30 (0,9 ц/га) 609 47,5 358 248 121 17,6 1,63 180
Фон + Рс 30 (1,5 ц/га) 572 45,0 383 252 105 20,3 1,63 182
Фон + Рс 40 (2,0 ц/га) 630 49,5 401 260 106 20,9 1,78 197
Фон + гипс 0,75 ц/га 551 41,0 361 231 104 20,6 1,44 166
Фон + гипс 1,0 ц/га 579 41,0 368 237 104 20,9 1,56 174
Фон + Рдс 30 (0,75 /га) 554 44,5 360 242 103 18,9 1,40 166
Фон + Рдс 40 (1,0 ц/га) 591 45,0 379 253 105 19,5 1,59 178
НСР095 38 4,6 25
* П — продуктивность, Э — энергоемкость, Кээ — коэффициент энергетической эффективности, у ~ показатель направленности воспроизводства плодородия почвы, К — показатель производительности агроэкосистемы севооборота на единицу совокупного энергетического ресурса;
** — доза растительных остатков, т/га в год.
В такой же дозе простой суперфосфат оказал наиболее значительное влияние и на урожайность яровой пшеницы. В этом варианте она достигла
49.5 ц/га, что выше контроля на 10.0 ц/га, а фона — на 5,5 ц/га.
Эффективность гипса в обеих дозах была значительно ниже. Хотя урожайность зерна яровой пшеницы при его внесении превысила контроль на 7,0 ц/га, однако, по сравнению с вариантом с простым суперфосфатом (2,0 ц/га) она была ниже на
8.5 ц/га. Мы связываем такую ситуацию с тем, что в простом суперфосфате действует не только фосфор, содержание которого в почве при использовании этого удобрения было на 3.0...4,5 мг/100 г выше, по сравнению с контролем, и на 2.0...3,5 мг/100 г выше, чем в вариантах с аммиачной селитрой, гипсом, известью, но и кальций в составе гипса, входящего в простой суперфосфат. По Кулешову и Гаджи е-вой [8], кальций гипса в черноземе типичном образует легкорастворимую комплексную соль кальций-сульфат аммония с одновременной дефиксацией (высвобождением) почвенного аммония из кристаллической решетки монтмориллонита, который служит основной минеральной частью чер-
на при ПК соломы яровой пшеницы с простым суперфосфатом в дозе 2,0 ц/га (401 ц/га). Влияние извести, гипса, двойного суперфосфата в качестве антидепрессирующих добавок было практически таким же как и аммиачной селитры, что говорит
об их взаимозаменяемости.
Использование растительных остатков как органических удобрений с кальций- и фосфорсодержащими антидепрессирующими добавками в значительной мере повышало и продуктивность звена севооборота «кукуруза — яровая пшеница — сахарная свекла». В зависимости от антидепрессирующей добавки она возрастала, по сравнению с контролем, на 28...65 ц/га корм. ед. Самая высокая величина этого показателя отмечена при ПК РО с простым суперфосфатом в дозе 2,0 ц/га — 260 ц/га корм. ед. и с известью — 257 ц/га корм. ед. Несколько ниже она была при удобрении возделываемых культур растительными остатками с аммиачной селитрой, гипсом и двойным суперфосфатом.
При внесении гипса в обеих дозах и двойного суперфосфата в дозе 0.75 ц/га были получены прибавки, по сравнению с контролем, но продуктивность звена севооборота в этих вариантах оказались не на-
много выше, чем по фону без антидепрессирующих добавок. В то же время затраты невозобновляемой антропогенной энергии на производство единицы продукции были ниже, чем при использовании извести и аммиачной селитры на 10... 11 и 17... 18 МДж/ц корм, ед. соответственно. А коэффициент энергетической эффективности в случае применения гипса в качестве антидепрессирующей добавки был таким же, как и в варианте с простым суперфосфатом. В целом энергоемкость 1 ц корм. ед. при ПК РО с гипсом и суперфосфатом составляла 104.. Л 06 МДж, а с аммиачной селитрой и известью — 121 и 114 МДж соответственно. Показатель направленности воспроизводства плодородия почвы (у), определенный по соотношению интенсивностей поступления энергии органического вещества в почву и расхода ее через минерализацию flj, при удобрении РО с различными антидепрессирующими добавками был выше единицы, что свидетельствует о расширенном воспроизводстве.
Самое высокое производство энергии агроэкосистемой «кукуруза — яровая пшеница — сахарная свекла» на каждый затраченный ГДж совокупной антропогенной энергии зафиксировано при ПК РО с простым суперфосфатом в дозе 2,0 ц/га — 197 КДж. Однако, мы считаем, что нельзя исключать возможность использования в качестве антидепрессирующей добавки и гипса. Ведь производительность агроэкосистемы в вариантах с его внесением превышала контроль на 19...27 КДж-день/ГДж, а фон — на
4... 12 КДж-день/ГДж.
О взаимозаменяемости различных добавок при поверхностном компостировании растительных остатков можно судить и по результатам научно-про-изводственного опыта, проведенного в 2004 г. В этом случае самой эффективной добавкой оказался гипс, внесенный в дозе 17 кг/т соломы ячменя (1,0 ц/га). Урожайность проса при его использовании была на
1,6 ц/га (8,7 %) выше, чем на фоне соломы ячменя без добавок, и на 3,3 ц/га (19,4 %) больше контроля. В этом же варианте зафиксирован самый значительный условно-чистый доход (2289 руб./га) и уровень рентабельность (29,1 %).
Выводы. Таким образом, кальций- и фосфорсодержащие соединения (известь, простой и двойной суперфосфат, гипс) можно использовать в качестве антидепрессирующих добавок при поверхностном компостировании растительных остатков наряду с азотом аммиачной селитры. При этом наиболее предпочтительно внесение простого суперфосфата, так как производительность агроэкосистемы на единицу ресурса, уровень воспроизводства плодородия почвы и продуктивность звена севооборота в случае ею применения были такими же, как в вариантах с внесением аммиачной селитры или извести и выше, а затраты невозобновляемой антропогенной энергии на производство продукции оказались более низкими.
Гипс и двойной суперфосфат можно использовать в качестве антидепрессирующих добавок при поверхностном компостировании растительных остатков в случае отсутствия аммиачной селитры, извести или простою суперфосфата.
Литература.
1. А. С. №1481681. Володин В. М., Федорченко А. Е., Бирюкова Л. И., Еремина Р. Ф. Способ прогнозирования воспроизводства плодородия почвы// БИ. 1989. №19. - С 201.
2. Васильева Л. И., Муха В. Д. Влияние гипса и дефеката на повышение эффективного плодородия и микробиологическую активность мощного чернозема/Науч. труды Харьковского с. -х. ин-таим. В. В. Докучаева.- Т.Х1Х. ~Харьков, Недра. — 1966. С. 35-41.
3. Верниченко Л. Ю., Мишустин Е. Н. Влияние соломы на почвенные процессы и урожайность сельскохозяйственных культур // Использование соломы как органического удобрения. — М.: Наука, 1980. — С.З-ЗЗ.
4. Гринченко А. М., Муха В. Д., Васильева Л. И. О значении органического вещества и кальция в повышении почвенного плодородия. — Тр. Харьковского с.-х. ин-та им. В. В. Докучаева. Т. 189. — Харьков; РИО СХИ. -1973. — С.18-26.
5. Еремина Р. Ф., Мащенко С. С., Чуян Н. А., Федорченко А. Е., Ермакова А. А. Технология поверхностного компостирования растительных остатков//Достижения науки и техники АПК. — 2005. — №1. — С. 18-20,
6. Ефремов В. В. баланс кальция в Центрально-Черноземной зоне (ЦЧЗ) и перспективы известкования кислых почв//Регулирование плодородия почв, круговорот и баланс питательных веществ в земледелии СССР. ~~ Пущине,1981. — С.85-90.
7. Кольбе Г., Штумпе Г. Солома как удобрение// Пер. с немецкого. — М.: Колос, 1972. — 88с.
8. Кулешов М. Н., Гаджиева Н. М. Гипс как стимулятор азотного питания растений на черноземе типичном // Проблемы повышения продуктивности черноземных почв. — Харьков, 1983. — С. 125-126.
9. Методика ресурсно-экологической оценки эффективности земледелия на биоэнергетической основе. — Курск, 1999. -48с.
10. Методические рекомендации по оценке топчивно-энергетических затрат на выполнение механизированных процессов в растениеводстве. — М.: ВАСХНИЛ. — 1985. — 44с.
11. Система земледелия Курской области. — Курск, 1982. — 204с.
12. Технология поверхностного компостирования соломы и других растительных остатков при использовании их в качестве органических удобрений. — Курск: ВНИИЗиЗПЭ. — 2003. — 15 с.
EFFECT OF CALCIUM AND PHOSPHORUS CONTAINING COMPOUNDS ON CROP YIELD AND PRODUCTIVITY OF A CROP ROTATION LINK WHEN APPLYING STRAW AND PLANT RESIDUES
AS FERTILIZERS
O.G. Chuyan, N.A. Chuyan, R,Ph. Yeremina
Summary. Agronomical and bioenergy efficiency of application of calcium and phoshorus containing compounds as additive components in the experiment with application of straw and plant residues as fertilizers is presented in the paper.
Keywords: plant residues, calcium and phosphorus containing additives, productivity, surface composting.
