Влияние агрохимических средств на плодородие чернозема выщелоченного и состояние тяжелых металлов в почве и растениях
| Вид материала | Автореферат |
| Химический состав растений отражает элементный состав почвенной среды. Глава V. ВЛИЯНИЕ ПОВЫШЕННЫХ НОРМ УДОБРЕНИЙ И МЕЛИОРАНТОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР |
- Влияние частей склона на плодородие выщелоченного чернозема, урожайность и качество, 325.93kb.
- Влияние аборигенных штаммов bacillus subtilis на микробоценоз чернозема выщелоченного, 352.3kb.
- Удк количественное определение содержания тяжелых металлов в пробах почвы атомно-абсорбционным, 161.57kb.
- Ержание подвижных форм тяжелых металлов Вцелом уровень загрязнения поверхностного почвенного, 31.17kb.
- Московский Государственный Институт Стали и Сплавов (Технологический Университет) Кафедра, 461.38kb.
- План Введение 1 Действие тяжелых металлов на растительные организмы 3 Химическая природа, 600.02kb.
- Ерёмин дмитрий Иванович Агрогенная трансформация чернозема выщелоченного Северного, 802.93kb.
- Изменение состава минеральной части выщелоченного чернозема при длительном применении, 576.22kb.
- Влияние экологических факторов на содержание тяжелых металлов и cs-137 в микобиоте, 623.9kb.
- Статья посвящена актуальной проблеме сегодняшнего дня микроэлементному анализу биосубстратов., 142.08kb.
В результате хозяйственной деятельности человека происходит загрязнение окружающей среды различными химическими средствами интенсификации сельскохозяйственного производства. Особое место среди загрязнителей почвы и растений занимают так называемые тяжелые металлы. В природе, как известно, нет абсолютно вредных веществ, поэтому тяжелые металлы и микроэлементы – понятия, относящиеся к одним и тем же элементам, но используемые в разных значениях. В группу тяжелых металлов попадают такие широко известные микроэлементы, как Zn, Cu, Mn. Поэтому все дело в концентрации: при дефиците элемента он рассматривается как микроэлемент, при избытке – как тяжелый металл.
В наших исследованиях нами было определено содержание валовых и подвижных форм следующих металлов – свинца, цинка, кадмия, меди, никеля и марганца.
Как уже было отмечено выше, в удобрениях, используемых при закладке опыта, имелись значительные примеси тяжелых металлов. Однако, как показали результаты проведенных исследований, внесение повышенных норм минеральных удобрений, а также мелиорантов в краткосрочном мелкоделяночном опыте и длительном (21 год) стационарном опыте на черноземе выщелоченном не приводит к существенному накоплению их в почве. Содержание как валовых, так и подвижных форм тяжелых металлов находилось на уровне, близком к контролю, и во всех случаях было ниже ПДК. Наоборот, отмечено положительное влияние фосфатов – в мелкоделяночном опыте и последействия мелиорантов – в стационарном опыте на снижение содержания подвижных форм тяжелых металлов на черноземе выщелоченном, что указывает на роль фосфатов и извести как возможных детоксикантов.
В период наблюдений от весны к осени в мелкоделяночном и в среднем за 3 года исследований стационарном опытах по всем вариантам прослеживалась тенденция к снижению содержания как валовых, так и подвижных форм тяжелых металлов, что можно объяснить, с одной стороны, выносом их с урожаем озимой пшеницы и сахарной свеклы, с другой стороны - переходом в труднодоступные соединения.
Рассматривая распределение содержания валовых и подвижных форм тяжелых металлов по профилю почвы в двух опытах, можно отметить, что максимальная их концентрация отмечена в верхнем слое почвы (0 - 20 см). С глубиной профиля она снижается. Распределение концентраций валовых форм тяжелых металлов по профилю было более равномерно, чем подвижных.
Химический состав растений отражает элементный состав почвенной среды.
Анализ данных, полученных в ходе исследований, показал, что внесение повышенных норм минеральных удобрений и мелиорантов в двух опытах также не приводит к существенному накоплению свинца, цинка, кадмия, меди, никеля и марганца в растениях озимой пшеницы и сахарной свеклы. Во всех случаях содержание тяжелых металлов было на уровне, близком к контролю, и ниже границы фитотоксичности. На варианте с внесением минеральных удобрений - в мелкоделяночном опыте в растениях озимой пшеницы и на вариантах от последействия дефеката и карбоната кальция на фоне навоза – в стационарном опыте в растениях сахарной свеклы прослеживалась тенденция к снижению концентрации изучаемых тяжелых металлов по сравнению с контролем, что подтверждает вышеуказанное значение внесения фосфатов и известкования почв как приема, снижающего фитотоксичность. В этом проявляется важнейшая природоохранная роль фосфатов и извести как детоксикантов.
Следует обратить внимание на то, что в зерне и соломе озимой пшеницы и корнеплодах сахарной свеклы в двух опытах отмечен дефицит цинка, меди, марганца, что может стать фактором, ограничивающим продуктивность исследуемых культур, недостаток которых можно компенсировать внесением микроудобрений, содержащих эти микроэлементы.
Глава V. ВЛИЯНИЕ ПОВЫШЕННЫХ НОРМ УДОБРЕНИЙ И МЕЛИОРАНТОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
Важнейшей задачей отечественного земледелия в современных условиях остается проблема поиска путей повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Удобрение – главный фактор повышения урожайности озимой пшеницы и сахарной свеклы.
Об эффективности действия различных систем удобрений судят, прежде всего, по влиянию их на урожайность, структурные и качественные показатели.
Как показали результаты наших исследований, наиболее низкорослыми растения озимой пшеницы были на контрольном варианте (без внесения удобрений), высота которых составляла 76,3 см. На вариантах с внесением удобрений она изменялась от 85,3 до 85,6 см. Максимальная высота растений отмечена на вариантах с внесением навоза 100 т/га и при совместном внесении навоза 100 т/га и минеральных удобрений в дозе Р145 и составила 85,6 см.
Озимая пшеница, возделываемая на контрольном варианте, формировала наибольшее количество соломы, соотношение зерно - солома было 1: 1,35. В зависимости от вида, дозы и сочетания вносимых удобрений соотношение зерно - солома снижалось до 1: 1, 29 – 1,33.
Внесение удобрений в системе КАХОП, наряду с увеличением высоты растений, способствовало увеличению длины колоса и количества колосков в колосе. Однако на варианте 3, при внесении минеральных удобрений в системе КАХОП, их увеличения мы не наблюдали, там длина колоса и количество колосков в нем оставались на уровне контрольного варианта. Это можно объяснить нехваткой азота в питании растений на этом варианте опыта, который является главным элементом в формировании вегетативной массы растений.
Максимальная длина колоса и количество колосков в нем отмечены на варианте 4, при совместном внесении органических и минеральных удобрений, и составили соответственно 9,1 см и 16,3 штук.
Главная задача интенсивного земледелия - получить с каждого гектара пашни максимально возможное количество высококачественной продукции при одновременном повышении плодородия почв.
Как видно из приведенных данных (табл. 3), на варианте без внесения удобрений (контроль) отмечена низкая среднегодовая продуктивность (3,26 т/га зерновых единиц).
Таблица 3 - Влияние повышенных норм удобрений на продуктивность звена парозернопропашного севооборота на черноземе выщелоченном за 2006 – 2008 гг.
| Варианты | Продуктивность, т/га з.е. | Содержание, % | Масса 1000 зерен, г | ИДК | Натура, г/л | Стекловидность, % | Сахаристость, % | Сбор сахара, т/га | |||
| озимой пшеницы | сахарной свеклы | средняя за год | белка | клейковины | |||||||
| 1.Контроль – без удобрений | 2,51 | 7,27 | 3,26 | 12,2 | 26,1 | 40,3 | 65 | 816 | 73 | 16,8 | 4,0 |
| 2.Навоз 100т/га* | 4,90 | 10,22 | 5,04 | 13,1 | 27,0 | 41,8 | 75 | 819 | 64 | 15,0 | 5,0 |
| 3. РК (Р395К335)* | 5,35 | 8,57 | 4,64 | 13,2 | 26,6 | 42,3 | 75 | 819 | 67 | 14,6 | 4,1 |
| 4.Навоз 100 т/га + Р145* | 5,75 | 14,25 | 6,67 | 14,0 | 28,2 | 42,6 | 62 | 820 | 66 | 13,2 | 6,2 |
| * для сахарной свеклы – последействие | |||||||||||
Внесение удобрений в системе КАХОП способствовало росту продуктивности севооборота. Ведущую роль при этом играли органические удобрения. Так, внесение навоза 100 т/га как отдельно, так и совместно с минеральными удобрениями (варианты 2 и 4) обеспечивало повышенный и высокий уровень продуктивности, который составил соответственно 5,04 и 6,67 т/га з.е.
Максимальная продуктивность звена севооборота отмечена на варианте 4, при совместном внесении органических 100 т/га и минеральных Р145 удобрений (6,67 т/га з.е. – высокий уровень).
Как известно, удобрения являются не только средством повышения урожайности сельскохозяйственных культур, но и мощным фактором, оказывающим влияние на их качество. Внесение органических и минеральных удобрений оказывало положительное влияние на качество зерна озимой пшеницы.
Как свидетельствуют данные наших исследований, внесение удобрений способствовало увеличению содержания белка до 13,1 - 14,0%, клейковины - до 26,6 - 28,2%, массы 1000 зерен - до 41,8 – 42,6 г и натуры - до 819 – 820 г/л. Максимальное содержание их в зерне озимой пшеницы было получено на четвертом варианте при совместном внесении навоза 100 т/га и Р145. В то же время показатели ИДК и стекловидности под влиянием удобрений несколько снижались по отношению к контролю.
Как видно из данных таблицы 3, внесение удобрений в пар в системе КАХОП снижало сахаристость корнеплодов сахарной свеклы, однако сбор сахара на удобренных вариантах был выше по отношению к контролю.
Следует отметить зависимость содержания сахара в корнеплодах как от доз и сочетания вносимых удобрений, так и от урожайности сахарной свеклы. Самая низкая сахаристость корнеплодов отмечена от последействия совместного внесения органических (100 т/га навоза) и минеральных удобрений (Р145), в то время как на этом варианте была получена самая высокая урожайность корнеплодов сахарной свеклы. Здесь, видимо, сказался фактор разбавления. Однако сбор сахара на этом варианте был максимальным и составил 6,2 т/га. На остальных вариантах данный показатель изменялся от 4,0 до 5,0 т/га.
Другие исследования в длительном стационарном опыте свидетельствуют о положительном влиянии удобрений, а также мелиорантов на урожай и качество корнеплодов сахарной свеклы (табл. 4).
Таблица 4 – Влияние повышенных норм удобрений и мелиорантов на урожайность и сахаристость корнеплодов сахарной свеклы (среднее за 2006 - 2008 гг.) - стационарный опыт
| Варианты опыта | Урожайность корнеплодов, т/га | Прибавка | Сахаристость, % | Сбор сахара, т/га | |
| т/га | % | ||||
| 1. Контроль - без удобрений | 29,7 | - | - | 16,4 | 4,9 |
| 5. Фон + N240P240K240 | 44,4 | 14,7 | 49,5 | 14,5 | 6,4 |
| 12. Фон + дефекат (последействие)+N120P120K120 – КАХОП | 46,7 | 17,0 | 57,2 | 15,3 | 7,1 |
| 14. Фон + карбонат кальция (последействие) | 39,9 | 10,2 | 34,3 | 16,4 | 6,5 |
| НСР 0,95 | 2,24 - 4,97 | | | | |
| Sх,% | 2,42 - 3,99 | | | | |
Следует отметить высокую отзывчивость сахарной свеклы от последействия дефеката и карбоната кальция, внесенных на фоне навоза, которые обеспечивали в среднем высокие прибавки урожая - соответственно 17,0 и 10,2 т/га, или 57,2 и 34,3%, по отношению к контролю. Это свидетельствует о том, что внесение кальцийсодержащих мелиорантов, особенно дефеката (на варианте 12, где он применялся, в среднем была получена максимальная урожайность корнеплодов и максимальный сбор сахара – соответственно 46,7 и 7,1 т/га) на черноземе выщелоченном с кислой реакцией среды является эффективным приемом при возделывании в севообороте сахарной свеклы.
Глава VI. ИЗМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА РАСТЕНИЙ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ И САХАРНОЙ СВЕКЛЫ, ВЫНОСА И БАЛАНСА ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ ПРИ ВНЕСЕНИИ ПОВЫШЕННЫХ НОРМ УДОБРЕНИЙ И МЕЛИОРАНТОВ
Анализ химического состава культур звена севооборота свидетельствует о том, что внесение органических и минеральных удобрений в пар по системе КАХОП в мелкоделяночном опыте оказывало положительное влияние на накопление всех трех элементов питания в основной продукции и неоднозначное влияние в побочной продукции озимой пшеницы и сахарной свеклы (азота и фосфора – положительное, а калия – отрицательное). Максимальная концентрация азота и фосфора отмечена в зерне озимой пшеницы, калия - в соломе, а в сахарной свекле азота, фосфора и калия в листьях. Аналогичная закономерность прослеживалась и на посевах сахарной свеклы в стационарном опыте.
С изменением химического состава продукции возрастает и потребность в элементах питания на формирование урожая.
Как свидетельствуют данные проведенных расчетов (табл. 5), хозяйственный вынос по азоту, фосфору и калию возрастал с увеличением уровня удобренности и пропорционально увеличению урожайности исследуемых культур звена севооборота.
В целом за звено севооборота растениями озимой пшеницы и сахарной свеклы на контрольном варианте опыта с 1 га было вынесено 99,9 кг азота, 24,8 кг фосфора, 144,6 кг калия. Внесение удобрений в дозах, рассчитанных по
Таблица 5 - Баланс элементов питания в звене парозернопропашного севооборота (за 2006 – 2008 гг.) – мелкоделяночный опыт
| Варианты опыта | Внесено элементов питания, кг/га | Общий вынос элементов питания основной продукцией с учетом побочной, кг/га | Баланс, +/- кг/га | ||||||
| N | P2O5 | K2O | N | P2O5 | K2O | N | P2O5 | K2O | |
| 1.Контроль –без удобрений | 30,0 | - | - | 99,9 | 24,8 | 144,6 | -69,9 | -24,8 | -144,6 |
| 2.Навоз 100т/га* | 530,0 | 250,0 | 600,0 | 174,3 | 48,2 | 208,2 | +355,7 | +201,8 | +391,8 |
| 3.РК (Р395К335)* | 30,0 | 395,0 | 335,0 | 154,6 | 44,6 | 176,5 | -124,6 | +350,4 | +158,5 |
| 4.Навоз 100 т/га + Р145* | 530,0 | 395,0 | 600,0 | 208,4 | 65,5 | 268,7 | +321,6 | +329,5 | +331,3 |
| * для сахарной свеклы – последействие | |||||||||
системе КАХОП, увеличивало вынос азота до 154,6 - 208,4, фосфора - 44,6 - 65,5 и калия до 176,5 - 268,7 кг/га. Максимальный вынос элементов питания с урожаем культур звена севооборота был отмечен на варианте 4, при совместном внесении органических и минеральных удобрений (навоз 100 т/га + Р145) и составил 208,4 кг/га по азоту, 65,5 кг/га по фосфору и 268,7 кг/га по калию.
При исследовании баланса питательных веществ в звене севооборота (табл. 5) установлено, что на неудобренном варианте дефицит азота составил 69,9 кг/га, фосфора – 24,8 кг/га и калия – 144,6 кг/га. Внесение повышенных норм удобрений в пар КАХОП обеспечивало положительный баланс всех трех элементов питания по завершении звена севооборота. Так, после уборки сахарной свеклы на удобренных вариантах он изменялся по азоту в пределах 321,6 - 355,7, фосфору – 201,8 - 350,4 и калию - 158,5 - 391,8 кг/га. Исключением является вариант 3, где минеральные удобрения вносились в дозах Р395К335, там баланс по азоту был отрицательный и составил - 124,6 кг/га. Это связано с тем, что на этом варианте опыта азотные удобрения практически не вносились. По фосфору и калию на варианте 3 (Р395К335) достигался положительный баланс, с превышением прихода над расходом: соответственно на 350,4 и 158,5 кг/га.
Другие исследования в длительном стационарном опыте показали, что на удобренных вариантах опыта вынос элементов питания также возрастал пропорционально урожайности сахарной свеклы.
Самый высокий вынос азота отмечен на варианте 5, при внесении двойной дозы (N240P240K240) минеральных удобрений на фоне последействия навоза и составил в среднем 167,6 кг/га, фосфора и калия – на варианте 12, при внесении минеральных удобрений на фоне последействия навоза и дефеката в системе КАХОП и составил в среднем соответственно 43,8 и 195,4 кг/га. В среднем за трехлетний период исследований внесение повышенных доз удобрений и мелиорантов обеспечивало положительный баланс элементов питания по всем вариантам опыта, за исключением варианта 14, с последействием карбоната кальция на фоне навоза, где баланс по калию складывался отрицательный и составил ( - 74,1 кг/га).
Создание и поддержание на оптимальном уровне запасов элементов питания в почве и условий хорошей доступности их растениям - основа плодородия почв и ключ к управлению этими процессами.
Как показали результаты наших исследований (рис. 4,5), на черноземе выщелоченном внесение повышенных норм удобрений в пар парозернопропашного севооборота, рассчитанных по системе КАХОП, позволяет повысить плодородие почвы не только перед посевом озимой пшеницы, но и по завершении звена севооборота (после уборки сахарной свеклы), без дополнительного внесения удобрений, покрывающих затраты на формирование планируемого урожая сахарной свеклы, предусмотренной системой КАХОП.
При совместном внесении органических и минеральных удобрений (навоз 100 т/га + Р145) (вариант 4) в сравнении с моментом закладки опыта (2005г.) значительно повысился уровень плодородия почвы и стал соответствовать по содержанию подвижного фосфора четвертому классу обеспеченности (повы-
Рис. 4 – Уровень плодородия чернозема выщелоченного по содержанию подвижного фосфора в слое почвы 0 - 20 см
Рис. 5 – Уровень плодородия чернозема выщелоченного по содержанию обменного калия в слое почвы 0 - 20 см
шенный), а по обменному калию - пятому классу обеспеченности (высокий), то есть стал выше на один класс обеспеченности по сравнению с моментом закладки опыта (2005 г.).