Медь и марганец в агроландшафтах юга нечерноземья и оптимизация их применения в полевых агроценозах (стр. 2 )

Органическая масса клевера лугового скашивалась косилкой КИР-1,5 и разбрасывалась по полю (вариант 1.1), с наступлением спелости семян скашивалась в валки (вариант 1.2), вывозилась на ферму кормораздатчиком (вариант 1.3).

Варианты 1.1 и 1.3 незамедлительно продисковывались тяжелой дисковой бороной БДТ-3 в два следа. После уборки клевера на семена (вариант 1.2) участок также был продискован дважды. В конце августа варианты 2.1 и 2.2 были распаханы плугом ПН-4–35 на глубину 22–25 см. Безотвальное рыхление проведено со снятыми отвалами. В этот же период вариант 2.3 был вновь продискован.

Предпосевная обработка семян вариантов 3.1–3.3 проведена фундазолом, а 3.4 – медью сернокислой (1,5 кг/т). При посеве внесена азофоска
N16Р16К16 в количестве 150 кг/га. Против сорняков посевы обрабатывались гербицидом Ковбой – 0,200 л/га, против вредителей – инсектицидом Децис (250 г/га), против болезней – фунгицидом Тилт (0,5 л/га). Некорневая подкормка проведена мочевиной (N30) в колошение пшеницы – вручную вразброс поделяночно в вечерние часы. В остальном агротехника общепринятая для хозяйств Мордовии.

Оптимизация применения меди, марганца и молибдена в агротехнике возделывания озимой пшеницы проведена согласно заданию РАСХН «Разработать адаптивную экологически безопасную систему оптимизации биологических и техногенных факторов управления продукционными процессами по формированию высокопродуктивных агрофитоценозов в условиях юга Евро-Северо-Востока».

Опыты проводились в 2001–2005 гг. в полевом севообороте опытного поля. Предшественник – клевер луговой на сено и сидераты. Сорт клевера – Носовский 4, озимой пшеницы – Мироновская 808. Почва – чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый.

Схема опыта: 1) способ использования клевера (фактор А): 1.1) сено; 1.2) сидераты; 2) способ основной обработки почвы (фактор В): 2.1) отвальная вспашка; 2.2) дискование; 3) удобрение (фактор С): 3.1) без удобрений; 3.2) NРК при посеве (фон); 3.3) фон + CuSO4, обработка семян; 3.4) фон + KMnO4, обработка семян; 3.5) фон + CuSO4, 0,10% раствор осенью; 3.6) фон + CuSO4, 0,10% раствор весной; 3.7) фон + N30 весной; 3.8) фон + N30 весной + N30 колошение; 3.9) фон + N30 весной + Мо, 0,10% раствор в колошение;
3.10) фон + N30 весной + MnSO4, 0,10% раствор в колошение.

Площадь опытного участка – 2,0 га, в том числе полезная – 1,2 га. Размер посевной делянки третьего порядка – 100 м2 (25×4 м), учетной –
90 м2 (25×3,6 м). Повторность в опытах трехкратная. Размещение вариантов систематическое.

Способ обработки клеверища тот же, что и в предыдущей теме. Семена пшеницы перед посевом протравливались препаратом Винцит (2,0 л/т) и по схеме опыта сульфатом меди – 1,2 кг/т, перманганатом калия – 100 г/т.

Основное удобрение (N25Р25К25) в виде азофоски (150 кг/га) вносилось при посеве в рядки. При дробном внесении азота в подкормку весной использовали аммиачную селитру, а летом – мочевину. Для некорневой подкормки использовали 0,10% раствор аммония молибденовокислого и марганца сернокислого квалификации «хч». В остальном уход за растениями проведен в соответствии с технологией.

В рамках данной темы в 2001–2005 гг. изучалось эффективность ионных солей микроэлементов и их хелатных соединений в составе ЖУСС на фоне известкования.

Схема опыта и задействованные культуры представлены в таблице 10 автореферата.

Площадь опытного участка – 1,32 га, площадь делянки третьего порядка – 100 м2, учетной – 90 м2 (3,6×25 м). Повторность трехкратная. Размещение вариантов систематическое. Агротехника общепринятая для Мордовского НИИСХ.

Ландшафты конечно-моренные гряды

В ландшафтах конечно-моренные гряды полевые опыты и производственные испытания проводились в 1989–1992 гг. в СХПК «Николаевское» Старошайговского района по заданию Правительства РМ и объединения «Мордовсельхозхимия». Схема опыта и задействованные культуры те же, что и в СХПК «Аловский» (колхоз им. М. Горького) Атяшевского района.

СХПК «Николаевское» создано в 1989 году на базе АТП «Межрайавтотранс» как подсобное хозяйство после отвода 1 350 га земель совхоза «Лемдяйский» Старошайговского района. В хозяйстве преобладают серые лесные почвы глинистого гранулометрического состава с рН < 4,4. На всех полях вносили: доломитовую – 14–16 т/га и фосфоритную муку – 1,0 т/га, калий хлористый –
0,7 т/га, навоз не вносили (за исключением 65 га поля № 2 – 80 т/га).

Ландшафты полесского типа

Исследования проводились в 1982–1986 гг. в колхозе «Рассвет» Ельниковского района совместно с заслуженным агрономом Мордовии в соответствии с государственной программой научно-исследовательских работ 051.01.03.02 Н.4 и 051.02.01.Н.3 под методическим руководством заведующего лабораторией калия и микроудобрений ВНИИА им. кандидата биологических наук доцента .

В опытах были задействованы озимая пшеница Мироновская 808, рожь Саратовская 4 и ячмень Черкасский 240. Изучалось 5 вариантов обработки семян и посевов медью и марганцем по ранее разработанной схеме в колхозе им. М. Горького Атяшевского района и программе опытов (1982–1985 гг.).

Метеорологические условия в годы проведения исследований были разные и в целом соответствовали климатическим параметрам агроэкологических разделов юга Северо-Приволжской и северо-востока Приволжской лесостепной зоны. За период проведения опытов наблюдались как засушливые годы ГТК < 1,0 (1975, 1981, 1986, 1988, 1991, 1998, 2001, 2002, 2005, 2006,), так и годы с благоприятным водным режимом, ГТК = 1,0–1,6 (1977, 1979, 1982, 1985, 1987, 1992–1997, 1999, 2000, 2003, 2004), а также с повышенным количеством осадков, ГТК > 1,6 (1976, 1978, 1980, 1990).

До работ автора настоящей диссертации в основном применялись сернокислые соли меди и марганца при предпосевной обработке семян, смешанных с техническим тальком, или в растворе пленкообразующего препарата ПВС, NaKMЦ на торфяно-болотных и дерново-подзолистых почвах. За основу брались общесоюзные рекомендации с учетом содержания в почве подвижных форм меди (1 н НСl) и марганца (0,1 н Н2SO4). Другие формы соединений не изучались. Вопросы антагонизма и синергизма ионов, возникающих при применении на полях навоза, соломы, сидератов, химических мелиорантов и высоких доз макроудобрений, не рассматривались. Без учета этих факторов эффективность микроудобрений была низкой.

В наших исследованиях дозы, сроки и способы, а также прогноз применения медных и марганцевых удобрений определялись с учетом типа агроландшафта и легкоподвижных соединений элементов в почве в период роста и развития растений, фитосанитарного состояния семян и посевов, уровня интенсификации земледелия. При обработке семян доза протравителя снижалась на 50 %, а затем была исключена совсем. В состав баковой смеси включали водный раствор ретарданта ТУР, которым осуществляли мелкокапельное опрыскивание движущегося потока семян, что было сделано нами впервые. При некорневой подкормке растворы микроэлементов использовались с ретардантом ТУР по фону азотных подкормок пшеницы с целью увеличения коэффициента использования азота и улучшения экологической обстановки всего ландшафтного каркаса. Хелатные формы микроэлементов в изучаемом регионе не применялись.

Из вышеизложенного следует, что для оптимизации применения медных и марганцевых удобрений в полевых агроценозах было поставлено более 80 полевых опытов, разработана методика зонирования территории, проведены сопряженные исследования в компонентах ландшафта (почва, растение, вода и др.), открыты три агроландшафтных полигона.

Результаты исследований

Методика типизации территории для целей эффективного применения медных и марганцевых удобрений в системе ландшафтного земледелия

Агроландшафтное районирование территории Мордовии

на макроуровне

На макроуровне 21 % территории Мордовии входит в агроэкологический раздел (АР) Северо-Приволжской лесной зоны и 79 % – в АР Приволжской лесостепной зоны. Они различаются между собой по климатическим параметрам: индекс континентальности первого АР равен 165, второго – 176; биопродуктивность культур – 114 и 120; осадки – 578 и 516 мм; урожайность зерновых культур – 1,14 и 1,66 т/га; доля защитных угодий – 40,5 и 22,0 %. Имеются существенные отличия в устойчивости земледелия.

Более низкой после АР таксономической единицей, от которой существенно зависит эффективность изучаемых микроудобрений является род агроландшафта. На территории Мордовии их два: пески (7,0 % пашни) и суглинки (93 %).

Агроландшафтное районирование территории Мордовии на мезоуровне (выделение типов агроландшафта)

По результатам полевых опытов, статистического анализа почвенного покрова и растительности на содержание меди и марганца, урожайности культур, структуре угодий и другим показателям выделены агроландшафты полесского типа, которые входят в основном в АР Северо-Приволжской лесной зоны. Здесь преобладают местности с дерново-подзолистыми и светло-серыми лесными почвами с легким гранулометрическим составом. Поверхность ландшафтов равнинная, влагообеспеченность максимальная в республике (550–580 мм).

Агроландшафты конечно-моренные гряды охватывают центральную часть Приволжской лесостепной зоны Мордовии. Основной тип почв – серые лесные и оподзоленные черноземы тяжелого гранулометрического состава с низкой водопроницаемостью. Влагообеспеченность растений минимальная в Мордовии – 480–490 мм.

Агроландшафты опольно-эрозионной группы входят в восточную часть Приволжской лесостепной зоны Мордовии. В структуре почвенного покрова преобладают темно-серые лесные почвы и различные типы черноземов. Агроландшафты сильно подвергаются эрозии, расчлененность оврагами высокая. В год выпадает до 515–520 мм осадков. По плодородию почвы самые лучшие в республике. Эффективность медных и марганцевых удобрений максимальная.

Методика агроландшафтного микрозонирования территории

В хозяйстве выделяются агроландшафты и микроагроландшафты на основе типов земель (пойменные, приводораздельные и водораздельные, отличающиеся автономностью и особенностям круговорота веществ и энергии), склоновые участки разной крутизны и экспозиции, плакорные ландшафты для последующей дифференциации по пригодности возделывания культур. По этим факторам на рабочей карте устанавливаются агроэкологически однотипные территории (АОТ), рабочие участки (АЭО РУ), поля севооборотов, угодья. Эти мероприятия необходимы для создания условий эффективного применения технологий. В последующем по типам использования культур в границах АОТ формируются типы севооборотов и рассчитывается площадь пашни под обработку и консервацию.

Данный методический подход типизации на микроуровне был осуществлен нами в СХПК «Рассвет» Ардатовского и «Аловский» Атяшевского района Мордовии. В первом хозяйстве выделены 7 АОТ, в каждой из которых размещен свой севооборот. Определены размер севооборотного массива и чередование культур. По каждой АОТ намечены мероприятия по применению микроэлементов, азотной подкормки и других технологических приемов.

Влияние ландшафтных условий местности на содержание меди и марганца в морфологических органах растений и кормах юга Нечерноземья

Распределение меди и марганца по морфологическим органам культурных растений носит базипетальный характер с накоплением в корнях и уменьшением элемента в листьях и стеблях (табл. 2).

Среднее содержание марганца в кормах агроландшафтов опольно-эрозионного типа на 57,2 % ниже полесского. Биодоступность марганца для растений, произрастающих на черноземах, в 1,5–2 раза ниже, чем для культур на серых лесных и дерново-подзолистых почвах (табл. 3).

Особенности пространственной и внутрипрофильной дифференциации форм соединений меди и марганца
под влиянием типа агроландшафта

Содержание и распределение форм соединений меди

Валовая медь. Максимальное содержание валовой меди обнаружено в агроландшафтах конечно-моренные гряды – 33,0 млн–1, в опольно-эрозионных ее меньше – 23,8 млн–1. Полесские агроландшафты бедны медью – 18,6 млн–1, так как они сформированы на флювиогляциальных озерных и древнеаллювиальных песках и супесях. В почвенном профиле наибольшее содержание элемента отмечено в перегнойно-аккумулятивных и иллювиальных горизонтах, наименьшее – в подзолистых и материнских породах. В профиле почв содержание валовой меди коррелирует с рН, количеством подвижного фосфора, гумуса и обменных катионов (r=0,64–0,94).

Водорастворимая медь. Содержание водорастворимой меди в изученных нами почвах в среднем составляет 0,16 млн–1. Пределы этой величины по отдельным типам почв изменяются от 0,08 млн–1 (0,5 % от валового) в черноземах до 0,27 млн–1 (4,5 %) в светло-серых лесных и дерново-подзолистых почвах. В черноземах количество водорастворимой меди монотонно снижается с глубиной профиля, а в серых лесных и дерново-подзолистых резкое снижение наблюдается в оподзоленном горизонте.

Обменная медь. В исследованных ландшафтах обменной меди содержится в среднем 0,42 млн–1 (2,5 % от валового количества) при варьировании от 0,16 до 0,99 млн–1. Наибольшее абсолютное содержание этой формы определено в черноземах, но доля к валовой меди в них наименьшая – 1,6 – 2,6 %.

Необменная медь. В пахотном горизонте изученных почв среднее содержание необменной меди составляет 4,5 млн–1, или 27,3 % от ее валового содержания. Меди в этой форме больше всего в агроландшафтах конечно-моренные гряды – 7,2±1,25 млн–1, меньше в черноземах опольно-эрозионного типа – 6,0±0,88 млн–1. Пахотные земли ландшафтов полесского типа содержат

Таблица 2 – Влияние типа агроландшафта на распределение меди
и марганца по морфологическим органам растений, млн–1

Биологический вид	Морфологический орган	Тип агроландшафта
опольно-эрозионный	конечно-моренные гряды	полесский
Cu	Mn	Cu	Mn	Cu	Mn
Рожь озимая	корень	11,8	35,7	9,0	47,5	3,7	75,7
стебель	3,8	31,2	3,2	36,2	2,8	62,3
лист	7,0	30,5	5,3	31,2	2,5	36,0
зерно	4,2	28,7	5,0	29,7	2,3	29,5
Пшеница озимая	корень	5,5	32,0	5,0	48,3	4,5	50,5
стебель	4,5	20,5	2,5	30,0	1,8	37,2
лист	5,5	24,2	4,3	40,5	3,8	53,5
зерно	4,3	32,5	4,2	36,7	3,2	37,0
Пшеница яровая	корень	4,8	41,3	3,5	46,5	3,5	51,0
стебель	4,2	24,0	2,7	31,3	2,2	34,2
лист	5,3	34,0	4,8	46,2	3,5	50,0
зерно	4,7	24,5	4,5	44,5	4,3	45,8
Ячмень	корень	5,5	52,7	5,2	54,8	5,0	84,0
стебель	4,8	24,2	3,7	40,5	2,8	54,7
лист	5,3	32,0	5,0	35,5	4,2	38,0
зерно	5,8	28,7	4,2	29,7	4,3	39,7
Овес	корень	8,5	31,0	5,7	46,2	4,2	47,0
стебель	5,8	22,8	4,2	31,0	3,5	30,2
лист	7,0	27,2	4,8	38,8	3,7	40,3
зерно	6,3	19,0	3,8	23,7	2,8	31,7
Горох	корень	7,8	35,3	5,3	36,3	5,7	55,2
стебель	5,2	19,8	4,7	24,2	3,7	20,2
лист	5,5	22,5	5,2	28,3	4,3	23,0
зерно	2,5	17,5	4,5	16,5	2,3	19,2
Просо	корень	6,7	23,0	5,0	33,7	3,8	39,7
стебель	4,0	17,0	3,2	23,5	2,7	34,2
лист	5,0	21,2	4,5	24,5	3,8	34,7
зерно	3,5	15,2	3,2	23,3	2,7	27,3
Гречиха	корень	7,0	21,7	6,2	34,2	4,7	46,0
стебель	4,0	19,3	3,2	29,3	3,0	36,8
лист	4,8	22,7	4,7	32,5	3,8	43,5
зерно	4,3	18,9	3,5	22,5	2,7	35,7
Среднее арифметическое	5,5	26,6	4,5	34,3	3,5	42,0

Наиболее подробно формы соединений меди представлены в нашей кандидатской диссертации.