Биологические ресурсы сохранения плодородия чернозёмов и повышения продуктивности агроценозов в южной лесостепи западной Сибири (стр. 3 )

 

Рис. 8. Количество нитратного азота в почве (мг/кг) после компостирования в зависимости от предшественника и содержания валового азота в соломе (остатках) (среднее за гг.)

При очень низком, менее 5,0 мг/кг (по градации ) исходном содержании нитратного азота в почве на фоне внесения соломы наблюдается преимущественно процесс иммобилизации азота почвенной биотой.

Включение в севооборот многолетних бобовых трав интенсифицирует биологические процессы в почве. В сравнении с чистым паром после распашки пласта люцерны численность почвенных микроорганизмов увеличивается на 41% в том числе микроорганизмов на КАА – на 49%, олигонитрофилов – на 48%, нитрификаторов - 37%, на 48 % усилилась интенсивность разложения целлюлозы. Нитрификационная способность почвы возрастает на 88 %.

При использовании средств химизации негативное действие их на альгофлору почвы нивелируется применением навоза и соломы.

Таким образом, исследованиями установлено, что при систематическом применении соломы, навоза как самостоятельно, так и в сочетании с рациональным использованием минеральных удобрений, включении в севооборот многолетних бобовых трав сохраняется гумусный статус почвы, улучшаются условия влагообеспеченности и минерального питания сельскохозяйственных культур, повышается биологическая активность почвы.

2. Влияние агробиологических средств и приёмов на урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность севооборотов

Биологизированные системы земледелия, предусматривающие оптимальное сочетание экологически безопасных приёмов агротехники с агрохимическими и биологическими средствами, способствуют сохранению и повышению плодородия почвы. Интегрированным показателем, отражающим состояние плодородия почвы, является уровень урожайности культур и продуктивность севооборотов.

2.1 Влияние минеральных и органических удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность севооборотов. Длительное применение минеральных удобрений в севооборотах приводит к значительному росту урожайности возделываемых культур и продуктивности севооборотов. Использование минеральных удобрений в зернопаровом севообороте в нормах не более 50 кг/га и зернотравяном не более 60 кг/га увеличивает их продуктивность соответственно на 16-29 и 12-22 %.

При систематическом применение навоза КРС в дозе 10 т/га пашни продуктивность зернотравяного севооборота возрастает на 0,35-0,41 т/га зерновых единиц (рис. 9).

Эффективность применения соломы в севооборотах была невысокой, однако и депрессивного влияния на урожайность сельскохозяйственных культур не установлено.

Наибольший прирост урожайности культур и продуктивности севооборотов получен при использовании биологизированных систем удобрений, сочетающих внесение навоза, соломы и минеральных удобрений. Продуктивность севооборотов при внесении измельченной соломы в комплексе с азотно-фосфорными удобрениями (N12-17P18-45) увеличивается на 0,34-0,43 т/га зерн. ед.

Рис. 9. Влияние минеральных удобрений, навоза и соломы на продуктивность сельскохозяйственных культур зернотравяного севооборота, т/га зерн. ед. (среднее за гг.)

Навоз на фоне внесения минеральных удобрений в норме не более 60 кг д. в./га обеспечивает увеличение продуктивности зернотравяного севооборота на 0,50-0,66 т/га зерн. ед.

При длительном систематическом применении органических и минеральных удобрений эффективность их увеличивается за счет кумулятивного эффекта.

2.2 Эффективность бактериальных препаратов. В естественных биоценозах биологической фиксации атмосферного азота принадлежит исключительная роль в снабжении растений азотом, которая по значимости вполне равноценна процессу фотосинтеза (Мишустин, Черепков, 1983; Брей, 1986; Шумный, Сидорова, 1991; и др.). При включении азота воздуха в биологический круговорот увеличивается урожайность культур, сбор белка, улучшается экологическая обстановка окружающей среды за счет снижения техногенной нагрузки в агроценозах (Кожемяков, 1989; Завалин, 2005; Шотт, 2007; и др.)

Наблюдения за нодуляцией в посевах сои показали, что только инокуляция семян сои ризоторфином обуславливает функционирование бобово-ризобиального симбиоза. За счет оптимизации минерального питания сои масса клубеньков на корнях растений возрастает на 87-153 %. Установлено положительное влияние фосфорного удобрения (Р60) на нодуляцию и массу клубеньков на корнях растений сои (рис.10).

 

Рис. 10. Влияние минеральных удобрений и ризоторфина на урожайность сои (т/га) и массу клубеньков на корнях (г/10 растений) (среднее за гг.)

Инокуляция семян сои ризоторфином увеличивает урожайность на 0,35 т/га семян. Сочетание биопрепарата с минеральными удобрениями (Р60) позволило дополнительно получить 0,77 т/га семян сои и повысить окупаемость минерального удобрения на 35 %.

Установлена тесная положительная зависимость урожайности сои от массы клубеньков (r = 0,70 - 0,84). Для формирования урожайности сои скороспелого сорта СибН,00-2,30 т/га семян параметры массы микросимбионта на корнях растений в фазу бутонизации составляют 7- 8 г/10 растений, в фазу образования бобов -16-20 г/10 растений (рис.11).

Инокуляция семян пшеницы и овса биопрепаратами ассоциативных азотфиксирующих бактерий (соответственно ризоагрином и мобилином) увеличивает зерновую продуктивность их в среднем на 10 %. При посеве инокулированными семенами возрастает эффективность применения минеральных и органических удобрений.

Рис. 11. Зависимость урожайности сои (У) от массы клубеньков

(Х) в фазу бутонизации (среднее за 2гг.)

Полученные результаты исследований свидетельствуют о достаточно высокой эффективности применения препаратов симбиотической и ассоциативной азотфиксации в производстве растениеводческой продукции.

2.3 Эффективность применения природных ископаемых. В настоящее время представляет интерес применение в растениеводстве в качестве удобрений сапропеля, гумата натрия из торфа. В Омской области сосредоточено 75% разведанных запасов сапропеля Западной Сибири.

Использование сапропеля в дозе 40 т/га увеличивает урожайность пшеницы на 17%, за счет улучшения условий минерального питания, усиления суммарной биологической активности на 24% и роста численности нитрифицирующих и фосфатразрушающих бактерий соответственно на 21% и 36%.

Предпосевная обработка семян пшеницы 0,5% раствором гуматом натрия увеличивает урожайность на 0,28 т/га зерна, или 11%.

Следовательно, применение сапропеля и гумата натрия в растениеводстве с целью оптимизации минерального питания сельскохозяйственных культур положительно влияет на их урожайность при экологической безопасности агроценоза.

Итак, использование в земледелии агробиологических средств и приемов повышает продуктивность агроценозов на 10-20 %, наиболее эффективно их комплексное использование с рациональными дозами минеральных удобрений, позволяющее увеличить производство растениеводческой продукции и окупаемость удобрений.

3. Влияние агробиологических средств и приемов на качество

растениеводческой продукции

В комплексе агротехнических мероприятий применение удобрений в севообороте оказывает существенное влияние на качество растениеводческой продукции. При систематическом применении минеральных удобрений в севооборотах содержание белка в зерне возрастает на 0,86-2,04 % в зависимости от фона удобренности (табл. 5).

Таблица 5. - Содержание белка в зерне пшеницы и ячменя в зернопаровом севообороте в зависимости от минеральных удобрений и соломы (среднее за гг.)

Вариант	Белок, %
доза удобрений, кг д. в./га	солома, т/га	пшеница по пару	ячмень

Без удобрений	-	13,65	12,83
3,0	13,96	13,01
N12P18	-	14,51	14,09
3,2	14,68	14,20
N17P34	-	14,79	14,43
3,6	15,19	14,45
N30P54K18	-	15,30	14,87
3,8	15,33	15,07

НСР05 минеральных удобрений	0,48	0,49
НСР05 соломы	Fф< Fт	Fф< Fт
НСР05 частных средних	0,68	0,70

При длительном использовании навоза в зернотравяном севообороте содержание белка в сухой биомассе люцерны увеличивается на 1,04-1,73%, в зерне пшеницы на 1,25%. Наибольший прирост белка (на 13-24%) получен при комплексном применении навоза с минеральными удобрениями.

Содержание белка в растениеводческой продукции при систематическом применении соломы, как чистом виде, так и на фоне минеральных удобрений существенно не изменяется.

Установлено, что длительное применение навоза и соломы снижает содержание ксенобиотиков в растениеводческой продукции.

Применение бактериальных удобрений улучшает качество получаемой продукции. Содержание белка в семенах сои и гороха при инокуляции на фоне внесения фосфорных удобрений (Р60) увеличивается соответственно на 1,28; 2,90%, а в зерне пшеницы при обработке семян биопрепаратом ризоагрин было на уровне действия азотных удобрений в дозе N30 (рис. 12).

При возделывании пшеницы после люцерны сбор белка с одного гектара увеличивается на 14,3% в сравнении с возделыванием этой же культуры по чистому пару.

Рис. 12. Содержание белка в зерне пшеницы в зернопаровом севообороте в зависимости от минеральных и бактериальных удобрений, % (среднее за 2гг.)

Следовательно, использование в сельскохозяйственном производстве навоза, бактериальных препаратов симбиотических и ассоциативных азотфиксаторов, включение в севооборот многолетних бобовых трав (люцерны) обеспечивает повышение содержания белка в продукции на 0,57-2,90 % и экологическую её безопасность.

4. Видовое и сортовое разнообразие сельскохозяйственных культур и их влияние на агроэкологическое состояние агроценозов

Сорт является одним из биологических факторов повышения урожайности сельскохозяйственных культур и наряду с агротехникой имеет большое значение. Подбор агрохимически эффективных сортов сельскохозяйственных культур является важным приёмом увеличения продуктивности, ресурсосбережения и экологической сбалансированности агроценоза.

Испытание сортов зернобобовых (соя, горох) и зерновых культур (просо, ячмень и озимая пшеница) на разных фонах минерального питания показало четкую межвидовую и сортовую специфику в реакции их на удобрения. Коэффициенты отзывчивости на удобрения (КОУ, урожайность в удобренном варианте/урожайность в варианте без удобрений, в %) у сортов сои и гороха составили соответственно 120-138%; 102-116%. Из зерновых культур наибольший КОУ у сортов ячменя - 124-137% (рис.12), у сортов проса и озимой пшеницы на уровне 105-127 %.

Рис. 13. Урожайность (т/га зерна) и коэффициент отзывчивости на удобрения (КОУ, %) сортов ячменя (среднее за гг.)

При разработке системы удобрений, как под отдельные культуры, так и в севообороте необходимо учитывать коэффициент отзывчивости на удобрения и культуры и сорта, это позволит более экономно расходовать энергоресурсы и уменьшить техногенную нагрузку в агроландшафтах.

5. Экономическая и биоэнергетическая оценка агробиологических средств и приёмов при возделывании сельскохозяйственных культур

Расчет экономической и биоэнергетической эффективности биологизированных агротехнологий свидетельствует о целесообразности применения органоминеральных систем удобрений, бактериальных препаратов, включение в севооборот бобовых трав, возделывание агрохимически эффективных сортов сельскохозяйственных культур.

Оптимальной системой удобрений в севооборотах является органоминеральная (N12-17P18-45 + солома), обеспечивающая сохранение почвенного плодородия, прирост урожайности культур на 15-20% и экономический эффект (табл. 6).

Биоэнергетический расчет подтверждает выгодность выбранной системы удобрений, энергетические коэффициенты ŋ = 1,67-2,04.

Применение бактериальных удобрений при возделывании зерновых и зернобобовых культур достаточно эффективно (рис.13). Бактеризация семян способствует увеличению прибыли на руб/га и рентабельности сельскохозяйственного производства на 3-24 %.

Таблица 6. - Экономическая и биоэнергетическая эффективность применения удобрений в зернотравяном севообороте (среднее за гг.)

Вариант	Урожайность, т/га зерн. ед.	Себестоимость, руб/т	Прибыль, руб/га	Рентабельность, %	ŋ
солома	2,26	1196	5175	192	2,12
навоз	2,51	1591	4757	119	1,39
N13P45	2,49	1781	4244	96	1,99
N13P45+ солома	2,54	1754	4398	99	2,04
N13P45+ навоз	2,69	2123	3666	64	1,36

Примечание: ŋ - энергетический коэффициент

Биоэнергетическая оценка доказывает целесообразность проведения бактеризации, по количеству приращенной валовой энергии и энергетическому коэффициенту (1,88 - 2,05) вариант с инокуляцией семян сои и овса превосходит вариант без бактериальной обработки.

Рис.14 - Влияние бактериального удобрения (ризоторфина) на экономическую и биоэнергетическую эффективность возделывания сои (среднее за гг.)