Медь и марганец в агроландшафтах Юга Нечерноземья и оптимизация их применения в полевых агроценозах

На семенную продуктивность люцерны синегибридной существенное влияние оказывает тип микроагроландшафта. Так, на равнинном рельефе местности (бригада № 2, поле № 7) в 1976 году вообще не получили семян, даже с борной кислотой. Однако на склоне юго-западной экспозиции (уклон 3є) при двукратной обработке растений сульфатом меди (в фазе отрастания и бутонизации) по 250 г/га получили 78 кг/га семян. Это явление мы связываем с активностью солнечной инсоляции, уменьшением вредоносности люцернового долгоносика и болезней.

Изучаемые микроудобрения оказали положительное влияние на качество зерна (табл. 6).

Таблица 6 - Влияние меди и марганца на содержание сырого протеина и клейковины в зерне озимой пшеницы Мироновская 808, %

Агроландшафты конечно-моренные гряды (СХПК «Николаевское» Старошайговского района)

В агроландшафтах конечно-моренные гряды оптимизация минерального питания медью растений озимой пшеницы, ржи и ячменя в интенсивных технологиях обеспечила дополнительный сбор зерна до 11 %, а с марганцем - только 3, 0-6, 7 % (табл. 7).

Таблица 7 - Эффективность меди и марганца в агроландшафтах конечно-моренные гряды, т/га

В производственных опытах в среднем за 1990-1992 гг. при предпосевной обработке семян озимой пшеницы Мироновская 808 сульфатом меди (1, 5 кг/т) совместно с ТУР на темно-серой лесной тяжелосуглинистой почве урожайность культуры повысилась с 2, 97 до 3, 70 т/га, содержание сырого протеина - с 10, 9 до 13, 1 %, клейковины - с 20, 9 до 28, 6 %. Положительное действие меди связано с уменьшением доли легкоподвижных соединений элемента от проведения известкования и фосфоритования почв.

Агроландшафты полесского типа (колхоз «Рассвет» Ельниковского района)

Ресурсный потенциал агроландшафтов полесского типа очень низкий, но относительная доля легкоподвижных соединений меди и марганца максимальная среди изучаемых типов агроландшафтов, что снижает эффективность этих микроудобрений.

В агроландшафтах полесского типа озимая пшеница не адаптирована к типу местности. За годы исследований медь обеспечила прирост урожайности ржи на 12, 0 %, а марганец оказался малоэффективным (табл. 8).

Таблица 8 - Эффективность медных и марганцевых удобрений в интенсивных технологиях возделывания озимой пшеницы, ржи и ячменя в агроландшафтах полесского типа, т/га

В ресурсосберегающих технологиях предпосевная обработка семян ячменя сорта Черкасский 240 возрастающими дозами меди от 0, 01 до 0, 04 % к массе зерна (10-40 г элемента на 0, 1 т зерна) на серой лесной и дерново-подзолистой почве не оказала существенного влияния на урожайность культур. Наблюдается тенденция ее повышения на 3, 2-6, 1 %. В то же время происходит устойчивое увеличение содержания сырого протеина в зерне ячменя под влиянием медных удобрений (на 8, 1-10, 4 %).

Таким образом, в агроландшафтах опольно-эрозионного типа предпосевная обработка семян и посевов озимой пшеницы, ржи и ячменя сульфатом меди и марганца в условиях интенсивных технологий обеспечивает повышение их урожайности соответственно на 12, 8 и 15, 3 %, в ландшафтах конечно-моренные гряды - на 9, 3-5, 3 %, полесских - на 13, 8-5, 5 %. В интенсивных технологиях возделывания сахарной и кормовой свеклы и люцерны под влиянием медных и марганцевых удобрений урожайность культур в агроландшафтах опольно-эрозионного типа повышалась на 11, 4-19, 0 %. Полученная продовольственная пшеница по качеству соответствует второму классу ГОСТа. Максимальная эффективность изучаемых элементов наблюдается в почвах с содержанием гумуса больше 7, 0 %, Р₂О₅ и К₂О - больше 200 млн-¹, рН > 5, 5, водорастворимых соединений меди и марганца меньше 0, 2 млн-¹. С повышением плодородия почв эффективность медных и марганцевых микроудобрений возрастает.

Оптимизация применения солей и хелатных форм микроудобрений в ресурсосберегающих технологиях возделывания озимой и яровой пшеницы в агроландшафтах опольно-эрозионного типа

Эффективность предпосевной обработки семян медью сернокислой на фоне макроудобрений, способов использования клевера лугового и его заделки в ресурсосберегающих технологиях возделывания яровой мягкой и твердой пшеницы. Задание РАСХН 2.1 (2.Р.01-03.01)

На продуктивность мягкой пшеницы Самсар в среднем за 1997-2000 гг. существенное влияние оказали способы использования, заделки клевера лугового в почву и удобрения. При его использовании на сено продуктивность мягкой пшеницы была минимальной - 2, 46 т/га. Существенное увеличение этого показателя отмечено при использовании клевера на сидераты и семена - до 2, 61 т/га (на 6, 1 %) и 2, 82 т/га (14, 6 %) соответственно. На фоне дискования произошло существенное снижение продуктивности мягкой пшеницы - с 2, 68 до 2, 52 т/га (на 6, 0 %).

Расчетные дозы удобрений повысили продуктивность культуры на 0, 18 т/га. Поздняя азотная подкормка мочевиной в фазу колошения не привела к существенному ее повышению. Предпосевная обработка семян сульфатом меди по фону N₃₀ обеспечила рост урожайности на 9, 6 %. При этом на 1 кг д.в. азотного удобрения по фону меди получено дополнительно 6, 7 кг зерна.

При использовании клевера лугового на сено получен минимальный урожай яровой твердой пшеницы Безенчукская 139 - 1, 66 т/га, по сидерации клевера ее урожайность повысилась на 13, 9 %, а на семена - на 15, 1 % (1, 91 т/га). Более предпочтительной оказалась отвальная заделка пласта клевера лугового - урожайность составила 1, 90 т/га, поскольку содержание продуктивной влаги в слое 0-50 см было на 2, 8 мм больше остальных вариантов. По сравнению со вспашкой дискование пласта снизило урожайность культуры на 9, 5 %.

Удобрения, внесенные при посеве, повысили урожайность твердой пшеницы на 0, 17 т/га. Азотная подкормка мочевиной N₃₀ в фазу колошения не оказала существенного влияния на сбор зерна по сравнению с фоновым внесением удобрений. Предпосевная обработка семян медью сернокислой с азотной подкормкой в фазу колошения повысила продуктивность культуры до 2, 03 т/га (на 12, 8 %).

По анализу тройного взаимодействия факторов можно констатировать, что максимальная продуктивность мягкой пшеницы Самсар (3, 11 т/га) и твердой Безенчукская 139 (2, 25 т/га) достигнута при использовании клевера лугового на семена, отвальной вспашке пласта и предпосевной обработке семян медью по фону N₃₀.

Более высокое содержание протеина у пшеницы сорта Самсар - 14, 4 % (на 3, 6 % больше фона) и клейковины - 29, 8 % (на 7, 2 % больше фона) получено при использовании клевера на сидераты, дисковании пласта и обработке семян медью по фону N₃₀. У пшеницы Безенчукской 139 лучшее по качеству зерно получено на варианте использования клевера на сено и дискования почвы, а также на варианте с медью: протеин - 16, 0 % (на 4, 6 %больше по сравнению с фоном NPK), клейковина - 27, 2 % (на 8, 4 % больше).

В целом эффективность медных удобрений в ресурсосберегающих технологиях возделывания яровой мягкой и твердой пшеницы была невысокой. Это связано с агрохимическими показателями почвы - основного компонента ландшафта (рН < 5, 0, содержание подвижного фосфора и калия меньше 200 млн-¹, водорастворимой меди больше 0, 20 млн-¹), уровнем интенсификации земледелия (включая борьбу с вредителями и болезнями растений), засушливыми условиями 1998-1999 гг. При низком диапазоне рН соединения меди очень подвижны. Кроме того, этот микроэлемент, находясь в черноземе в форме высокомолекулярных органических хелатов, может оставаться достаточно доступным растениям для получения среднего урожая.

При оптимизации минерального питания растений учитываются биологические особенности как культуры, так и сорта. Отзывчивость яровой мягкой пшеницы сорта Белорусская 12 на обработку семян медью сернокислой в опытах, проведенных в Кемлянском совхозе-техникуме Ичалковского района в 1982-1984 гг., была значительно выше контроля (без микроудобрений) - 0, 80 т/га (прибавка 23, 4 %). Урожайность фона (обработка семян ТМТД с ретардантом ТУР) составила 3, 42 т/га. При этом расчеты, проведенные по уравнениям регрессии, показывают, что каждые 10 г меди, затраченные на обработку семян перед посевом, в 1983 году обеспечили прибавку 89 кг зерна (у=4, 50+0, 89х, r=0, 73±0, 02), 0, 26 % сырого протеина (у=9, 83+0, 26х, r=0, 82±0, 03), 0, 59 % клейковины (у=35, 51+0, 59х, r=0, 89±0, 03). Негативным фактором, однако, является то, что с увеличением концентрации меди при предпосевной обработке семян с 10 до 40 г на 100 кг возрастает ее содержание в продовольственном зерне. По уравнению регрессии рост составляет 0, 42 млн-¹ на каждые 10 г меди (у=2, 51+0, 42х, r=0, 93±0, 04). В засушливых условиях 1984 года урожайность яровой пшеницы Белорусская 12 на черноземе выщелоченном была самой низкой - 2, 40 т/га, а на черноземе оподзоленном - всего 1, 26 т/га. В этих условиях лимитирующим фактором урожайности была влага, но медные удобрения на качестве зерна сказались сильнее, чем в увлажненном 1983 году. Для протеина у=12, 92+0, 25х (r=0, 87±0, 02); для клейковины у=35, 52+0, 85х (r=0, 98±0, 04).

В опытах, проведенных в агроландшафтах опольно-эрозионного типа на черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом Мордовского НИИСХ (1994-1996 гг.), медные удобрения по фону припосевного внесения NPK и азотной подкормки N₁₅ в интенсивных технологиях обеспечили дополнительный сбор зерна яровой мягкой пшеницы Воронежская 6 0, 23 т/га (рост на 8, 8 %). В этих же условиях урожайность яровой твердой пшеницы Безенчукская 139 повысилась на 0, 51 т/га (на 17, 3 %).

Оптимизация применения медных, марганцевых и молибденовых микроудобрений в ресурсосберегающих технологиях возделывания озимой пшеницы на фоне способов использования клевера лугового и его заделки. Задание РАСХН 09.03.01 за 2000-2005 гг.

На продуктивность озимой пшеницы существенное влияние оказывает влагообеспеченность посевов. По годам исследований наблюдается положительная корреляционная связь между урожайностью пшеницы и содержанием продуктивной влаги в критические фазы роста и развития растений (r=0, 46-0, 93). Определяющими факторами в накоплении продуктивной влаги в почве явилось использование клевера лугового на сидераты - 110, 1 мм (99, 2 мм - на сено) и отвальная заделка органической массы - 111, 5 мм (97, 8 мм при дисковании) (в среднем по слоям 0-25, 26-50, 51-75, 76-100 см в фазу кущения, стеблевания, колошения, молочной и полной спелости зерна).

Продуктивность и качество озимой пшеницы зависели не только от влагообеспеченности посевов, но и от ее фитосанитарного состояния (табл. 9).

Таблица 9 - Влияние меди, марганца и фунгицида Импакт на урожайность озимой пшеницы Мироновская 808

В среднем за 2000 - 2005 гг. урожайность озимой пшеницы Мироновская 808 была выше при сидеральном использовании клевера лугового - 3, 55 т/га - на 7, 6 % выше, чем на сено (3, 30 т/га). Нет существенной разницы в урожайности пшеницы между способами заделки зеленой массы клевера лугового - 3, 41 т/га (вспашка) и 3, 44 т/га (дискование).

Припосевное внесение удобрений обеспечило повышение урожайности на 0, 14 т/га (контроль - 3, 14 т/га). Окупаемость 1 кг д.в. удобрения составила всего 1, 56 кг зерна, что связано с низкой величиной рН почвы - 4, 8 и пораженностью растений ржавчиной, тлей, трипсом и клопом-черепашкой. Обработка семян сульфатом меди повысила урожайность озимой пшеницы еще на 0, 17 т/га, то есть обеспечила дополнительный сбор зерна по отношению к фону 1, 89 кг на 1 кг д.в. припосевного удобрения. Варианты с обработкой семян медью и марганцем мало отличались между собой по урожайности культуры. Существенно она повысилась (до 3, 51 т/га) от обработки посевов 0, 10 % раствором сульфата меди осенью, обеспечив дополнительно сбор 4, 34 кг зерна на 1 кг д.в. припосевного удобрения. Варианты с обработкой семян микроэлементами, некорневой подкормкой 0, 10 % раствором сульфата меди и аммиачной селитрой (N₃₀) весной различались между собой несущественно. На 1 кг д.в. азота, использованного весной в подкормку, получено 5, 0 кг зерна. Некорневая подкормка мочевиной в дозе N₃₀ и 0, 10 % раствором аммония молибденовокислого обеспечила одинаковую прибавку урожая зерна - 0, 25 т/га к фону. Максимальная урожайность зерна - 3, 71 т/га получена на вариантах с некорневой подкормкой 0, 10 % раствором сульфата марганца по фону ранневесенней подкормки N₃₀. Данный агроприем повысил эффективность припосевного внесения удобрений до 8, 83 кг зерна на 1 кг д.в. NPK, а ранневесенней подкормки - до 10, 3 кг на 1 кг д.в. азота, что свидетельствует о высокой биологической роли меди и марганца в азотном обмене растений пшеницы.

Следовательно, в ресурсосберегающих технологиях возделывания озимой пшеницы Мироновская 808 максимальная урожайность зерна - 3, 91 т/га (на 19, 9 % выше фона) достигнута на вариантах с некорневой подкормкой посевов 0, 10 % раствором сульфата марганца по фону припосевного внесения NPK, весенней азотной подкормки N₃₀ по мерзлоталой почве, сидерации клевера лугового и дискования пласта. Установлена сильная зависимость содержания сырого протеина в зерне от количества минерального азота в черноземе выщелоченном в период налива зерна (у=0, 96+1, 42NO-1, 80 NН, R= 0, 80±0, 02) и слабая - в период стеблевания (у=13, 6-0, 10NO+0, 15NН, R= 0, 25±0, 01).

В результате исследований для ландшафтов опольно-эрозионного типа разработана адаптивная низкозатратная экологически безопасная технология возделывания озимой пшеницы сорта Мироновская 808, включающая использование клевера лугового на сидераты, дискование пласта, внесение при посеве N₃₃P₃₃K₃₃, некорневую подкормку посевов 0, 10 % раствором сульфата меди осенью и сульфата марганца летом по фону N₃₀ весной. Технология обеспечивает при меньших затратах энергии на 22, 0 % по сравнению с двукратным применением азота весной и летом максимальную урожайность зерна - 3, 70-3, 91 т/га с содержанием сырого протеина 14, 0 % и клейковины - 35, 2 %.

Сравнительная эффективность ионных солей меди, марганца, молибдена и их хелатных соединений в виде ЖУСС на посевах яровой и озимой пшенице на фоне извести и способа использования клевера лугового. Задание РАСХН 09.03.01.01 за 2001-2005 гг.

Ассортимент ионных солей микроэлементов не отвечает современным требованиям высокоразвитого сельскохозяйственного производства и нуждается в оптимизации. Наиболее предпочтительными являются комплексные соединения микроэлементов с лигандами различного типа в виде жидких удобрительно-стимулирующих составов (ЖУСС). Препараты устойчивы в широком диапазоне рН, хорошо растворимы в воде, малотоксичны, меньше, чем ионы микроэлементов, сорбируются почвой, совместимы с пестицидами (Аристархов А. Н., Толстоусов В. П., 1997; Гайсин И. А., Муртазин М. Г., 2003; Пахомова В. М., Гайсин И. А., 2008).

В среднем за 4 года исследований отмечено существенное увеличение урожайности зерна яровой пшеницы Прохоровка и Тулайковская 10 от обработки семян солями и хелатными формами микроудобрений (табл. 10). Корреляционная связь между дозами извести и урожайностью пшеницы аппроксимируется линейным уравнением регрессии вида: у=27, 51+3, 67х (r=0, 78±0, 03), где х - доза извести. По годам исследований значение коэффициента корреляции варьировало от 0, 50 до 0, 78.

Более высокое содержание клейковины в зерне яровой пшеницы сорта Тулайковская 10 микроудобрения обеспечили по фону извести 0, 5 г.к. - 30, 2 %. Хелатные соединения в составе ЖУСС имели преимущество в накоплении сырой клейковины на вариантах с внесением извести по 1, 0 г.к.

Пшеница озимая Мироновская 808 в среднем за 2001-2003 гг. лучше реагировала на микроэлементы в составе ЖУСС при обработке семян перед посевом на фоне клевера лугового на сидераты. Существенное увеличение урожайности зерна произошло при обработке семян ЖУСС Cu+Mn в дозе 4, 0 л/т - с 3, 48 (фон - протравитель) до 3, 84 т/га (на 10, 4 %). По отношению к сульфату меди рост составил 4, 1 %, а к перманганату калия - 9, 1 %.

Эффективность медных и марганцевых микроудобрений в севооборотах, динамика их соединений и экологическая оценка агроландшафтов юга Нечерноземья. Баланс меди и марганца при разных системах земледелия и видах пара

Влияние предшественников на динамику форм соединений и урожайность культур в агроландшафтных полигонах и реперных участках локального мониторинга

Влияние типа микроагроландшафта на эффективность медных и марганцевых удобрений в посевах пшеницы, гороха и динамику форм их соединений в агроландшафтных полигонах колхоза им. М. Горького Атяшевского района

Мониторинг агрохимических показателей почвы агроландшафтных полигонов урочищ «Конный» и «Маська пандо» свидетельствует об ухудшении плодородия чернозема выщелоченного средне- и сильносмытого под воздействием техногенеза (табл. 11).

За период с 1974 по 2007 год содержание гумуса в элювиальной части урочища «Конный» снизилось с 5, 15 до 4, 08 %, в транзитной - с 7, 93 до 7, 31 %. В аккумулятивной части произошло увеличение содержания гумуса - с 9, 82 до 10, 16 % (за счет наноса плодородного слоя с верхних частей урочища). Аналогичные процессы наблюдаются и в урочище «Маська пандо». Содержание гумуса в почве оказало существенное влияние на количество меди, связанной с органическим веществом (у=14, 2-3, 80х+0, 307х², r=0, 98±0, 02).

Таблица 10 - Урожайность зерна яровой пшеницы в зависимости от обработки семян солями меди и ЖУСС по фону извести, т/га

Таблица 11 - Влияние типа микроагроландшафта и антропогенных факторов на динамику форм соединений меди и марганца в почвах урочища «Конный»

Примечание. Формы соединений: 1 - валовые; 2 - водорастворимые; 3 - обменные; 4 - необменные; 5 - связанные с органическим веществом почвы.

Агроландшафты по-разному реагировали на некорневую подкормку растворами сульфата меди и марганца посевов гороха сорта Рамонский 77, озимой пшеницы Мироновская 808, яровой пшеницы Саратовская 29 (табл. 12).

Таблица 12 - Урожайность культур севооборота под влиянием некорневых подкормок 0, 10 % растворами сульфата меди и марганца в зависимости от типа микроагроландшафта, т/га

На качество зерна оказали влияние не только тип микроагроландшафта, но и крутизна и экспозиция склона. Так, в урочище «Конный» содержание сырого протеина и клейковины в зерне озимой пшеницы было максимальным от меди в транзитной части мезохолма - соответственно 15, 8 и 29, 0 %, от марганца - 15, 3 и 28, 6 %. В аккумулятивной части эти показатели снижаются до 15, 0 % и 27, 4 %. В транзитной части урочища уклон составляет 3є57ґ, в аккумулятивной - 1є15ґ. В урочище преобладают южные и юго-западные склоны.

В урочище «Маська пандо» преобладает южная экспозиция с уклоном поверхности 6є10ґ. Медные удобрения обеспечили максимальное накопление сырого протеина и клейковины в зерне озимой пшеницы - соответственно 16, 6 и 31, 2 %, а марганцевые - 15, 6 и 29, 7 %.

В целом некорневая подкормка посевов в кущение озимой и яровой пшеницы растворами сульфата меди и марганца повышает содержание сырого протеина на 0, 9 - 1, 4 % и клейковины - на 1, 9 и 4, 1 %. С увеличением уклона поверхности положительное влияние микроэлементов возрастает.

Влияние вида пара на эффективность меди и марганца на динамику форм их соединений в агроландшафтах опольно-эрозионного типа

За период 2000-2004 гг. в агроландшафтном полигоне Мордовского НИИСХ на черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом наблюдалась существенная динамика форм соединений меди и марганца в звене зернопаротравяного севооборота. Так, доля меди в составе органического вещества на вариантах с клевером на сидераты снизилась с 37, 8 до 32, 6 %, марганца - с 19, 5 до 17, 5 %.

Динамика необменной меди наиболее существенна по чистому пару и вико-овсяной смеси на зерно. За 4 года исследований относительное содержание меди в 1 н HCl снизилось с 23, 45 до 22, 0 %, марганца - с 5, 84 до 5, 73 %. На вариантах с клевером наблюдается повышение доли необменной меди с 20, 62 до 21, 40 % и марганца - с 3, 29 до 5, 07 %.

Содержание гумуса на вариантах с клевером на сено за 5 лет снизилось с 7, 1 до 7, 0 %, на вариантах с клевером на сидераты произошло его увеличение на 0, 1 %, а в чистом пару количество гумуса снизилось с 7, 1 до 6, 9 %, общего азота - с 0, 40 до 0, 34 %.

По сравнению с чистым паром урожайность культур в севообороте была на 13, 4 % выше по клеверу на сидераты. Медные и марганцевые удобрения имели преимущество в применении на вариантах с клевером луговым на сидераты и вико-овсяной смеси на зерно - 0, 20 т/га против 0, 13 т/га по чистому пару. То есть с увеличением количества водорастворимых и обменных форм микроэлементов эффективность некорневых подкормок снижается (табл. 13).

Между количеством валовых, обменных и необменных форм микроэлементов и урожайностью культур севооборота обнаружена сильная корреляционная связь (r=0, 84 - 0, 96).

В первый год наблюдений лучшее по качеству зерно получено на вариантах с сидеральным использованием клевера лугового и по чистому пару: сырого протеина на контроле соответственно 13, 5 и 13, 2 %, клейковины - 28, 0 и 27, 1 %. На фоне сидератов медные удобрения оказали более сильное влияние на накопление сырого протеина и клейковины в озимой пшенице (14, 4 и 32, 3 %), чем марганцевые (14, 1 и 30, 5 %). По вико-овсяной смеси влияние микроудобрений оказалось более значительным. Содержание сырого протеина повысилось с 12, 1 (контроль) до 13, 6 % (вариант с медью), а клейковины - с 25, 4 до 27, 9 %.

Таблица 13 - Эффективность некорневых подкормок медью и марганцем на фоне различных предшественников в севообороте (агроландшафтный полигон агротехнического севооборота опытного поля Мордовского НИИСХ), т/га

Таким образом, звено 3-4-польного севооборота с чистым паром приводит к существенному снижению плодородия почвы, эффективности микроудобрений, урожайности культур, ухудшению качества продукции, заражению зерна спорыньей. Посевы клевера лугового обеспечивают более высокий уровень азотного питания последующих трех культур севооборота в размерах, эквивалентных ежегодному внесению около 60 кг/га минерального азота, что подтверждается данными других исследователей.

Влияние ландшафтных условий местности на динамику форм соединений микроэлементов и тяжелых металлов в почвах

Динамика форм соединений микроэлементов за вегетационный период яровой пшеницы (Кемлянский совхоз-техникум Ичалковского района, 1984 г.)

Прогноз эффективного применения медных и марганцевых удобрений обусловливает необходимость изучения динамики форм их соединений в онтогенезе растений с целью определения срока внесения некорневых подкормок.

Отбор почвенных образцов проводился с чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого из слоя 0-20 и 21- 40 см в фазы кущения, стеблевания, колошения и полной спелости зерна. Количество валовой меди в почве не зависело от сроков отбора образцов и составило 17, 0 млн-¹. Максимальное содержание необменной меди отмечено в стеблевание пшеницы - 6, 5 млн-¹, к уборке оно снизилось до 4, 3 млн-¹. Между содержанием необменной меди и сроком отбора почвы корреляционная связь более существенна для слоя 21-40 см (у=5, 13+1, 19х-0, 36х², r=0, 69±0, 3).

В исследуемых слоях почвы количество обменной меди снижается примерно в два раза - с 0, 7-0, 9 до 0, 4 млн-¹. Уравнение регрессии показывает, что характер изменения количества обменной меди в зависимости от сроков отбора в обоих слоях одинаков и подчиняется квадратичной зависимости у=0, 92+0, 09х-0, 04х² (r=0, 57±0, 01).

Максимум содержания меди в составе органического вещества в почве отмечали к уборке яровой пшеницы Белорусская 12-3, 9 млн-¹. Для обоих слоев почвы изменения аппроксимируются уравнением вида у=2, 83-1, 18х+0, 31х² (r=0, 60±0, 2).

Пределы колебания уровня меди в составе несиликатных соединений железа за вегетационный период в обоих слоях относительно невелики (r=0, 46-0, 60), но содержание меди в составе аморфных соединений снизилось с 6, 7 до 3, 0 млн-¹. При этом функциональная связь более сильная (r=0, 70-0, 83).

Максимальное содержание водорастворимой меди было в фазу кущения пшеницы - 0, 33 млн-¹. К уборке ее количество снизилось до 0, 10 млн-¹. Уравнение регрессии показывает линейную и степенную зависимость от срока отбора проб: для слоя 0-20 см у=0, 08+0, 32х (r=0, 74±0, 02), для слоя 21-40 см у=0, 34х^{(-0, 79)} (r=0, 96±0, 04).

Таким образом, снижение содержания легкоподвижных соединений меди в период роста и развития растений и их перехода в недоступные формы вызывает необходимость проведения некорневых подкормок, особенно в колошение пшеницы.

Динамика тяжелых металлов в почвах

Динамика тяжелых металлов подвержена значительному варьированию по годам. За 2000-2005 гг. коэффициент вариации меди на реперных участках локального мониторинга в агроландшафтах опольно-эрозионного типа составлял 13, 3-23, 0 %, марганца - 25, 1-37, 6 %. В остальных агроландшафтах варьирование меди составляет 8, 6-18, 9 % (слой 0-20 см). Сильная вариация по годам характерна для марганца: для дерново-подзолистой почвы полесского агроландшафта вариация достигает 46, 8-51, 6 %, а в черноземах - 25, 3-38, 4 %. Максимальное количество ТМ в слое 0-60 см определено весной, минимальное - летом. Для рассматриваемых ТМ характерно постепенное снижение их содержания от пахотного горизонта к подпахотному. Из агрохимических показателей почвы и компонентов ландшафта в целом наиболее существенно влияют на содержание ТМ гумус, рН и атмосферные осадки. Для слоя почвы 0-60 см коэффициент множественной корреляции R=0, 84±0, 12. В пахотном слое почвы на динамику меди эти факторы оказывают также существенное влияние: у=16, 53-0, 10х₁-0, 47х₂-0, 0277х₃ (R=0, 84±0, 13), где х₁ - содержание органического вещества в почве, %; х₂ - величина рН; х₃ - осадки за год, мм. Абсолютное содержание тяжелых металлов (Cu, Mn) в почвах агроландшафтов Мордовии значительно ниже ПДК, поэтому проблемы снижения их токсичности в республике не существует.

Влияние ландшафтных условий местности на содержание тяжелых металлов в растениях

По данным локального мониторинга химического состава растений и нашим определениям в полевых опытах можно констатировать, что при ПДК меди в зерне 5, 0 млн-¹ ее количество в пшенице, ржи, ячмене, горохе и других культурах в опольно-эрозионных агроландшафтах колеблется в пределах 1, 8-3, 0 млн-¹, в полесских - 1, 7-2, 1 млн-¹.

Наиболее низкое содержание марганца характерно для растительности ландшафтов опольно-эрозионного типа - 14, 6 млн-¹ против - 20, 1 млн-¹ в среднем для растений полесских ландшафтов. В целом характер распределения тяжелых металлов в растениях аналогичен распределению микроэлементов: больше меди в агроландшафтах опольно-эрозионного типа с черноземными почвами и меньше в группе агроландшафтов полесского типа с дерново-подзолистыми почвами. По марганцу отмечается обратная зависимость. В течение вегетационного периода растений максимальное содержание тяжелых металлов определено в кущение и минимальное - в период созревания культуры.

Влияние систем земледелия на баланс меди и марганца и экологическая оценка их применения в агроландшафтах юга Нечерноземья

По данным агрохимслужбы Мордовии, валовое содержание меди в диаммофоске составляет 8, 0 млн-¹, а марганца - 38, 0 млн-¹. На ландшафты опольно-эрозионного типа в год выпадает 470 мм осадков с содержанием меди и марганца 0, 009-0, 010 млн-¹/л. По аналитическим данным, в почве содержится около 1 % водорастворимой и обменной меди. То есть поступающие с атмосферными осадками медь и марганец почти полностью теряются с фильтрационными водами. В измельченной соломе злаков содержание меди составляет 1, 1 млн-¹, а марганца - 16, 9 млн-¹, в сидеральной массе клевера лугового - соответственно 2, 6 и 10, 6 млн-¹, в зерне пшеницы и ячменя - 3, 5 и 20, 4 млн-¹. Для некорневой подкормки растений использовались химически чистые соли - медь сернокислая (250 г/га в год - 60, 0 г в пересчете на элемент) и марганец сернокислый (250 г/га в год). Статьи баланса приведены в табл. 14.

Биоэнергетическая и экономическая оценка применения медных и марганцевых микроудобрений в агроландшафтах юга Нечерноземья

Энергетическая оценка способов применения медных и марганцевых микроудобрений в интенсивных технологиях возделывания озимой пшеницы, ржи и ячменя на фоне агроландшафтов разных типов

Энергетические затраты на возделывание озимой пшеницы и ржи по интенсивной технологии в агроландшафтах опольно-эрозионного типа варьируют в пределах 45, 9-46, 6 ГДж/га, в ландшафтах конечно-моренные гряды - 45, 5-46, 2, полесских - 45, 4-46, 0 ГДж/га. Коэффициент биоэнергетической эффективности озимой пшеницы был самым высоким в агроландшафтах опольно-эрозионного типа - 2, 09 против 1, 34 в ландшафтах конечно-моренные гряды и 0, 99 - в полесских. Среди вариантов максимальный коэффициент - 2, 23 приходится на обработку семян и посевов сульфатом марганца, а в полесских - сульфатом меди - 1, 06. В целом биоэнергетическая эффективность возделывания озимой пшеница, ржи и ячменя снижается от агроландшафтов опольно-эрозионного типа к полесским.

Энергетическая оценка предпосевной обработки семян сульфатом меди на фоне макроудобрений, способов использования клевера лугового и его заделки в ресурсосберегающих технологиях возделывания яровой мягкой и твердой пшеницы

Максимальный выход валовой энергии с урожаем мягкой и твердой пшеницы получен при использовании клевера лугового на семена - 47, 8 и 32, 1 ГДж/га, на сидераты - 43, 9 и 31, 6, на сено - 41, 5 и 27, 2 ГДж/га соответственно на вариантах с отвальной вспашкой и применением медных удобрений по фону припосевного внесения NPK и мочевины в фазу колошения. Однако с увеличением энергоемкости технологии коэффициент биоэнергетической эффективности возделывания мягкой и твердой пшеницы снижается с 2, 60 и 2, 53 на контроле до 2, 10 и 1, 30 соответственно на варианте с медью и азотом.

Таблица 14 - Баланс меди и марганца в звене озимая пшеница - яровая пшеница - ячмень при разных системах земледелия (2000-2002 гг.)

Примечание. В числителе - медь, в знаменателе - марганец.

Энергетическая оценка применения медных, марганцевых и молибденовых микроудобрений на фоне способов использования клевера лугового и его заделки в ресурсосберегающих технологиях возделывания озимой пшеницы

Энергетические затраты на возделывание озимой пшеницы были выше при использовании клевера лугового на сидераты - 23, 2 ГДж/га, на сено - 22, 0 ГДж/га. Отвальная вспашка превысила дискование по затратам энергии на 1, 70 ГДж/га. Совокупные затраты на контрольном варианте были самыми низкими - 19, 2 ГДж/га. Припосевное удобрение привело к их росту до 21, 2 ГДж/га, а некорневая подкормка сульфатом меди - до 21, 8 ГДж/га. Существенно повысили энергетические затраты ранневесенняя (24, 2 ГДж/га) и летняя (26, 9 ГДж/га) азотная подкормка.

Максимальные энергетические затраты на возделывание озимой пшеницы по ресурсосберегающей технологии - 28, 1 ГДж/га наблюдаются при использовании клевера лугового на сидераты, отвальной вспашке пласта, некорневой подкормке посевов азотными удобрениями по фону рядкового внесения NPK. В этих же условиях затраты на обработку семян солями меди и марганца оказались ниже на 5, 40 ГДж/га. Можно констатировать, что энергетически варианты с применением микроэлементов по фону NPK, сидерацией клевера лугового и дискованием пласта были продуктивнее других.

Экономическая эффективность способов применения медных и марганцевых микроудобрений в интенсивных технологиях возделывания озимой пшеницы, ржи и ячменя в агроландшафтах разных типов

В агроланшафтах опольно-эрозионного типа материальные затраты на возделывание озимой пшеницы и ржи составляют на контроле 18, 8 тыс. руб./га. Варианты с микроудобрениями привели к их росту на 509-669 руб./га. Максимальный уровень рентабельности - 72, 8 и 77, 7 % получен на вариантах с медью и марганцем. Для озимой ржи этот показатель составил 33, 6-25, 6 % соответственно, для ячменя - 163, 6 и 166, 1 % против 139, 6 % на контроле.

В структуре финансовых затрат стоимость удобрений составляет 29, 0 %, семян - 20, 8 %. Применение гербицидов и микроэлементов обходится хозяйству в 580, 9 руб./га (5, 0 % от всех расходов).

При производстве озимой пшеницы в агроландшафтах конечно-моренные гряды уровень рентабельности достиг всего 3, 6 % и то при обработке семян и посевов сульфатом меди. В остальных вариантах затраты превышают уровень дохода. Ввиду низкой урожайности озимой ржи все исследуемые варианты оказались убыточными. При производстве ячменя медные удобрения повысили уровень рентабельности с 79, 5 до 94, 3 %, а марганцевые - до 82, 8 %.

В агроландшафтах полесского типа внесение высоких доз удобрений оправданно только под ячмень. Уровень рентабельности на вариантах с медью повысился с 43, 5 % на контроле до 58, 4 %. Использование марганцевых удобрений снижает этот показатель.

Экономическая эффективность оптимизации применения медных, марганцевых и молибденовых микроудобрений на фоне способов использования клевера лугового и его заделки в ресурсосберегающих технологиях возделывания яровой и озимой пшеницы в агроландшафтах опольно-эрозионного типа

Закупочная цена продовольственного зерна мягкой пшеницы на 01.07.2008 г. с клейковиной менее 27 % принята по 5, 0 руб./кг, а более 27 % - 5, 5 руб./кг. Производство зерна мягкой пшеницы Самсар с использованием клевера лугового на сено обходится в 7 440 руб./га, на сидераты - в 9 440, на семена - в 7 829 руб/га.

Преимущественное получение чистого дохода обеспечивают варианты с клевером на сено - 7 238 руб./га, с сидерацией доход снижается до 4 710 руб./га, с сеном - до 5 622 руб./га. По вспашке уровень рентабельности составляет 68, 0 %, безотвальному рыхлению - 77, 3, дискованию - 72, 8 %.

Среди вариантов с удобрением самая низкая рентабельность (67, 1 %) получена от некорневой подкормки мочевиной, а самая высокая - 109, 2 % от обработки семян сульфатом меди по фону рядкового удобрения и азотной подкормки.

Стоимость твердой пшеницы на продовольственном рынке в 2 раза выше мягкой. Анализ тройного взаимодействия факторов показывает, что максимальная рентабельность культуры - 186, 1 % достигается при использовании клевера лугового на семена, отвальной вспашке пласта и обработке семян сульфатом меди по фону NPK и N₃₀ в колошение.

Максимальный уровень рентабельности (174, 7 %) озимой пшеницы Мироновская 808 получен на варианте без применения минеральных удобрений с использованием клевера лугового на сено и дискованием пласта (147, 0 % - фон). Вариант азотной подкормки весной и летом по фону сидерации клевера и его заделки методом вспашки оказался самым затратным - рентабельность 84, 9 %. По фону сидерации клевера лугового обработка семян и посевов сульфатом меди повысила рентабельность рядкового внесения NPK на 17, 1 и 14, 9 %. Некорневая подкормка посевов озимой пшеницы 0, 10 % раствором сульфата марганца обеспечила повышение рентабельности весенней азотной подкормки по фону NPK на 19, 7 %, а по фону сидератов она оказалась на 12, 2 % эффективнее обработки семян перманганатом калия.

ВЫВОДЫ

1. Разработана методика типизации территории на макро-, мезо- и микроуровне. На макроуровне 21 % территории Мордовии входит в агроэкологический раздел Северо-Приволжской лесной зоны и 79 % - в Приволжскую лесостепную. Они различаются между собой по климатическим условиям, урожайности культур, устойчивости земледелия и структуре угодий. В республике две группы родов агроландшафта: пески (7, 1 % местности) и суглинки (92, 9 %). На мезоуровне выделены ландшафты полесского типа, конечно-моренные гряды и опольно-эрозионные. При микрозонировании проектированы агроэкологически однотипные территории, рабочие участки, биологизированные севообороты.

2. Один и тот же вид растений в разных ландшафтных условиях накапливает неодинаковое количество меди. Максимальное ее содержание (5, 2 млн-¹) и КБП, равном 0, 20, характерны для растительности агроландшафтов опольно-эрозионного типа с черноземными почвами, самый низкий уровень - 3, 0 млн-¹ и КБП - 0, 11 определенны в полевых и луговых растениях агроландшафтов полесского типа с дерново-подзолистыми и светло-серыми лесными почвами, обладающими низким естественным плодородием. Распределение меди по генеративным органам культурных растений носит базипетальный характер с накоплением в корнях и с уменьшением элемента в листьях и стеблях.

3. Поступающий из почвы марганец в основном концентрируется в корнях, затем в листьях и стеблях и в относительно небольшом количестве в зерне. Среднее содержание микроэлемента в растительности ландшафтов опольно-эрозионного типа на 57, 2 % ниже, чем в полесских. Биодоступность марганца для растений, произрастающих на черноземах, в 1, 5-2, 0 раза ниже, чем на серых лесных и дерново-подзолистых почвах.