Влияние сапропелей на урожайность зерновых культур и кислотность выщелоченного чернозема

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВЛИЯНИЕ САПРОПЕЛЕЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР И КИСЛОТНОСТЬ ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ЧЕРНОЗЕМА

Плотников А.М.¹, Созинов А.В.²

¹ ORCID: 0000-0002-9145-976X, Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент; ² ORCID: 0000-0002-5286-1561, Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, Курганская государственная сельскохозяйственная академия

Аннотация

В статье рассмотрено прямое действие и последействие сапропелей, извести, минеральных удобрений на урожайность зерновых культур и кислотность выщелоченного чернозема. Рост урожайности зерновых культур при внесении сапропеля в опыте 1 составил до 20 %. В опыте 2 ежегодное применение минеральных удобрений увеличило урожайность пшеницы на 14,7%, однократное внесение сапропеля способствовало повышению урожайности на 5,8-7,7 %. Совместное использование химического мелиоранта, сапропеля и азотно-фосфорного удобрения привело к росту урожайности на 16,7-22,4 %.

Минеральные удобрения повышали кислотность чернозёма. При внесении извести и сапропеля отмечено снижение всех форм кислотности.

Ключевые слова: сапропель, известь, удобрения, урожайность, почвенная кислотность.

Abstract

Plotnikov A.M.¹, Sozinov A.V.²

¹ ORCID: 0000-0002-9145-976X, PhD in Agriculture, associate professor; ² ORCID: 0000-0002-5286-1561, PhD in Agriculture, associate professor, Kurgan State Agricultural Academy

EFFECT OF SAPROPELS ON YIELD OF GRAIN CROPS AND ACIDITY OF THE LEACHED CHERNOZEM

The article considers effect and an after-effect of sapropels, limes, mineral fertilizers on productivity of grain crops and acidity of the leached chernozem. Growth of productivity of grain crops at introduction of sapropel in experiment 1 has made up to 20%. In experiment 2 annual use of mineral fertilizers has increased productivity of wheat by 14,7%, single introduction of sapropel promoted increase of productivity for 5,8-7,7%. Sharing of a chemical ameliorant, sapropel and nitrogen-phosphorus fertilizer has led to growth of productivity by 16,7-22,4%.

Mineral fertilizers increased acidity of the chernozem. At introduction of lime and sapropel decrease in all forms of acidity is noted.

Keywords: sapropel, lime, fertilizers, yield, soil acidity.

Сохранение и повышение плодородия пахотных почв является основной проблемой современного земледелия. Низкие объёмы применения органических и минеральных удобрений, а также химических мелиорантов, в последние годы привели к значительному снижению эффективного плодородия чернозёмов.

Внесение кальцийсодержащих удобрений следует рассматривать как перманентное применение кальция в земледелии, систему поддержания определённого положительного его баланса в пахотном горизонте на почвах, имеющих оптимальный уровень кислотности, при котором обеспечивается благоприятное соотношение между элементами питания растений в ППК.

Действие большинства удобрений не исчерпывается одним годом. Известь, сапропель оказывают положительное влияние на почву и растения в течение ряда лет. Более того, правильное использование удобрений обеспечивает ещё и неуклонное увеличение плодородия почвы.

Сапропели содержат комплекс органических и минеральных веществ, соединения азота, серы, меди, бора, молибдена и других элементов. В составе органической части имеются биологически активные вещества, гуминовые кислоты, витамины. Важнейшая их характеристика - это общий уровень зольности, содержание кремния, железа, серы, карбонатов, кальция и уровень кислотности. В зависимости от этого, сапропели могут применяться в смеси с навозом, различными отходами, минеральными удобрениями. По своему составу сапропели разных озер могут сильно различаться, наиболее ценными считаются низкозольные сапропели, с содержанием золы менее 30 %.

Многие исследователи отмечают, что применение сапропеля способствует росту урожайности сельскохозяйственных культур, положительно влияет на агрохимические и водно-физические свойства почв, снижает кислотность [1]. Полевыми опытами подтверждена целесообразность использования сапропеля в Сибири [3], Челябинской [2], Тюменской [6], Курганской областях [7], в условиях Северного Казахстана [4].

В России известные запасы сапропеля составляют 45 млрд. м³. В Курганской области территориальным балансом учтено 118 озёрных месторождений сапропеля. Общая площадь сапропелевых отложений составляет 15588,9 га с геологическими запасами 132593 тыс. тонн. В настоящее время ни одно из месторождений не разрабатывается [8].

В 2011-2012, 2014-2015 годах на опытном поле Курганской ГСХА на черноземе выщелоченном слабогумусированном маломощном легкосуглинистом проводились исследования в стационарных полевых опытах по изучению влияния озерного сапропеля в сочетании с известью, фосфорными и азотно-фосфорными удобрениями на урожай зерновых культур и свойства почвы в звене зернопарового севооборота. В опыте использовались сапропели, предоставленные ИП Каргапольцевым О.А., Курганская обл. (№1) и ООО «ЭкоНедра», Свердловская обл. (№ 2).

Опыт 1. В 2011-2012 гг. на фоне припосевного внесения суперфосфата простого (Р₂₀) и без фона применяли сапропель (№ 1) в дозах - 10, 20, 30 т/га, в пересчете на 50%-ную влажность. Делянки учетной площадью 10 м² (2х5 м).

Опыт 2. В 2014-2015 гг. сапропель и известь вносили на ротацию севооборота под предпосевную культивацию с заделкой на глубину 10-12 см. Общая площадь делянки в опыте 15 м², учетная 12 м² (2х6 м).

Размещение вариантов методом рандомизированных повторений, повторность четырехкратная.

Объекты исследований - яровая пшеница сорт Жигулевская, яровой ячмень сорт Прерия. Норма высева - 5,0 млн. всхожих зерен на гектар.

Схема опыта 2014-2015 гг. представляет собой матрицу трехфакторного полного факториального эксперимента. Фактор А - известь (без извести и в дозе 2,0 т/га для нейтрализации 1/2 гидролитической кислотности Нг). Фактор В - ежегодное внесение минеральных удобрений (0 и N₃₀P₃₀). Фактор С- сапропель (0 и 20 т/га). Минеральные удобрения - азотно-фосфорного смешанного удобрения (аммиачная селитра (34,6 % д.в.), суперфосфат простой (26 % д.в.).

В 2011 г. посев яровой пшеницы проводили 19 мая, уборку урожая - в фазу полной спелости 5 сентября. В 2012 г. посев ярового ячменя проводили 22 мая, уборку урожая - в фазу полной спелости 25 августа. В 2014 г. посев проводили 1 июня, уборку - в фазу полной спелости. В 2015 году посев проведен 2 июня, уборка - 10 сентября.

Посев вели посевным комплексом АПП - 7,2. Урожайность учитывали сноповым методом с 1 м², приводили к стандартной влажности и пересчитывали в т/га. Смешанные образцы почв отбирали из пахотного слоя после уборки урожая. Обработка почвы и система ухода за посевами зерновых культур соответствовали рекомендованным для зоны [9].

Наличие в схеме опыта контроля без удобрений даёт возможность исследовать агрохимические свойства почвы, а с течением времени - темпы истощения плодородия. Используемые в опыте сапропели характеризовались следующими показателями: № 1, - рН - 7,76; зольность - 29,8%; N - 7,05%; P₂O₅ - 0,53%; K₂O - 0,23%; CaO - 47,8%, и № 2 Свердловская область - рН - 4,40; зольность - 55,6%; N - 4,11%; P₂O₅ - 0,41%; K₂O - 0,40%; CaO - 23,2%.

Статистическую обработку результатов учета урожая проводили методом дисперсионного анализа двух- и трехфакторного опыта по Б.А Доспехову [5]. почва удобрение сапропель торфяной

Погодные условия вегетационного периода 2011 года характеризовались как благоприятные для возделывания сельскохозяйственных культур. Сумма осадков за июнь, июль, август составила 258 мм или 161 % к среднемноголетней норме (160 мм). Сумма положительных температур за вегетационный период составила 2071°С, что близко к среднемноголетнему значению (2172°С). Гидротермический коэффициент вегетационного периода 2011 года составил 1,25, что подтверждает наличие обильного увлажнения.

Погодные условия вегетационного периода 2012 года характеризовались как неблагоприятные - лето было жарким и засушливым. Сумма осадков за 3 летних месяца составила 66 мм или 41% к среднемноголетней норме (160 мм). Сумма положительных температур за вегетационный период составила 2373°С, что на 200°С выше среднемноголетнего значения. Гидротермический коэффициент вегетационного периода 2012 года составил 0,28, что подтверждает засушливые условия прошедшего года.

Погодные условия в период вегетации 2014 г. сложились неблагоприятно для яровой пшеницы: в начальный период развития - высокие температуры, отсутствие осадков и суховеи отмечались до конца июня, затем в течение трех недель июля преобладала низкая температура воздуха и обильные осадки различной интенсивности. Август был близок к среднемноголетним показателям. Погодные условия 2015 года: в начале вегетационного периода - повышенное количество осадков и высокие температуры отмечались в течение первого месяца развития пшеницы. Погодные условия августа по температуре были сопоставимы с июльскими, по осадкам получилось наоборот - основная их часть выпала к 3 декаде месяца и составила 58% от общего количества осадков за месяц.

Обильные осадки вегетационного периода 2011 года позволили яровой пшенице сформировать полноценный урожай даже без применения органических и минеральных удобрений. Используя запасы элементов питания почвы, яровая пшеница сформировала 2,32 тонны зерна в пересчете на гектар. Тем не менее, действие сапропеля на урожайность зерна яровой пшеницы, в благоприятных погодных условиях, было положительным (таблица 1). Внесение возрастающих доз сапропеля обеспечило возрастающие же прибавки урожая зерна - 0,16, 0,22, 0,34 т/га, которые были математически достоверны (НСР_0,95 - 0,12 т/га).

Таблица 1 - Урожайность зерновых культур при внесении сапропеля, т з.ед./га (опытное поле Курганской ГСХА, 2011-2012 гг.)

Простой суперфосфат в дозе 20 кг д.в. на гектар способствовал росту урожайности на 0,22 т/га. Сапропель, внесенный на фоне фосфорного удобрения, дополнительно увеличил урожай зерна яровой пшеницы. Прибавки составили - от 10 т/га сапропеля 0,30, от 20 т/га - 0,40, от 30 т/га - 0,52 т/га или 12,9, 17,2, 22,4% соответственно.

На фосфорном фоне прибавки от применения сапропеля, в сравнении с вариантом Р₂₀, также были существенны, кроме варианта с 10 тоннами сапропеля на гектар. Они составили 0,08, 0,18 и 0,30 т/га от возрастающих доз сапропеля. Если сравнить одинаковые дозы сапропеля на фоне фосфорного удобрения и без него, можно отметить, что разница между этими вариантами также является математически достоверной, так как превышает НСР_0,95 (0,12 т/га).

Последействие сапропеля, внесенного в 2011 году, на урожайность зерна ячменя, в жестких погодных условиях вегетационного периода 2012 года, также можно оценить как положительное. Без применения удобрений ячмень сформировал 0,58 тонны зерна в пересчете на гектар. Внесение возрастающих доз сапропеля обеспечило прибавки урожая 0,01, 0,04, 0,06 т/га, которые, кроме первой, были математически достоверны (НСР_0,95 - 0,04 т/га).

Последействие сапропеля, внесенный на фоне фосфорного удобрения, также способствовало росту урожая зерна ячменя. Прибавки составили - от 10 т/га сапропеля 0,02, от 20 т/га - 0,04, от 30 т/га - 0,07 т/га или 3,4, 6,9, 12,1% соответственно.

На фосфорном фоне, в сравнении с вариантом с одним фосфорным удобрением, существенной была только прибавка от 30 тонн сапропеля на гектар (0,06 т/га). Если сравнить одинаковые дозы сапропеля на фоне Р₂₀ и без него, можно отметить, что математически доказуемого действия фосфорного удобрения не было.

Результаты исследований опыта 2 показали, что в условиях 2014 года урожайность пшеницы на варианте без удобрений составила 1,68 т/га. При внесении азотно-фосфорных удобрений урожайность в опыте была максимальной и составила 2,03 т/га (таблица 2). По нашим данным, известкование почвы не оказало существенного влияния на урожайность пшеницы в первый год действия (Fф<Fт). Использование сапропеля способствовало увеличению урожайности пшеницы по сравнению с контролем на 0,14 - 0,19 т/га (HCP_0,95 - 0,08).

В 2015 году урожайность пшеницы на варианте без удобрений составила 1,44 т/га, при внесении минеральных удобрений урожайность увеличилась до 1,54 т/га, прибавка оказалась также существенной (HCP_0,95 - 0,06 т/га). Наибольшая урожайность в опыте была на 11 варианте при совместном использовании извести, сапропеля и N₃₀P₃₀ - 1,80 т/га.

В среднем за два года в звене зернопарового севооборота средняя урожайность составила на контроле 1,56 т/га. Действие и последействие сапропеля повысило урожайность пшеницы до 1,65-1,68 т/га. Наибольшую продуктивность культуры показал вариант на фоне извести с сапропелем № 1 и минеральных удобрений - 1,91 т/га.

Таблица 2 - Урожайность яровой пшеницы под влиянием сапропеля, т/га (Опытное поле Курганской ГСХА, 2014-2015 гг.)

Таким образом, исследования в опыте 1 показали существенное прямое действие и последействие сапропеля в дозах 20-30 т/га на урожайность зерновых культур, среднее увеличение которой составило 0,13-0,20 т/га без припосевного внесения суперфосфата и 0,22-0,29 т/га при улучшении фосфорного питания растений.

В исследованиях опыта 2 ежегодное применение минеральных удобрений увеличило урожайность пшеницы на 14,7%, внесение сапропеля способствовало повышению урожайности на 5,8-7,7%. Совместное использование химического мелиоранта, сапропеля и азотно-фосфорного удобрения привело к росту урожайности на 16,7-22,4 %.

При сельскохозяйственном производстве возрастает доля обменного водорода, повышается кислотность почвы. В наших исследованиях известкование чернозёма оказало влияние на гидролитическую кислотность (Н_Г) почвы. В 2014 году Н_Г на варианте без удобрений была 3,70 мг-экв./100 г почвы. При внесении органических удобрений с известью кислотность снизилась на 0,64 мг-экв./100 г почвы. Внесение минеральных удобрений способствовало повышению гидролитической кислотности чернозёма на 0,45 мг-экв./100 граммов почвы.

В 2015 году наименьший показатель гидролитической кислотности отмечен на 8 варианте опыта - 3,07 мг-экв./100 г (таблица 3).

Актуальная кислотность (pH_водн) в первый год исследований на контроле составила 6,38, под влиянием органических удобрений происходило снижение этого показателя до 6,30 - 6,34 единицы. Величина pH_водн при использовании азотно-фосфорных удобрений снизилась до 6,22. Наиболее сильно на реакцию среды действовала известь, так в первый год её действия величина pH_водн составила 6,69, (на фоне сапропеля - до 6,70). Во второй год действие химического мелиоранта усилилось - наибольшее значение показателя отмечено на 11 варианте - 6,98 ед.

Таблица 3 - Изменение кислотности почвы при использовании сапропеля, извести и минеральных удобрений (Опытное поле Курганской ГСХА, 2014-2015 гг.).

Обменная кислотность (pH_сол) на контроле в 2014 году составила 5,28 единиц, с внесением минеральных удобрений - 5,14. В первый год исследований известкование почвы способствовало снижению кислотности до величины 5,65, совместно с сапропелем № 1 - до 5,50 единицы. Внесение извести с минеральными удобрениями увеличивало значение pH_сол на 0,44 единицы по сравнению с вариантом 4. Максимальная эффективность применяемых приёмов для снижения кислотности во второй год исследований отмечена на варианте с совместным применением извести, сапропеля и минеральных удобрений pH_сол - 5,86.

Таким образом, исследования показали, что минеральные удобрения и сапропель № 2, повышали кислотность чернозёма. На вариантах опыта с внесением извести и сапропеля № 1 отмечено снижение всех форм кислотности.

Литература

1. Васильев А.А. Влияние сапропелей на урожайность картофеля и плодородие выщелоченных черноземов // Пермский аграрный вестник, 2014, № 1 (5). - С. 3-9.

2. Вражнов А.В. Органические удобрения и практика их применения в Челябинской области / А.В. Вражнов, Ю.Д. Кушниренко, В.Н. Брагин, Х.С. Юмашев // Аграрный вестник Урала, 2008, № 9 (51). - С. 50-54.

3. Гамзиков Г.П. Возможности использования нетрадиционных удобрений в сибирском земледелии / Г.П. Гамзиков, О.И. Гамзикова, П.С. Широких // Достижения науки и техники АПК, 2012, № 3. - С. 9-12.

4. Дмитриев П.С. Перспективы использования в условиях Северного Казахстана удобрений на основе местного сырья / П.С. Дмитриев, И.А. Фомин, Е.Р. Айтжанов и др. // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук, 2014, № 4-1. - С. 123-128.

5. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.

6. Изучение и хозяйственное использование торфяных и сапропелевых ресурсов. Сб. материалов Международного симпоз., состоявшегося в Тюмени, 18-20 июля 2006 г. // Абрамов Н.В. (ред.). Тюмень: Издательство Тюменской гос. с.-х. акад., 2006. - 324 с.

7. Плотников А.М. Урожайность и качество зерна пшеницы при использовании сапропеля в центральной части Курганской области / А.М. Плотников, А.В. Созинов, С.В. Дегтярёв // Вестник Курганской ГСХА, 2014. № 4 (12). - С. 27-29.

8. Природные ресурсы и охрана окружающей среды Курганской области в 2013 году. Доклад. - Курган, 2014. - 220 с.

9. Система адаптивно-ландшафтного земледелия Курганской области, монография. Куртамыш, ГУП «Куртамышская типография», 2012. - 494 с.

Размещено на Allbest.ru