Агрохимическая и экологическая оценка использования извести и минеральных удобрений на дерново-подзолистых почвах

Агрономия

хранения плодов у всех исследуемых сортов в годы исследований не были обнаружены, несмотря на то, что содержание кадмия по отношению к ПДК было наибольшим в период уборки урожая.

Уменьшение содержания свинца составило в среднем по всем сортам 42,3% от первоначального показателя. Содержание меди во все годы исследований увеличивалось в среднем на 80,4% по всем сортам по сравнению с показателями на период съема.

Проведенные нами исследования предусматривали изучение изменения содержания отдельных тяжелых металлов в плодах яблони сорта Суворовец в зимний период при разных способах хранения и послеуборочной обработке плодов хлоридом кальция (табл. 2).

После 4-месячного хранения в плодах яблони сорта Суворовец во всех опытных вариантах отмечено уменьшение содержания цинка и кадмия вплоть до полного их исчезновения. Исключение составил вариант опыта с МГС, где содержание цинка уменьшилось на 31,7% по сравнению с показателем на период уборки плодов.

Динамика содержания свинца в процессе хранения плодов была различна в изучаемых опытных вариантах. В контрольном варианте содержание свинца в процессе хранения почти не изменялось, а в плодах, хранящихся в модифицированной газовой среде и прошедших послеуборочную обработку хлоридом кальция, отмечено его уменьшение соответственно в

среднем на 0,014 и 0,007 мг/кг.

Содержание меди после 4-месячного хранения увеличилось в контрольном варианте и у плодов, обработанных хлоридом кальция (на 0,44 и 0,11 мг/кг соответственно), и уменьшилось в варианте с МГС (на 0,25 мг/кг).

В процессе хранения плодов во всех вариантах содержание тяжелых металлов было ниже ПДК, хотя и выявлена тенденция увеличения содержания меди в отдельных вариантах.

Наименьшее содержание тяжелых металлов после 4-месячного хранения плодов яблони у сорта Суворовец было в варианте с МГС. Однако по содержанию цинка данный вариант уступал остальным.

Наибольшее содержание тяжелых металлов в процессе хранения плодов было в контрольном варианте, где наблюдалось наибольшее увеличение содержание меди и меньшее снижение содержания свинца.

В результате наших исследований установлено, что различные сорта по-разному реагируют на антропогенные воздействия, что имеет практический интерес для подбора сортов с оптимальной динамикой по содержанию в плодах тяжелых металлов.

У большинства изученных сортов яблони в процессе хранения плодов происходит заметное изменение содержания тяжелых металлов. У всех исследуемых сортов после 4-месячного обычного хранения не обнаружены цинк и кадмий, уменьшилось количество свинца и увеличилось содержание меди. Более устойчивым к изменению содержания в плодах тяжелых металлов оказался сорт Суворовец.

Было выявлено, что варианты хранения плодов заметно влияют на содержание в них тяжелых металлов. Лучшим из исследуемых способов хранения был вариант с модифицированной газовой средой.

Таблица 2

Содержание тяжелых металлов в плодах яблони сорта Суворовец при различных способах хранения и обработке плодов хлоридом кальция

Тяжелые металлы Содержание тяжелых металлов, мг/кг ПДК, мг/кг НСР05

показатели при закладке на хранение после 4 месяцев хранения по вариантам опыта

контроль МГС обработка плодов СаСІ2

Цинк 0,41 не об. 0,13 не об. 10,0 0,019

Кадмий 0,005 не об. не об. не об. 0,03 0,002

Свинец 0,035 0,032 0,021 0,028 0,40 0,007

Медь 1,33 1,74 1,08 1,44 5,0 0,033

Литература

1. Агроэкология : уч. пособие для вузов / под ред. В. А. Черникова, А. И. Чекереса. М. : Колос, 2000. 563 с.

2. Мотылёва С. М., Соснина М. В. Особенности накопления некоторых тяжелых металлов плодово-ягодными культурами // Состояние сортимента плодовых и ягодных культур и задачи селекции : тез. докл. и выст. на Междунар. науч.-метод.

конф. Орел, 1996. С. 169.

3. Мотылёва С. М., Соснина М. В. Особенности накопления тяжелых металлов плодово-ягодными культурами // Продовольственный рынок и проблемы здорового питания : тез. докл. Орел, 1999. С. 150-151.

4. Школьник М. Я., Макарова Н. А. Микроэлементы в сельском хозяйстве. М., 1957.

5. Школьник М. Я. Значение микроэлементов в жизни растений и земледелии / АН СССР, 1950.

АГРОХИМИЧЕСКАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗВЕСТИ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ДЕРНОВОПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ

Н.А. КИРИЛЛОВ,

доктор биологических наук, профессор,

Е.Н. ВОЛКОВА,

аспирант кафедры почвоведения и агрохимии, Чувашская ГСХА

Ключевые слова: дерново-подзолистые почвы, минеральные удобрения, известкование, яровая пшеница, ячмень, озимая рожь.

В Чувашской Республике наряду с серыми лесными и черноземными свое развитие получили и дерновоподзолистые почвы. Доля таких почв в Волго-Вятском регионе весьма существенна, но из-за того, что в республике они занимают всего 36,3 тыс.

га, им не уделяется должного внимания при проведении мелиорационных мероприятий по улучшению их качественного состояния [1].

Характерными особенностями дерново-подзолистых почв являются небольшая мощность верхнего гу-

428032, г. Чебоксары, ул. Карла Маркса, 29;

Тел. (8352) 62-23-34

мусового горизонта (14-18 см), кислая реакция среды и слабая острук-туренность, что отрицательно сказывается на микробиологической ак-

Turf-podsolic soils, mineral fertilizers, liming, triticum aestirum, hordeum sativum, secale sereale.

Агрономия

тивности, воздушном режиме, проти-воэрозионной устойчивости пахотного слоя почв и, как следствие, на урожайности сельскохозяйственных культур.

В то же время данный тип почв сильно подвержен влиянию внешних факторов и при окультуривании приобретает благоприятные для возделывания сельскохозяйственных культур режимы и свойства, а при недостаточном вложении энергетических средств быстро их утрачивает. Следовательно, первостепенное значение в повышении плодородия дерново-подзолистых почв имеет улучшение их качественного состояния путем известкования и применения минеральных удобрений [2].

В свою очередь, изменения в агрохимических свойствах, как правило, оказывают влияние на экологическое состояние почв. Поэтому на современном этапе развития сельскохозяйственного производства особую актуальность приобретают экспериментальные исследования по изучению различных технологических операций, позволяющих повышать уровень плодородия почв, урожайность сельскохозяйственных культур, оценить степень их экологической безопасности, спрогнозировать агроэкологическое состояние почв в перспективе, разработать предложения для соответствующих корректирующих мероприятий.

Цель и методика исследований

Целью исследований явилась агрохимическая и экологическая оценка плодородия дерново-подзолистых почв Чувашской Республики при их сельскохозяйственном использовании.

Исследования проводились в 2006-2008 годах на территории землепользования ЗАО СХПК «Чувашаг-ромаркет» Чебоксарского района Чувашской Республики на дерново-слабоподзолистых среднесуглинистых почвах с содержанием гумуса 1,9%, подвижного фосфора - 165 мг/кг, обменного калия - 137 мг/кг, нитратов -7,2 мг/кг, рНКс| - 5,2.

Схема проведения опыта предусматривала последовательное возделывание яровой пшеницы сорта Про-хоровка, ячменя сорта Эльф и озимой ржи сорта Безенчукская 87 по традиционной технологии, основанной на вспашке, с применением различных доз азотных удобрений и извести (однократно осенью 2005 года в дозе 4 т/га).

Варианты опыта:

1) без удобрений (контроль);

2) К30Р30 - фон;

3) фон + N30;

4) фон + N60;

5) фон + N90;

6) фон + ^0 + известь;

7) фон + ^0 + известь;

8) фон + ^0 + известь.

Повторность опыта - четырехкратная. Размещение вариантов -методом рендомизированных повторений в два яруса. Площадь делянок

- 100 кв. м.

Погодные условия вегетационных периодов 2006-2008 годов в целом отражали особенность климата северной зоны Чувашской Республики, в которой были заложены опыты. Средняя годовая температура воздуха составляла 2,9-3,1°С; сумма положительных температур выше 10°С - 2100-2350°С; сумма осадков - 220-380 мм; гидротермический коэффициент - 1,1-1,2; продолжительность вегетационного периода - 170-175 дней. Устойчивый снежный покров появлялся во второй декаде ноября и удерживался в течение 145-155 дней.

В опытах проводили полевые наблюдения и лабораторные анализы по методикам, принятым в научных учреждениях: гумус - по Тюрину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91); подвижные формы фосфора и калия

- по методу Кирсанова (ГОСТ 2620791); рНКС| - потенциометрическим методом (ГОСТ 2648-85); нитраты - калориметрическим методом с хромот-роповой кислотой; урожайность -сплошным обмолотом с делянки; математическую обработку данных - по

Б.А. Доспехову [3]. Для оценки эффективности применения удобрений использовали расчет окупаемости удобрений прибавкой урожая зерновых культур.

Результаты исследований

Результаты 3-летних исследований свидетельствуют о том, что на варианте без применения удобрений при возделывании зерновых культур по традиционной технологии происходит ухудшение показателей плодородия дерново-подзолистых почв, которое выражалось в достоверном уменьшении содержания гумуса на

0,1%, подвижного фосфора и обменного калия - на 13 и 11 мг/кг соответственно, нитратов - на 0,4 мг/кг; в увеличении кислотности на 0,1 ед. по сравнению со значениями на момент закладки опыта (табл. 1).

Применение удобрений стимулировало микробиологические процессы в почве, что, в свою очередь, привело к более полному разложению органического вещества и освобождению элементов питания, и, следовательно, произошло улучшение фосфатного и азотного режима почв.

Уменьшение кислотности до 5,4 способствовало увеличению поглощения калия растениями, снизив тем самым его содержание в почве. Таким образом, внесение минеральных удобрений отдельно и во взаимодействии с известкованием оказало положительное влияние на агрохимические показатели дерново-подзолистой почвы, которая является важной составляющей частью в получении стабильно высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

Опыты, проведенные с яровой пшеницей, ячменем и озимой рожью на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах позволили выявить высокую эффективность использования азотных удобрений и известкования.

В среднем на бедной питательными веществами дерново-подзолистой среднесуглинистой почве без удобрений получили не более 11 ц/га зерна. В результате известкования и внесения азотных удобрений в дозе 90 кг/га д.в. урожайность зерновых культур увеличилась более чем в 2 раза и составила 23 ц/га в среднем за годы исследований.

Наиболее высокая окупаемость известкования и применения азотных удобрений прибавкой урожая на яровой пшенице получена при дозе азота 60 кг/га д.в. (20,3 кг/кг), ячменя и озимой ржи - 30 кг/га (12,0 и 9,7 кг/кг соответственно). Менее отзывчивой на внесение удобрения культурой оказалась озимая рожь. Причем окупаемость азотных удобрений снижалась по мере увеличения их дозы (табл. 2).

Совокупность полученных данных позволяет сделать вывод о том,

Таблица 1

Агрохимические показатели пахотного слоя дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы

Варианты Гумус, % Содержание, мг/кг рНксі Нитраты, мг/кг

Р2О5 1 К2О

Начало опыта

Для всех вариантов 1,9 165 137 5,2 7,2

Конец опыта

1 1,8 152 126 5,1 6,8

2 1,8 184 145 5,1 6,9

3 1,9 181 140 5,1 7,0

4 1,9 179 135 5,0 7,4

5 2,0 172 132 5,0 7,7

6 1,9 177 135 5,4 7,2

7 1,9 174 132 5,4 7,5

8 2,0 170 129 5,4 7,8

НСР05 0,05 14,64 11,42 0,14 0,22

что при внесении азотных удобрений в дозе 90 кг/га д.в. и извести 4 т/ га на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах Чувашии можно увеличить урожайность яровой пшеницы, ячменя и озимой ржи в 1,52 раза по сравнению с неудобренным вариантом.

Качественный анализ урожая показал увеличение содержание азота в зерновках растений при внесении азотных удобрений и некоторое снижение содержания фосфора и калия.

Однако четкой зависимости между содержанием определяемых элементов и дозой азотных удобрений нами не было обнаружено, а содержание нитратов в зерне не превышало установленных норм во всех вариантах.

Кроме искусственных способов мелиорации агроценозов существенную роль в поддержании определенного гомеостаза экосистем играют климатические факторы, среди которых наиболее изменчивыми являются атмосферные осадки. Наиболее простым способом оценки поступления веществ в агроэкосистему является определение их химического состава. Определение значения кислотности изучаемых дождевых и снеговых вод в наших исследованиях показало на его колебание в пределах от 6,3 до 8,5 ед. рН в зависимости от сезона изучения, что существенно превышало характерную для незагрязненных вод величину (рН=5,6) и было близким к нейтральному. Именно этим частично может быть обусловлена относительно слабокислая реакция изучаемых дерново-подзолистых почв на фоне отсутствия известкования. Опасность под-кисления почв при выпадении таких осадков практически отсутствует.

Для более широкой агроэкологи-ческой оценки использования химической мелиорации дерново-подзолистых почв мы изучали и другие показатели. Так, за годы исследований концентрация нитратов менялась в пределах 1,6-2,5 мг/л; хлора - 2,8-6,0; сульфатов - 2,5-4,5; а следы тяжелых металлов если и обнаруживались, то в незначительных количествах, которые не превышали предельно допустимых концентраций.

Химический анализ грунтовых вод в окрестности места заложения опытов показал, что их качество (кислотность, содержание сульфатов, нитра-

тов, тяжелых металлов) остается удовлетворительным. При использовании различных доз азотных удобрений и известкования превышения предельно допустимых концентраций (10 мг/л) по нитратам выявлено не было. Кислотность грунтовых вод находилась в пределах 6-8 ед. рН. Содержание сульфатов в грунтовых водах было значительно большим, чем в выпадающих атмосферных осадках, но при этом ниже значений, установленных санитарно-гигиеническими нормативами.

Выводы. Рекомендации Анализ результатов проведенных исследований позволяет нам сделать вывод о том, что оптимизация внесения минеральных удобрений и известкования дерново-

Агрономия

подзолистых почв позволяет повысить их плодородие и получать стабильно высокий урожай зерновых культур. При этом оценка воздействия атмосферных осадков на изученную агроэкосистему показала отсутствие опасности подкисления анализируемых дерново-подзолистых среднесуглинистых почв через выпадение осадков, хотя опытные поля находятся на расстоянии 30 км от промышленной зоны городов Чебоксары и Новочебоксарск.

Таким образом, для повышения плодородия дерново-подзолистых почв, используемых в сельскохозяйственном производстве, рекомендуется проведение известкования и ежегодное внесение минеральных удобрений.

Таблица 2

Влияние удобрений на урожайность зерновых культур

Варианты опыта Урожайность Окупаемость, кг/кг

в среднем, ц/га прибавка

ц/га %

к контролю | к фону к контролю | к фону ИРК | N

2006 г. - яровая пшеница

1 12,4 - - - - - -

2 14,0 1,6 - 12,9 - 2,7 -

3 18,9 6,5 4,9 52,5 35,0 7,2 16,3

4 24,3 11,9 10,8 96,0 77,2 9,9 18,0

5 27,5 15,1 13,5 121,8 96,5 10,1 15,0

6 19,4 7,0 5,4 56,5 38,6 7,8 18,0

7 26,2 13,8 12,2 111,3 87,2 11,5 20,3

8 29,6 17,2 15,6 138,7 122,9 11,4 17,3

НСР05 2,6

2007 г. - ячмень

1 10,7 - - - - - -

2 13,2 2,5 - 23,4 4,1 -

3 16,1 5,4 2,9 50,5 22,0 6,0 9,7

4 19,4 8,7 6,2 81,3 47,0 7,2 10,3

5 20,0 9,3 6,8 87,0 51,6 6,2 7,5

6 16,8 6,1 3,6 57,0 27,3 6,8 12,0

7 19,9 9,2 6,7 86,0 50,8 7,7 11,2

8 20,6 9,9 7,4 92,6 56,1 6,6 8,2

НСР05 2,0

2008 г. - озимая рожь

1 9,8 - - - - - -

2 11,5 1,7 - 17,4 2,8 -

3 13,9 4,1 2,4 41,9 20,9 4,5 8,0

4 16,5 6,7 5,0 68,4 43,5 5,6 8,4

5 18,1 8,3 6,6 85,0 57,4 5,5 7,4

6 14,4 4,6 2,9 47,0 25,4 5,1 9,7

7 17,0 7,2 5,5 73,5 47,9 6,0 9,2

8 18,8 9,0 7,3 91,9 63,5 6,0 8,1

НСР05 1,9

Литература

1. Атлас земель сельскохозяйственного назначения Чувашской Республики / под ред. С. Э. Дринева. Чебоксары : Сувар-спорт, 2007. 184 с.

2. Величко В. А. Оптимизация кислотности почв - необходимый агроэкологический прием // Агрохимический вестник. 1998. № 1. С. 10-12.

3. Доспехов Б. А. Методика полевого дела (с основами статистической обработки результатов исследований). Изд. 5е, доп. и перераб. М. : Агропромиздат, 1985. 351 с.