Влияние систем удобрений на продуктивные функции сельскохозяйственных культур в условиях смоделированного загрязнения чернозема тяжелыми металлами

доля фракции, растворимой в спирте, возросла за счет солерастворимой. При внесении Folicare (5 кг/га) тенденция распределения изменилась: глиадины продолжали увеличиваться, а глютелины, альбумины и глобулины - уменьшаться.

Некорневые подкормки благоприятствовали расширению соотношения между спирто- и щелочнорастворимы-ми фракциями в контроле и при последействии навоза. При норме твердых удобрений ^^^о + и увеличении ее в 1,5 раза это соотношение при внесении Folicare (2 и 3 кг/га) практически не изменялось. Повышение доли глиадинов и сохранение глютенинов на прежнем уровне играет важную роль при формировании качества хлеба, потому что они определяют качество клейковины, обусловливают растяжимость и объем хлеба.

Анализ результатов позволяет сделать заключение,

что внесение удобрений оптимизировало значение ИДК, силу хлеба и общую его оценку, а проведение некорневых подкормок, кроме того, улучшало технологические свойства муки.

Таким образом, при улучшении сбалансированности удобрений получили зерно с высоким (16%) содержанием белка и сырой клейковины (32%). Кроме того, улучшался качественный состав белка. Эти процессы обусловливали высокие технологические свойства муки и общую оценку хлеба. Максимальный уровень этих параметров быт достигнут при некорневых подкормках посевов озимой пшеницы Folicare в дозе 5 кг/га в начале весеннего кущения, выхода в трубку и колошения и внесении N4^22^120 с N30 на фоне последействия навоза. Объем хлеба достигал 880 г из 100 г муки, а общая оценка - 6,0 балов.

Литература

1. Бордюжа Н.П. Ошгашзащя живлення i удобрения пшениц озимо! на лучно-чорноземному карбонатному групп Правобережного Люостепу Украши: дис. на здобуття наук. ступеня канд. с-г. наук: спец. 06.01.04. "агpохiмiя". - К., 2009. - 201 с.

2. Павлюк С.Д. Агрохiмiчна оцшка застосування добрив при вирощуванн трипкале ярого на лучно-чорноземному карбонатному групп швшчно! частини Люостепу Украши: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. с-г. наук:спец. 06.01.04. "агрохiмiя". - К., 2007. - 18 с.

4. Analyses of Acid-PAGE Gliadin Pattern of Indian Wheats (Triticum aestivum L.) Representing Different Environments and Periods / [Sewa Ram, Nisha Jain, Vinamrata Dawar and other] // Crop Sci., 2005. - Vol. 45. - P. 1256-1263.

УДК 631.453:470.313

ВЛИЯНИЕ СИСТЕМ УДОБРЕНИИ НА ПРОДУКТИВНЫЕ ФУНКЦИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ СМОДЕЛИРОВАННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЧЕРНОЗЕМА ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

112 В.Ф. Евтюхин , к.с.-х.н., А.В. Ильинский , к.с.-х.н., О.В. Черникова

Мещерский филиал ВНИИГиМим. А.Н. Костякова, e-mail: vniigm@vniigm.ryazan.ru

2Рязанский государственный агротехнологический университет им. П.А. Костычева

На оподзоленном черноземе, где моделировался повышенный уровень загрязнения, наблюдалась определенная динамика урожайности сельскохозяйственных культур. Применение сбалансированных органо-минеральной системы удобрений способствует увеличению урожайности и повышению продуктивности севооборота.

Ключевые слова: система удобрений, тяжелые металлы, чернозем, урожай, продуктивность севооборота.

INFLUENCE OF FERTILIZER SYSTEMS ON PRODUCTIVE FUNCTIONS OF AGRICULTURAL CROPS IN CONDITIONS OF SIMULATED POLLUTION OF CHERNOZEM BY HEAVY METALS V.F. Evtyukhin, A.V. Il insky, O.V. Chernikova

There was being observed a certain dynamics of yield of agricultural crops on podzolic chernozem where increased level of pollution was modeled. Application of well-balanced organo-mineral system offertilizers promotes the increase of yield and growth of crop rotation productivity.

Keywords: system of fertilizing, heavy metals, chernozem, yield, crop rotation productivity.

В результате многоплановой деятельности человека формируется техногенный круговорот воды и минеральных веществ, включающий значительные объемы тяжелых металлов (ТМ) [1-3]. Среди ТМ приоритетные загрязнители почв России следующие: медь, никель, цинк, кобальт, свинец и кадмий, которые относятся к первому и второму классам опасности. В настоящее время наблюдается комплексное загрязнение земель

ТМ, что усиливает их негативное воздействие на объекты окружающей среды [4-6]. В этой связи актуальным направлением исследований становится разработка приемов санации почв земель сельскохозяйственного назначения и их рационального использования.

Цель исследований - изучение влияния приемов комплексной агрохимической мелиорации оподзолен-ного чернозема Рязанской области, загрязненного ТМ,

1. Схема закладки и проведения многолетнего стационарного лизиметрического опыта

№ варианта Название вариантов, система применения удобрений в звене севооборота Сокращения

1 Без удобрений Б/у

2 Навоз КРС, 100 т/га - периодическое внесение Н100

3 Навоз КРС, 100 т/га - периодическое внесение, Н60-90Р60К60-120 - ежегодно в зависимости от культуры Ню0ВДК1

4 Р2 - периодическое внесение фосфора, 1 раз в 2 года в дозе 120 кг/га, ежегодное использование Н60-90К60-120 Р2Н1К1

5 Р4 - периодическое внесение фосфора, 1 раз в 4 года 240 кг/га, ежегодное использование Н60-90К60-120 Р<№

6 Р2(е) - ежегодное внесение повышенной дозы фосфора (120 кг/га) и оптимальных доз Н60-90К60-120 Р2(е№К1

на продуктивные функции растениеводческой продукции.

В условиях стационарного лизиметрического опыта в 2004 г. чернозем оподзоленный с ненарушенным почвенным профилем был загрязнен на основе исходного содержания Си, 2п, РЬ и Cd в каждом лизиметре. При этом создан повышенный уровень загрязнения: РЬ - 40 мг/кг, Cd - 0,6 мг/кг, 2и - 110 мг/кг, Си - 90 мг/кг. Для выработки реабилитационных мер проведена фоновая нейтрализация слабокислого чернозема оподзоленного и доведения кислотно-щелочной реакции его до рекомендуемого оптимального уровня с рН 6,7-7. Органические удобрения были внесены под предшествующую культуру при зяблевой обработке. Для изучения запасного способа использования фосфатных удобрений (на 2 и 4 года) их применяли под предпосевную обработку в лизиметрах.

Как видно из таблицы 1, в сформированных вариантах представлены следующие системы удобрений: органическая (биологическая) - вариант 2; органо-минеральная - вариант 3; минеральная в двух модификациях - варианты 4 и 5 (периодическое внесение норм фосфора на 2 и 4 года), а также введен вариант 6 на том же фоне ОТК^ с ежегодной повышенной дозой фосфатов (Р120). Принятые системы удобрений сравнивали при их многолетнем использовании. В таких исследованиях накладываются не только настоящее влияние удобрительных средств, но и последействие ранее внесенных мелиорантов. Учитывали также, что при совместном и раздельном использовании органических и минеральных удобрений используемая доза навоза (100 т/га) создаст в севообороте бездефицитный баланс гумуса. Рекомендуемая доза навоза при ежегодном исчислении его более 10 т/га отвечает этим требованиям [6]. В минеральных системах удобрений изучали влияние действия и последействия доз фосфатных удобрений. Однозамещенный фосфат кальция способен осаждать почвенные соединения свинца и цинка в труднорастворимые соли, поэтому токсиканты могут быть недоступны растениям.

К началу наших исследований представленная система вариантов опыта была освоена. Поэтому под первую культуру в 2006 г. в изучаемом звене севооборота вносили азотные (N,50) удобрения под весеннюю предпосевную обработку почвы, а также внесли новые порции (дозы) фосфатного удобрения в соответствии периодичности его использования: 120 кг, 240 кг Р2О5 на 1 га.

Тяжелые металлы в концентрациях, превышающих оптимальные, нарушают нормальный ход биохимических процессов, влияют на синтез и функции многих

активных соединений, происходит снижение хлорофилла, изменяется синтез фосфорорганических соединений клетки. Поэтому высокие концентрации металлов в почвах препятствуют прорастанию семян и угнетают рост и развитие растений. Продуктивность при этом падает. Но следует подчеркнуть, что на почвах с высоким уровнем плодородия растения подвержены негативному воздействию ТМ в меньшей степени, чем на малоплодородных.

Изучая продуктивность загрязненного оподзоленного чернозема отмечено, что урожай на варианте без удобрений сравнительно низкий (табл. 2). Исследования показали, что, создавая благоприятные условия питания для растений за счет различных систем удобрений, продуктивность загрязненного чернозема возрастает. Наиболее эффективно агромелиоративные приемы проявили себя на ячмене, где увеличение урожайности составило от 54 до 135%. Кормовая свекла относительно повысила выход корнеплодов на 14-130%. Сбор зерна на овсе (наиболее толерантная культура к загрязнению почвы ТМ) увеличился на 23-56%.

Максимальная продуктивность получена от периодического применения навоза в дозе 100 т/га при условии ежегодного применения минеральных удобрений. При таком использовании хорошо доступных минеральных веществ и труднодоступных элементов питания в органике и создаются лучшие условия питания растений. Несколько хуже условия произрастания в случае применения одного органического удобрения. При органической системе в севообороте были получены следующие прибавки урожаев: ячмень 16,4 ц/га (104%), свекла кормовая - 280 ц/га (96%), овес 5,5 ц/га (25%). Используя органо-минеральную систему в севообороте, увеличение урожая для этих культур составило соответственно 21,2 ц/га (135%), 382 ц/га (130%) и 12,4 ц/га (56%).

Минеральные системы удобрений оказались несколько ниже по эффективности. Они отличались по способу внесения фосфорных удобрений на фоне ежегодного использования азотных и калийных удобрений и наибольшую эффективность проявили под зерновые культуры (табл. 2). Прибавки составили: на ячмене 8,5-15,1 ц/га (5496%), на овсе 11,8-5,0 ц/га (53-26%). Внесение фосфатных удобрений двойной дозы на фоне оптимальных доз (К60К60) обеспечило стабильные прибавки всех исследуемых культур: ячмень 10,8 ц/га (69%), овес 12,5 ц/га (56%) и свекла кормовая 159 ц/га (54%). Прибавки корнеплодов на вариантах с периодичностью внесения фосфатов (2 и 4 года) составили 83 ц/га (28%) и 40 ц/га (14%).

2. Влияние агрохимической мелиорации оподзоленного чернозема, загрязненного ТМ

Вариант Урожай основной продукции, ц/га

Ячмень, 2006 г. Кормовая свекла, 2007 г. Овес, 2008 г. Кормовые единицы, ц/га

изменение среднее изменение среднее изменение всего изменение

среднее ц/га % ц/га % ц/га % ц/га %

Без удобрений 15,7 - - 293 - - 22,2 - - 73,1 - -

Н100 32,1 16,4 104 573 280 96 27,7 5,5 25 128,6 55,5 76

Н^М 36,9 21,2 135 675 382 130 34,6 12,4 56 152,5 79,4 109

24,2 8,5 54 375 83 28 34,0 11,8 53 103,2 30,1 41

30,8 15,1 96 333 40 14 27,2 5,0 23 98,0 27,9 34

Р2(е)^К! 26,5 10,8 69 452 159 54 34,7 12,5 56 115,4 42,3 58

НСР0,95 4,8 39,6 3,6 - - -

3. Влияние агрохимической мелиорации оподзоленного чернозема, загрязненного ТМ

Вариант Ячмень (солома) Свекла кормовая (ботва) Овес (солома) Всего

Средний, ц/га Изменение Средний, ц/га Изменение Средний, ц/га Изменение Сумма, ц/га Изменение

ц/га % ц/га % ц/га % ц/га %

Без удобрений 12,2 - - 17,6 - - 38,2 - - 68,0 - -

Н100 17,3 5,1 42 34,6 17,0 97 39,5 1,3 3,4 91,4 23,4 34

Н^М 17,6 5,4 45 40,6 23,0 131 61,6 23,4 61 119,8 51,8 76

Р2^К! 16,9 4,7 39 22,6 5,0 28 61,4 23,2 61 100,9 32,5 48

Р4^К! 20,8 8,6 71 20,6 3,0 17 63,0 24,8 65 104,4 36,4 54

Р2(е№К! 18,8 6,6 54 27,2 9,6 55 63,6 25,1 66 109,3 41,3 61

При рассмотрении суммарной продуктивности за три года можно отметить, что все агрохимические приемы имеют положительную закономерность. Вместе с тем высокая (109%) эффективность получена от применения органо-минеральной системы удобрений. Второе место занимает органическая система удобрений, далее минеральная с систематически повышенной дозой фосфатов (Р120). Исследования показали, что периодическое внесение фосфора на два и четыре года имеет одинаковую эффективность.

Побочная продукция (солома, ботва) на варианте без удобрений к моменту уборки ячменя и кормовой свеклы выглядела сильно пожухлой, а с органо-минеральной и минеральной системах удобрений достаточно зеленой. Загрязненный вариант без удобрений к моменту уборки резко отличался от вариантов, на которых применяли агрохимическую мелиорацию. В сумме за 3 года наибольший выход побочной продукции наблюдался на варианте Н100 периодически вносимого на фоне ежегодных доз ^Р^ (табл. 3). Прибавка на этом варианте составила 51,8 ц/га (76%). При этом система применения

минеральных удобрений (Р2(е)^К^ увеличила сбор побочной продукции на 41,3 ц/га (61%). Другие системы удобрений (органическая и периодичность внесения фосфора на 2 и 4 года на фоне ежегодного N^0 повысили прибавку на 23,4-36,4 ц/га (34-54%). Следует отметить, что соотношение основной/побочной продукции в вариантах 2 и 3 соответствовало коэффициентам 1,4 и 1,3. В других вариантах оно было 0,9-1,1.

Таким образом, органо-минеральная система удобрений усиливает экологические функции почвы за счет оптимизации питания растений необходимыми элементами. С учетом биологических особенностей их питание можно регулировать по периодам роста, фазам развития, а в севообороте - по последействию удобрительных средств. По биологической устойчивости к повышенному содержанию в почве ТМ изучаемые культуры можно расположить в следующий ряд: овес, свекла кормовая, ячмень. При этом отзывчивость культур на применение агрохимических средств имеет обратный порядок: ячмень, свекла кормовая, овес.

Литература

1. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. - Л.: Агропромиздат, 1987. - 142 с.

2. Овчаренко М.М. Реакция почвенной среды и кальция на содержание тяжелых металлов в растениях // Агрохимический вестник, 2001, № 3. - С. 24-27.

3. Лебедовский И.А. Оценка содержания тяжелых металлов в черноземе выщелоченном при длительном применении удобрений // Агрохимический вестник, 2010, № 6. - С. 13-16.

4. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1999 году». -М., 2000. - 580 с.

5. Мажайский Ю.А. Экологические факторы регулирования водного режима почв в условиях техногенного загрязнения агроландшафтов. - М.: Изд-во МГУ, 2001. - 227 с.

6. Агрохимия. Под ред. Б.А. Ягодина. - 2-е изд., - М.: Агропромиздат, 1989. - 639 с.