Агроэкологическая оценка применения средств химизации под ячмень в условиях Псковской низменности

Доказано экспериментально влияние температуры на процесс, так как содержание сырого белка при обработке в ультразвуковом поле с частотой 35 кГц в течение 10 мин. с начальной температурой в 25 °С дало увеличение на 0,7% для овсяной крупы, для перловой - на 1,6%, а при начальной температуре в 40°С и тех же условиях данный прирост составил 5,1% и 5,4% соответственно.

В процессе обработки наблюдается повышение температуры раствора, следовательно, и продукта. Это значительно влияет на процесс гидратации белка.

Процесс изменения белковой массы в продуктах из ячменя и овса идет с разной скоростью. Вероятно, это связано с отличием белкового комплекса данных культур, а также физическими характеристиками и морфологией зерен. Ход процесса может различаться и в связи с присутствием в крупах различных ферментов, присущих определенным культурам, которые могут активизироваться при различной влажности и температуре. Еще одним из основополагающих факторов является различная предварительная обработка при выработке крупы. Увеличение содержания белка после обработки указывает на внедрение растворенных в жидкости микроэлементов в белковую структуру продукта.

Содержание сырого белка в муке, полученной при размоле обогащенных крупяных продуктов, находилось в пределах ошибки эксперимента, что достоверно подтверждает сохранение данного показателя на прежнем уровне.

Таким образом, экспериментально доказано, что ультразвуковая квитанционная обработка влияет на содержание сырого белка крупяных продуктов, причем при всех вариантах воздействия содержание сырого белка увеличивается.

Литература

1. Горбылева Е.В. Исследование качественных характеристик зерновых суспензий и их использование пи производстве продуктов питания: Дис... канд. техн. наук,- Кемерово, 2008. -175 с.

2. Решетник Е.И., Уточкина Е.А., Пакусина А.П. Исследование возможности обогащения кисломолочных продуктов пищевой добавкой «Лавитол-аранибионгалактан» // Техника и технология пищевых производств. - 2010 - №2. - С.3-7.

3. Палагина М.В., Дубняк Я.В. Функциональные напитки на основе природных минеральных вод в профилактике витаминно-минеральной недостаточности,- Владивосток: Тихоокеанский государственный экономический университет. - 2009. -№ 4-5. - С. 141-144.

4. Янова М.А.,.Гусев А.И. Технология обогащения круп микроэлементами: Монография. -Красноярск: Из-во КрасГАУ. - 2015. - 131с.

5. СанПиН 2.3.2.1078-01 Продовольственное сырье и пищевые продукты. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. - М.: Рид Групп, 2011. - 448 с.

6. Янова М.А.Способ обогащения крупяных продуктов // М. А.Янова , А.И. Гусев/ Патент № 2505078. от 27.01.2014.

УДК 631.811.94 Доктор с.-х. наук В.П. ЦАРЕНКО

(СПбГАУ, 18агепко_ргоЙй!таП.т) Канд. с.-х. наук М.Н. РЫСЕВ Соискатель Е.С.ВОЛКОВА

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ ПОД ЯЧМЕНЬ В УСЛОВИЯХ ПСКОВСКОЙ НИЗМЕННОСТИ

Ячмень, урожайность, минеральные удобрения, чистый пар, пар с внесением навоза, известкование, кадмий

Псковская область расположена на северо-западе Русской равнины. Одной из наиболее крупных форм рельефа области является пересекаемая полосами холмистых образований Псковская низменность. Почвенный покров области формировался на озерно-ледниковых (ленточных глинах), флювиогляциальных, аллювиальных и моренных отложениях, перекрывающих девонские известняки, которые выходят на поверхность в русле реки Великой. На карбонатных породах сформировались карбонатные или дерново-слабоподзолистые почвы. Однако наиболее

распространены в области крайне неоднородные по гранулометрическому, минералогическому и химическому составу, кислые, бедные основаниями и элементами питания породы, на которых сформировались дерново-подзолистые почвы, имеющие неудовлетворительные свойства: завалуненность, повышенную кислотность, низкое содержание гумуса и питательных веществ. В настоящее время изучены агробиологические, агрохимические, агрофизические свойства почв области [1].

По данным материалов агрохимического обследования, в области происходит постепенное снижение плодородия почв: повышение доли кислых почв, снижение содержания гумуса и элементов питания. Это связано с крайне низким внесением в хозяйствах области средств химизации (в среднем за период 2006-2013 годы на 1 га посева было внесено за год всего 1,0 т органических удобрений, 3,9 кг ЫРК. произвестковано 1 тыс. га) и, как следствие - отрицательным балансом питательных веществ в пахотных угодьях.

В целом кислотно-основной и питательный режим почв области является неблагоприятным для сельскохозяйственного использования. По существу, земледелие в регионе оправдано лишь при условии применения достаточно больших объемов средств химизации - извести, органических и минеральных удобрений.

Вместе с тем высокая эффективность удобрений возможна только при применении их в определенной научно обоснованной системе, обеспечивающей выполнение следующих задач: увеличение урожайности сельскохозяйственных культур и улучшение качества растениеводческой продукции; сохранение и повышение плодородия почв; повышение эффективности использования удобрений; предотвращение загрязнения окружающей среды.

Установлено, что загрязнение объектов окружающей среды может происходить не только при нарушении технологий применения удобрений и средств защиты растений. В ходе проведения агроэкологического мониторинга, проводимого ФГБУ ГСАС «Псковская», эпизодически выявляются случаи накопление кадмия в образцах зеленой массы многолетних трав и зерновых. При исследовании содержания валовых и подвижных соединений кадмия в почве было установлено, что его содержание не превышало предельно допустимых концентраций (ПДК), более того, соответствовало фоновым значениям.

Цель нашей работы - установить зависимость накопления кадмия зерном ячменя в зависимости от применяемых агрохимических средств.

Исследования проводились на базе заложенного в 2006 г. стационарного многолетнего многофакторного опыта. Ячмень был высеян в 2009 г. (I ротация севооборота) и в 2014 г. (II ротация севооборота).

Опыт заложен в севообороте со следующим чередованием культур: 1) паровое поле; 2) озимая пшеница +травы; 3) травы 1 г.п.; 4) ячмень; лен-долгунец. В исследованиях использовалась часть схемы опыта, которая включала следующие варианты: 1. Фон (пар); 3. Фон + ЫРК: 5. Фон + ЫРК + МЭ; 7. Фон + СаС03; 9. Фон + №К + СаС03; 11. Фон + №К + МЭ + СаС03.

Площадь опытной делянки - 72 м2, учетной - 55 м2, повторность опыта - трехкратная. Исследовали влияние следующих факторов: пары (сидеральный, чистый с внесением 40 т/га навоза и чистый пар), известкование (с известкованием и без известкования), минеральные удобрения и микроэлементы. Известкование почвы проводилось в паровом поле из расчета 0,5 гидролитической кислотности, как дозы, оптимальной для севооборотов со льном-долгунцом, которая составила 2,85 т/га. Дозы минеральных удобрений в количестве NeoP.4oK.9o были рассчитаны, исходя из планируемой урожайности ячменя 35-40 ц /га. Минеральные удобрения были внесены под предпосевную культивацию. Комплексное микроэлементное удобрение хелатного типа «Аквадон-Микро» для зерновых культур при норме 2,5 л/га вносили в виде некорневой подкормки: после посева и по вегетирующим растениям в фазу кущения.

Для посева использовались семена ячменя сорта Эльф. Посев проведен 3 мая с нормой высева 200 кг/га.

Анализы почвы и растений выполнены в лаборатории отдела агрохимии по общепринятым методикам: влажность почвы; рН; гидролитическая кислотность; 8; Р2О5 и К20 - по Кирсанову. Содержание микроэлементов в почве определяли по Я.В. Пейве и Г.Я. Ринькису в модификации ЦИНАО. Кадмий в почве - в вытяжке ацетатно-аммонийного буферного раствора с рН 4,8 с окончанием на атомно-абсорбционном спектрофотометре «Квант-АФА» с дейтериевым корректором

фона. Содержание меди, цинка и кадмия в зерне и соломе ячменя определяли согласно МУ, разработанным ЦИНАО, с окончанием на «Квант-АФА».

Математическая обработка урожайных данных проведена методом дисперсионного многофакторного анализа по Б.А. Доспехову (1985).

Почва исследуемого участка - дерново-слабоподзолистая, супесчаная, слабоглееватая, среднеокультуренная на морене, подстилаемой элювием известняковой плиты глубже 1 м с содержанием физической глины (<0,01) - 28% и физического песка (>0,01) - 72%. В соответствии с международной классификацией - агрозем супесь. Морфологическое строение профиля почвы типично для среднеокультуренных дерново-подзолистых пахотных почв: пахотный горизонт - 30 см, отсутствие подзолистого горизонта и наличие ореховатых отдельностей. В профиле присутствуют признаки, характерные для оглеения: охристые пятна, примазки и стяжения железа и марганца. Наличие призматической структуры иллювиального горизонта способствует некоторому застою влаги на глубине 30-72 см. Агрохимические показатели почвы опытного участка: кислая реакция почвенного раствора (рНКС1 = 4,6), очень высокое содержание подвижного фосфора (32,7 мг/100 г), повышенное содержание обменного калия (15,4 мг/100 г), высокая степень насыщенности основаниями (60%), гидролитическая кислотность - 3,6 мг-экв/100 г почвы, сумма обменных оснований - 5,7 мг-экв/100 г почвы.

В ходе исследований были получены следующие результаты. Влияние исследуемых факторов на кислотно-основной режим почвы заключалось в изменении таких показателей, как рН, гидролитическая кислотность и сумма обменных оснований (рис. 1).

мг-экв/100 г 6,00

5,00 -

4,00

3,00

0,00

4,81 Ш- 4.81 >Т95 / ' ----* 4.95

4,70., -____ ----------—--- ———— 4.00

3,70 3,40 .' 3,76 3.94

^ V. / 4.48

РН

5,00

- 4,90

- 4,80

- 4,70

- 4,60

- 4,50

- 4,40

4,20

Фон 1

Фон 1 + ЫРК

Фон 1 + СаСОЗ

Фон 1 +ЫРК +СаСОЗ

Нг

рН

мг-экв/100 г 6.00

рН

2.00

0.00

- -АЬ—— 4.40 ж

4.81 4^20 "" М--- 4.70 4.81 3.45 у ** ---- 4,65 —'Л 1 ' — ^ ^ 4.93 4,90 3.85

Фон 2 (пар Фон 2 +ЫРК Фон 2 + СаСОЗ Фон 2 + ЫРК + СаСОЗ

чистый+навоз)

—•— Н| -А- рН

5.20

5.10

- 5.00

- 4.90

4.80

4.70

- 4.60 4.50 4.40

8

Внесение минеральных удобрений приводило к подкислению почвенного раствора, которое в различной степени отмечалось на всех типах паров. Повышение обменной кислотности установлено на 0,22 рН по сидеральному пару, на 0,05 рН по унавоженному пару, на 0,07 рН по чистому пару. Потеря обменных оснований составила 0,3 мг-экв/100 г по сидератам; 0,75 мг-экв/100 г - по навозу и 0,4 мг-экв/100 г по чистому пару.

Известкование нейтрализовало обменную кислотность, в результате чего величина рН возрастала на 0,25, 0,23 и 0,45 единиц; гидролитическая кислотность снижалась: на 1,05 мг-экв/100 г по сидеральному пару, на 0,4 мг-экв/100 г по навозу и чистому пару.

Внесение ЫРК на известкованном фоне приводило к снижению содержанию обменных оснований: на 0,8 мг-экв/100 г на фоне сидерального пара; на 1,2 мг-экв/100 г на фоне чистого пара. На фоне пара с навозом сумма обменных оснований возрастала на 0,5 мг-экв/100 г. Внесение ЫРК на известкованном фоне также повышало кислотность: обменную на 0,15 рН на фоне чистого пара и гидролитическую - на 0,18 мг-экв/100 г на фоне сидерального пара. Применение органических удобрений способствовало повышению буферности почвы и ее устойчивости к подкисляющему действию удобрений, о чем свидетельствуют показатели кислотно-основных свойств почвы. При комплексном применении известкования и органических удобрений, особенно навоза, вследствие повышения буферности почвы, внесение минеральных удобрений не вызывало подкисления почвенного раствора на 4-й год после известкования почвы. Действие сидератов было выражено слабее. При комплексном использовании сидератов, известкования и ЫРК из пахотного слоя почвы терялось 0,8 мг-экв/100 г обменных оснований, вследствие чего на 0,18 мг-экв/100 г возрастала гидролитическая кислотность.

Под влиянием удобрений в пахотном слое почвы увеличивалось содержание подвижных форм питательных веществ (табл. 1).

Наиболее высоким содержание в почве Р2О5 и К20 было по унавоженному пару (31,6 и 28,0 мг/ 100 кг почвы соответственно). В почву с навозом было дополнительно внесено около 100 кг/га Р2О5 и около 200 кг/га К20, или 3,3 и 7,0 мг/100 г. На 4-й год после внесения навоза, в среднем по вариантам, содержание Р2О5 на фоне не известкованного унавоженного пара было выше на 3,6 и 0,6 мг/100 г по сидератам и чистому пару. Содержание К20 на фоне навоза было выше на 4,1 и на 5,3 мг/100г соответственно.

В среднем по известкованному фону, содержание Р2О5 по навозу было выше на 2,3 и на 0,2 мг/100 г почвы содержания его по сидератам и по чистому пару; содержание К20 - на 4,7 и 6,9 мг/100 г соответственно.

Таблица 1. Влияние изучаемых приемов на содержание элементов питания, мг/100 г почвы

Удобрения Варианты опыта

Сидеральный пар Унавоженный пар Чистый пар Среднее

р2о5 К,О р2о5 К,О р2о5 К,О р2о5 к,о

без известкования

Контроль 23,0 12,2 23,9 13,7 22,9 10,4 23,4 12,1

№>К 29,0 19,5 29,8 24,4 30,3 18,8 27,2 20,9

1МРК+МЭ 21,2 19,6 30,3 25,4 29,0 18,4 27,2 21,1

Среднее по фону 24,4 17,1 28,0 21,2 27,4 15,9 26,0 18,0

с известкованием

Контроль 23,9 11,4 23,9 15,3 26,0 11,1 24,6 12,6

№>К 30,3 21,0 31,6 28,0 30,3 16,3 30,7 21,8

1МРК+МЭ 29,5 21,1 31,1 25,6 30,6 16,2 30,4 21,0

Среднее по фону 27,9 17,8 28,9 23,0 28,9 14,6 28,6 18,5

Среднее по опыту 26,1 17,4 28,4 22,1 28,2 15,2 27,3 18,2

Применение исследуемых приемов оказывало определенное действие на рост и развитие растений ячменя, что отразилось на урожайности зерна (табл. 2).

Из трех исследуемых паров наибольшая урожайность зерна получена в условиях унавоженного пара (38,1 ц/га), что существенно выше урожая зерна, полученного на фоне чистого пара (34,1 ц/га).

Таблица 2. Урожайность ярового ячменя, в среднем за 2009 и 2014 гг., ц/га

Варианты опыта Пар сидеральный Пар чистый + навоз 40 т/га Пар чистый В среднем по парам

0 Са 0 Са 0 Са

0 22,0 24,8 29,0 30,5 24,3 22,2 25,5

№>К 35,4 39,5 40,5 37,8 35,5 35,7 37,4

ЫРК+МЭ 41,8 44,0 45,5 45,4 41,2 45,5 43,9

Ср. по фону 33,1 36,1 38,3 37,9 33,7 34,5

Ср. по парам 34,6 38,1 34,1 35,6

НСР05 общая - 6,7 ц/га

Для паров - 1,9 ц/га

Для известкования - 1,6 ц/га

Для №К и МЭ - 1,9 ц/га

Последействие известкования оказывало больший эффект в условиях сидерального пара, что подтверждено математической статистикой для сидерального пара. Урожай зерна в среднем по вариантам, полученный по известкованному фону (36,1 ц/га), был существенно выше урожая, полученного по фону без извести (33,1 ц/га) (3,0 ц/га при НСР05 1,6 ц/га).

При внесении минеральных удобрений прибавка урожая зерна составила, в среднем по парам, 11,9 ц/га. Эффект от ЫРК получен в основном в 2009 г., тогда как в 2014 г. внесение минеральных удобрений было менее эффективно вследствие сложившихся погодных условий.

Применение микроудобрения «Аквадон-Микро» способствовало получению максимального урожая, который составил, в среднем по парам, 43,9 ц/га. Если в 2009 г. микроудобрения способствовали получению максимальной прибавки урожая зерна в опыте, то в 2014 г. их применение заметно повышало устойчивость растений к неблагоприятным погодным условиям и к избыточному азотному питанию.

В условиях опыта нами проведено исследование накопления кадмия растениями ячменя под влиянием используемых удобрений. Почва опытного участка содержала, в среднем по опыту, 0,021 мг/кг кадмия (0,016-0,026 мг/кг), вытесняемого ААБ с рН 4,8, что свидетельствует об отсутствии

техногенного загрязнения. На содержание подвижных соединений кадмия в почве в 2014 г. исследуемые приемы не оказывали существенного влияния.

При исследовании содержания кадмия в растениях установлено, что в соломе оно составляло, в среднем по опыту, 0,113 мг/кг сухого вещества (СВ) (табл. 3).

Таблица 3. Содержание кадмия в соломе ячменя, мг/кг СВ

Удобрения Варианты опыта

Сидеральный пар Унавоженный пар Чистый пар Среднее

0 Са 0 Са 0 Са

Контроль 0,165 0,255 0,263 0,042 0,027 0,194 0,158

№>К 0,159 0,046 0,141 0,046 0,070 0,078 0,090

1МРК+МЭ 0,115 0,178 0,069 0,037 0,046 0,103 0,091

Среднее 0,146 0,159 0,157 0,042 0,048 0,125 0,113

Содержание кадмия в соломе снижалось при использовании минеральных удобрений и микроэлементов. Снижение кадмия под влиянием ЫРК могло быть вызвано эффектом «биологического разбавления». Известкование на фоне пара с навозом также приводило к снижению металла в соломе ячменя.

На содержание кадмия в зерне ячменя существенное влияние оказало внесение минеральных удобрений (табл. 4). Накопление металла выше предельно допустимых концентраций (ПДК) в большей степени отмечено после навоза и чистого пара. Последействие извести способствовало уменьшению содержания кадмия в зерне.

Таблица 4. Содержание кадмия в зерне ячменя, мг/кг СВ

Удобрения Варианты опыта

Сидеральный пар Унавоженный пар Чистый пар Среднее

0 Са 0 Са 0 Са

Контроль 0,016 0,009 0,023 0,060 0,036 0,017 0,027

№>К 0,034 0,026 0,065 0,034 0,062 0,016 0,039

1МРК+МЭ 0,026 0,012 0,105 0,029 0,068 0,054 0,049

Среднее 0,025 0,015 0,064 0,041 0,055 0,029 0,038

Из всего вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

1. На дерново-подзолистых почвах, имеющих кислую реакцию почвенного раствора, внесение минеральных удобрений должно проводиться на известкованном фоне с целью предупреждения дальнейшего подкисления и потерь обменных оснований из пахотного слоя.

2. Внесение органических удобрений способствует повышению устойчивости дерново-подзолистых почв к подкислению при внесении минеральных удобрений.

3. Внесение навоза в паровом поле способствовало обеспечению основными элементами питания культуру четвертого года севооборота.

4. Внесение минеральных удобрений на дерново-подзолистой почве с рН 4,6 приводило к накоплению кадмия зерном ячменя выше 0,03 мг/кг. С целью предупреждения накопления токсичного элемента выше ПДК минеральные удобрения целесообразно вносить после комплексного окультуривания почвы (проведения известкования почвы и внесения органических удобрений).

Литература

1. Иванов И.А., Спасов В.П., Иванов А.И. Почвы Псковской области и их ельскохозяйственное использование. - В.Луки, 1998.

2. Обухов А.И. Методические основы разработки ПДК ТМ и классификация почв по загрязнению//Система методов изучения почвенного покрова, деградированного под влиянием химического загрязнения,- М. ,1992. - С. 13-20.