МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА

 

 
"РОЛЬ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА В ОБЕСПЕЧЕНИИ УСТОЙЧИВОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ ЭКОСИСТЕМ "
 
(МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ)
 
Москва 2006

УДК 631.445.4:631.67:631.8 (571.15)

Влияние орошения и удобрений на эффективное плодородие черноземов выщелоченных в Алтайской почвенной провинции

 

Л.И. Шалагинова   к.б. н.; И.А. Федотов соискатель;  Т.Ю. Хвоина к.с/х.н.

ФГОУ ВПО Алтайский государственный аграрный университет, Барнаул, Россия

 

Эффективное плодородие почвы определяется, с одной стороны природными свойствами почвы, с другой стороны – вносимыми в ней минеральными удобрениями. Будучи отзывчивой на орошение кукуруза в орошаемом земледелии играет важную роль в развитии зернового хозяйства и создании устойчивой кормовой базы для животноводства. Последнее тем более очевидно, что значительная часть нашей страны почти лишена естественных кормовых угодий. С учетом этого трудно переоценить значение кукурузы в наборе сельскохозяйственных культур для поливных земель [1,2,5,6,7].

Земли совхоза «Барнаульский» расположены между ленточным бором и рекой Обь в центральной части Бийско-Чумышской природно-климатической зоны Алтайского края.

Рельеф представляет собой возвышенную плоскую равнину, сильно изрезанную балками  с отдельными болотами и озерами в пойме реки Оби. Основные почвы – выщелоченные черноземы. Гидротермический коэффициент для данного района равен 0,8-1,2. Его величина показывает, что расход влаги на испарение равен или несколько больше суммы выпадающих осадков за период с температурой выше 10 градусов  С. Реакция почвенного раствора рН-6,7; содержание подвижных форм азота – 5.4 мг/100 г почвы, фосфора – 10,6 мг/100 г почвы, калия – 20,3 мг/100 г, валового азота – 0,476 %, валового фосфора – 0,179 %. В совхозе «Барнаульский» на орошаемом  участке был заложен стационар с шестипольным кормовым  севооборотом на мелкоделяночном опыте (площадь делянки 352 м2),  где изучалось влияние орошения и внесение удобрений на эффективное плодородие (численность микроорганизмов, содержание элементов питания, урожайность культур).

Схема опыта включает режимы увлажнения с нижним порогом влажности 65-70 % НВ, распределение поливов по критическим периодам развития растений. Поливные нормы устанавливаются с учетом глубины промачивания и нормы влажности почвы [3,4]

m = 100 × h × d (ВНВ – Вmin), м3/га,

где  h – глубина активного слоя почвы, м;  d – объемная масса почвы, г/см3;

      ВНВ – наименьшая влагоемкость в процентах от массы сухой почвы.

Численность микроорганизмов, содержание питательных элементов проводили общеизвестными методами, урожай кукурузы определяли методом пробного снопа с 1 м2  . Статистические обработки проводили по Доспехову Б.А. [5]. Поливы проводились дождевальным агрегатом ДДМ-100 МА. Учет расходов воды проводился дождемерами Ф.Ф. Давитая (18) и дублировался по времени работы дождевального агрегата. Сроки поливов назначались по предполивной влажности почвы, с предварительным расчетом по методу СевНИИГиМа и в день вступления 10-15% растений в критическую фазу.

Влажность почвы определяется термостатно-весовым методом. В поле образцы почвы отбирали через 10 до 100 см. В четырехкратной повторности с двух несмешанных площадок до полива, после полива, выпадения обильных осадков (10 мм и более).

В годы исследования к началу посева (третья декада мая) влажность почвы и запасы влаги в полуметровом слое по вариантам опыта составляли около 90-100% от НВ, что соответствует 150-170 мм. Такие запасы влаги и оптимальное значение температуры почвы (около 150С) на глубине посева благоприятствовало получению дружных всходов и начальному росту растений. В течение вегетационного периода запасы влаги на орошаемых участках выше, чем на богаре.

Наблюдение за влажностью почвы в динамике показало, что расход влаги на различных вариантах опыта был неодинаков. За счет накопленной в осенне-зимний период влаги, и выпадающих осадков, влажность почвы в слое 0-50 см поддерживалась на уровне выше 65 % от НВ вплоть до середины июля. На неорошаемом варианте естественное увлажнение атмосферными осадками не компенсировало расход влаги растениями кукурузы и, поэтому кривая запасов влаги в почве в течение вегетационного периода постоянно шла вниз и минимального значения достигла к уборке. Запасы влаги в этот период в метровом слое были равны 152,4 мм. За счет проведения вегетационных поливов на орошаемых вариантах уровень влажности держится на более высоком уровне, чем без орошения.

Под влиянием орошения на начальном этапе происходит увеличение общей численности микроорганизмов, активно ведущих минерализацию органического азота и углеродосодержащих веществ под кукурузой. Миграция с током оросительных вод минеральных и органических соединений обуславливает перераспределение бактериального населения: в нижних горизонтах увеличивается численность микроорганизмов, однако коэффициент минерализации возрастает только в верхних горизонтах. Внесение минеральных удобрений без полива увеличивает численность микроорганизмов в 1,5-2,0 раза, особенно в нижних горизонтах. Внесение удобрений на фоне полива  двумя нормами еще более увеличивает численность микроорганизмов и повышает коэффициент минерализации. Внесение минеральных удобрений в чистом виде под кукурузу повышает численность микроорганизмов на КАА, как без орошения, так и при орошении. На фоне внесения торфа минеральные удобрения повышают численность этой группы только на поливных делянках. Четко проявилось орошение на численности целлюлозоразрушающих микроорганизмов, повышая их численность,  как с удобрениями, так и без удобрений.

Полученный массив сопряженных данных был обработан информационно-логическим анализом на ЭВМ [8]. Были рассчитаны степени связи между численностью основных групп микроорганизмов и почвенными факторами, которые определялись  величиной общей информативностью каналов связи (Т) и коэффициентом эффективности канала связи (К). По силе влияния элементов питания и некоторых свойств почвы на отдельные группы микроорганизмов их можно поставить в следующие ряды. Для микроорганизмов на МПА: влажность, калий по Чирикову, нитратный азот, азот обменного аммония, уровень ОВП, фосфор по Францессону, реакция среды, фосфор по Чирикову (табл. 1).

Для микроорганизмов на КАА: влажность, фосфор по Чирикову, азот обменного аммония, фосфор по Францессону, калий по Чирикову, реакция среды, нитратный азот, уровень ОВП (см. табл. 1).

Для грибов на среде Чапека: влажность, азот обменного аммония, калий по Чирикову, нитратный азот, фосфор по Франценссону, реакция среды, уровень ОВП, фосфор по Чирикову (табл. 1).

Как видно из рядов распределения, более всего на изучаемые группы микроорганизмов влияет влажность почвы. На общее количество спорообразующих форм бактерий и грибов значительное воздействие оказывает содержание обменного калия и обоих форм азота. Для развития актиномицетов и бактерий, использующих  минеральные формы азота, более существенным является содержание в почве фосфора и аммонийного азота (табл. 1).

Были рассчитаны специфические состояния численности основных групп микроорганизмов в зависимости от состояния различных факторов.

В результате исследований была выявлена практическая линейная связь между влажностью почвы и численностью микроорганизмов, определяемых на МПА.

По данным литературных источников отмечается некоторое снижение общего числа основных групп микроорганизмов при снижении влажности, в частности, при сравнении орошаемых и неорошаемых вариантов. Между уровнем ОВП, рН и основными группами микроорганизмов отмечена криволинейная связь. Однако можно выделить максимумы численности микроорганизмов при определенных значениях изучаемого фактора.

Таблица 1

Общая информативность (Т, бит) и коэффициент эффективности канала связи (К)

 в слое почвы 0-20 см Чв

Факторы

микроорганизмы на МПА

микроорганизмы на КАА

грибы на среде Чапека

Т

К

Т

К

Т

К

Влажность, %

0,3683

0,1645

0,3239

0,1447

0,4085

0,1808

ОВП, мв

0,2633

0,1073

0,1580

0,0644

0,2332

0,0948

рН воды

0,1803

0,0721

0,2140

0,0855

0,2518

0,1000

N-NH4, мг/кг

0,2211

0,1119

0,2811

0,1423

0,3228

0,1707

Р2О5 по Францессону, мг/100г

0,2540

0,1031

0,3389

0,1376

0,2741

0,1126

Р2О5 по Чирикову, мг/100г

0,1628

0,0707

0,3280

0,1426

0,1585

0,0708

К2О по Чирикову, мг/100г

0,3463

0,1562

0,2674

0,1206

0,2566

0,1145

N-NO3 ,мг/кг

0,2763

0,1239

0,1688

0,0754

0,2481

0,1128

 

Между содержанием аммонийной и нитратной форм азота и численностью микроорганизмов на агаризованных средах отмечаются криволинейные обратные связи. Прямая связь обнаружена между N-NH4 и микроорганизмами на КАА.

Данные выводы могут косвенно подтвердить исследования по влиянию высоких доз азотных удобрений на численность микрофлоры. Установлено, что при внесении высоких доз азотных удобрений уменьшается общая численность микрофлоры, содержание азотобактера, микроорганизмов, разлагающих клетчатку, понижается общая биологическая активность. Однако количество грибов увеличивается пропорционально росту содержания в почве общих форм азота.

Зависимости численности основных групп микроорганизмов от содержания фосфора в почве менее выражены, чем от форм азота. В целом, влияние содержания фосфора на численность микроорганизмов аналогично подвижному азоту.

Содержание обменного калия в почве оказывает обратное действие на численность грибов, прямое – на актиномицеты и бактерии, использующие минеральные формы азота. Зависимость между содержанием обменного калия и общим количеством спорообразующих форм бактерий имеет криволинейный характер с относительным максимумом численности при содержании К2О равном 10-20 мг/100 г почвы.

Уборка кукурузы была проведена в первой декаде сентября в фазу молочно-восковой спелости початков. Наибольшая урожайность получена на варианте. Где поддерживался уровень влажности 75-80 % и внесении минеральных удобрений в норме N180P120K220  и составила 75,7 т/га. Несколько ниже урожайность оказалась на других орошаемых вариантах. На вариантах, где вносился торф, произошло снижение урожайности по сравнению с контролем. На всех орошаемых вариантах наибольшие прибавки получены от поливов, что подтверждает высокую отзывчивость кукурузы на орошение. Максимальная прибавка  к контролю получена на варианте с 75-80 % НВ + N180P120K220 56,9 т/га, в том числе на долю поливов приходится 55,5 т/га, что в 3 раза выше прибавки от удобрений (табл. 2).

Таблица 2

Урожайность кукурузы на силос и прибавка от различных факторов, т/га

 

Варианты

опыта

Урожайность, т/га

Прибавка урожая, т/га

к контролю

от удобрений

от поливов

без орошения

18,8

 

 

 

без орошения + торф 200 т/га

14,7

 

 

 

без орошения + торф +NPK

17,4

 

 

 

без орошения +N180P120K220

20,2

1,4

1,4

 

65-75 % НВ + без удобрений

57,5

38,7

-

38,7

65-75 % НВ + торф 200 т/га

55,2

36,4

-

40,5

65-75 % НВ+

торф+ NPK

66,5

47,7

9,0

49,1

65-75 % НВ + NPK

71,1

52,3

13,6

50,9

75-80 % + без удобрений

58,6

39,8

-

39,8

НСР05 = 6,3 т/га;  НСР05 по удобрениям = 3,5 т/га;  НСР05 по орошению = 2,8 т/га.

 

Поливы и удобрения не снизили кормовых достоинств кукурузного силоса по содержанию питательных веществ, а содержание нитратов при орошении значительно снижалось.

Таким образом: 1. Орошение и удобрение – высокоэффективные приемы при выращивании кукурузы на силос. Совместное действие их повышает выход с 1 га кормовых единиц в 3-4 раза. Лучшие показатели достигнуты в варианте с увлажнением 75-80 % НВ с внесением полной дозы минеральных удобрений N180P120K220

2. Расчет на ЭВМ показал высокую связь между численностью основных групп микроорганизмов и содержанием элементов питания. На микроорганизмы, растущих на МПА, КАА, грибы и целлюлозоразрушающие сильное влияние оказывает влажность почвы, затем элементы питания.

3. Наибольший условный чистый доход был получен на варианте с орошением при 75-80% НВ. Несколько ниже чистый доход был на варианте с орошением при 65-70 % НВ.

 

Библиографический список

 

1.        Аникст Д.М. О географии действия минеральных удобрений на урожай яровой пшеницы. //Агрохимия. 1969. № 10.

2.        Антонова О.И., Бурлакова Л.М., Нестеров В.В., Островлянчик М.Ф.  Применение удобрений в Алтайском крае. - Барнаул, 1986.

3.        Власюк Л.А.  Влияние  условий  питания  и  орошения на урожай и качество кукурузы. – Киев, 1973.

4.        Володарский Н.И. Биологические основы возделывания кукурузы. – М.: Колос, 1975.

5.        Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. – М.: Колос, 1968, 395 с.

6.        Ефимов И.Т. Орошаемая кукуруза. – М.: Колос, 1974.

7.        Мишустин Е.Н. Удобрение и почвенно-микробиологические процессы. В. кн. «Агрономическая микробиология». – Л.: Колос, 1976. С. 191-203.

8.        Шалагинова Л.И., Морковкин Г.Г., Легостаева А.Г. Влияние некоторых свойств почвы на численность микроорганизмов в черноземе выщелоченном. /В кн. « Плодородие почв и проблемы орошаемого земледелия». – Барнаул, 1989. С. 78-84.