Эколого-агрохимические основы применения удобрений на черноземах Предкавказья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.04, доктор сельскохозяйственных наук в форме науч. докл. Шомахов, Юрий Аслангериевич

• Шомахов, Юрий Аслангериевич
• доктор сельскохозяйственных наук в форме науч. докл.
• 1998

Оглавление диссертации доктор сельскохозяйственных наук в форме науч. докл. Шомахов, Юрий Аслангериевич

Актуальность проблемы. На определенном этапе развития почвенно-агрохимической науки допускалось, что обладающие высоким естественным плодородием черноземы в гораздо меньшей степени, чем другие типы почв, нуждаются в удобрении. Однако, последующие исследования, проведенные в краткосрочных и многолетних полевых опытах на черноземах различных регионов России, показали, что возможности этих почв обеспечивать растения элементами минерального питания далеко не безграничны. Длительное сельскохозяйственное использование черноземов при недостаточном уровне применения органических и минеральных удобрений и дефицитном балансе питательных веществ в агроценозах привело к их истощению, потерям до 2530% гумуса - основного показателя плодородия (Щербаков с соавт., 1983, Рудай, 1985, Акулов, 1994, Коробской, 1995). Проблема плодородия черноземных почв, которые В.В.Докучаев считал основой благополучия России, особенно обострилась в последние годы в связи с резким снижением производства и применения в стране минеральных удобрений (Минеев, 1997).

В этих условиях приобретают особую актуальность исследования эффективности удобрений, проводимые в многолетних стационарных полевых опытах, в которых, наряду с оценкой изменений почвенного плодородия и уровня продуктивности культур севооборотов, изучается и экологическая сторона проблемы, проявление нежелательных последствий антропогенного воздействия на природную среду с учетом региональных особенностей Центрального Предкавказья.

Цель и задачи исследований. Исходя из вышеизложенного, целью данных исследований является изучение закономерностей эффективности длительного внесения органических и минеральных удобрений в севооборотах на основных япах почв Центрального Предкавказья, выявление направленности и количественных параметров изменения плодородия карбонатных и ".¿¿щелоченных черноземов, экологическая и энергетическая оценка ."•оименяемых средств химизации земледелия

Программой исследований предусматривается решение следующих задач:

- изучить влияние возрастающих доз минеральных удобрений на корневое питание, продуктивность и качественные показатели культур полевых севооборотов, а также естественных лугов и пастбищ;

- разработать количественные показатели почвенной и растительной диагностики для оптимизации азотного и фосфорного питания полевых культур;

- выявить интенсивность круговорота углерода и элементов минерального питания растений на фоне систематического внесения навоза и минеральных удобрений;

- установить степень загрязненности почвы и растений некоторыми тяжелыми металлами в условиях длительного внесения удобрений в агроценозах;

- обосновать экологически сбалансированные элементы почвозащитной технологии возделывания пропашных культур;

- дать эколого-энергетическую оценку применяемым системам удобрения в севооборотах.

Исследования велись в длительных (9 опытолет в звене севооборота и 5-6-летних) стационарных полевых опытах на карбонатном черноземе в звене севооборота кукуруза-горох-озимая пшеница, в соответствии с Координационным планом Геосети ВИУА по проблеме:

0.51.1. "Разработать и внедрить эффективные методы воспроизводства почвенного плодородия, комплексного использования земельных ресурсов и рационального применения удобрений", где решались следующие задания: 03.01.Н1. "Установить географические закономерности возрастающих доз удобрений в севооборотах на урожай сельскохозяйственных культур"; 03.01.Н2. "Разработать научно-методические основы сохранения и повышения плодородия почв путем систематического применения удобрений"; 03.01.НЗ. "Разработать высокоэффективные приемы использования удобрений на орошаемых землях".

По Северо-Кавказскому научно-исследовательскому институту горного и предгорного сельского хозяйства (НПО "Горное") работа проходила по разделам:

05.01.01, 03.01.Н1. - "Установить географические закономерности действия возрастающих доз удобрений в севооборотах на урожай сельскохозяйственных культур с учетом почвенных и других факторов";

01.01.1 "Изучить в многофакторных долголетних опытах влияние разных систем удобрений и других технологических приемов на предотвращение процессов эрозии почв, воспроизводство плодородия эродированных земель"; 01.03. "Разработать научные основы высокоэффективного экологически безопасного применения агрохимических средств в агроландшафтных системах земледелия горных и предгорных зон Северного Кавказа с целью воспроизводства почвенного плодородия и повышения продуктивности севооборотов".

Научная новизна. Впервые для природных условий Центрального Предкавказья разработаны научные основы высокоэффективной и экологически и энергетически сбалансированной системы внесения удобрений в севооборотах интенсивного типа, обеспечивающей формирование продуктивности полевых культур планируемого уровня и хорошего качества, высокую энергетическую эффективность, воспроизводство почвенного плодородия и исключающей проявление отрицательных последствий на природную среду.

Предложены количественные показатели почвенной и растительной диагностики корневого питания полевых культур и способы его оптимизации. Определены уровни систематического внесения органических и минеральных удобрений в севообороте, обеспечивающие поддержание уравновешенного баланса углерода и элементов минерального питания при формировании высокой продуктивности сельскохозяйственных культур. Установлены закономерности накопления некоторых тяжелых металлов в почве и растительной продукции в условиях длительного внесения удобрений на черноземах Центрального Предкавказья.

Основные положения диссертации . выносимые на защиту.

1) Наиболее полную информацию об уровне минерального питания и потребности растений в удобрениях, характеризующую сущность процессов и явлений, протекающих в природной обстановке, обеспечивает проведение исследований в многолетних стационарных полевых опытах в сочетании с методами почвенной и растительной диагностики.

2) При обосновании оптимального уровня внесения удобрений в севообороте следует исходить не только из результатов воздействия их на корневое питание растений, продуктивность и качественные показатели урожая, но и сведений о степени сбалансированности складывающегося круговорота биофильных элементов, определяющего тенденции изменений почвенного плодородия. Именно с этих позиций разработана система применения удобрений на планируемый урожай культур, выращиваемых в условиях Центрального Предкавказья. 3) Комплексное решение проблемы оптимизации минерального питания растений и воспроизводства плодородия почв предполагает необходимость совершенствования знаний об агроэкологических аспектах химизации земледелия. Важной стороной этой проблемы является изучений закономерностей поведения тяжелых металлов в почве и растениях.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Результаты исследований использованы при подготовке издания "Система ведения сельского хозяйства в Северной Осетии", вышедшего в 1986 году, рекомендаций по системам внесения удобрений в севообороте (1986 год) и по почвозащитной бороздковой безгербицидной технологии возделывания кукурузы (1989 год), по воспроизводству запасов гумуса в почвах (1991 год). Научные разработки по применению удобрений внедрены в хозяйствах ряда районов Кабардино-Балкарии и Северной Осетии и используются аграрными ведомствами этих республик при распределении фондов удобрений. Материалы диссертации включены в программу обучения студентов на кафедрах агрохимии Кабардино-Балкарской сельскохозяйственной академии и Горского госуниверситета.

За разработку и внедрение результатов исследований в сельскохозяйственное производство автору присвоено звание "Заслуженный работник сельского хозяйства Российской Федерации", он награжден орденами Ленина, Трудового Красного Знамени, Знак Почета.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на всесоюзных совещаниях по итогам работы Географической сети опытов с удобрениями (Пенза, 1982; Горький, 1984), выездном заседании секции агрохимии ВРО ВАСХНИЛ (Махачкала, 1985), Всесоюзном совещании "Принципы и методы экологического контроля за элементным составом растения и состояния почвенного покрова" (Москва, 1991), 1-ом съезде

Международной Ассоциации агрохимиков и агроэкологов "О состоянии развития исследований по экологическим проблемам агрохимии" (Москва, 1992), И-ом форуме почвоведов России (Пущино, 1993), научно-производственных конференциях Горского государственного аграрного университета (Владикавказ, 1993-1996), Всероссийском совещании (Новочеркасск, 1993), Всероссийской конференции, посвященной памяти А.В.Петербургского (Пущино, 1991), ученых советах Северо-Кавказского научно-исследовательского института горного и предгорного сельского хозяйства(1981-1996), II съезде общества почвоведов (Санкт-Петербург, 1996).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 42 работы, в том числе 5 монографий. Монография "Эколого-агрохимические основы применения удобрений на черноземе", вышедшая в издательстве Московского Университета в 1998 году, наиболее полно отражает содержание диссертационной работы. Автор выражает признательность академику РАСХН В.Г.Минееву, академику РАСХН Д.А.Коренькову и академику РАСХН В.ФЛадонину за постоянное внимание и полезные методические советы при выполнении исследований.

Условия и методика исследований. Исследования проводились в 1981 -1996 гг. в Северо-Осетинском научно-исследовательском институте горного и предгорного сельского хозяйства, племсовхозе "Александровский" Кабардино-Балкарской республики, ОПХ "Альпийское" Республики Северная Осетия -Алания, в основных природных зонах Центрального Предкавказья.

Предкавказье расположено в равнинной, предгорной и горной части Северного Кавказа и отличается разнообразием почвенно-климатических условий в соответствии с вертикальной зональностью.

Научные исследования проводились на трех основных типах почв: в степной зоне на карбонатных черноземах, в лесостепной - на выщелоченных черноземах и горной - на лугово-степных почвах. Степная зона характеризуется неустойчивым увлажнением (425-550 мм осадков в год), лесостепная -достаточным (550-650 мм), горная - недостаточным (300-405мм). В годы проведения исследований метеорологические условия отличались разнообразием, отклонялись от средних многолетних показателей, но в основном были типичными для каждой зоны.

Карбонатные черноземы имеют нейтральную и слабощелочную реакцию почвенной среды (рН 7,0-7,3), относительно малую гумусированность горизонта А (4-6%) при большой мощности гумусовых горизонтов (100 см и более), хорошо выраженную ореховато-комковатую структуру, сильную рыхлость и высокую пористость. Механический состав - тяжелосуглинистый При высоких валовых запасах элементов минерального питания N - 0,25 - 0,30; Р2О5 - 0,28 -0,30; КгО - 1,9 - 1,24 %, бедны подвижными формами % лепсогидролизуемого азота - 54 мг/кг, подвижного фосфора - 8-10 мг/кг по Мачигину, обменного калия содержится 260-300 мг/кг почвы.

Выщелоченные черноземы подстилаются галечником на 10-80 см, имеют слабокислую реакцию почвы (рН 4,9-6,0), в верхнем слое (0-20 см) содержат гумуса 4,5-6,0%, богаты валовыми запасами азота - 0,25-0,40%, фосфора -0,190,26%, калия 1,6-2,1%; растениям доступна значительная часть этих питательных веществ (азот лепсогидролизуемый 100 мг/кг, подвижный фосфор - 50-140 мг/кг, калий обменный - 150-160мг/кг почвы). Горные лугово-степные почвы имеют нейтральную или слабощелочную реакцию почвенной среды (рН 7,0-7,6), в верхнем слое (0-10 см) почвы содержат гумуса 10-12%, общего азота 0,25-0,56%, среднеобеспечены легкогидролизуемым азотом - 65-100 мг/кг, очень бедны подвижным фосфором - 13,7-16,4 мг/кг и богаты обменным калием - 272-427 мг/кг почвы. По механическому составу тяжелосуглинистые, иловато-пылеватые.

Длительные полевые опыты были заложены в племсовхозе

Александровский" Майского района КБР, на стационарном опытном участке

ОПХ "Михайловское" и ОПХ "Альпийское" Пригородного района РСО-А, в соответствующих природных зонах. В каждой зоне (степной и лесостепной) пре ¿трале***, и опыты проводили в 5-польных севооборотах с чередованием культурно времени. В схему севооборотов были включены ведущие культуры каждой зоны, в том числе озимая пшеница, кукуруза на зерно и силос, горох, картофель. Схемы опытов и чередование культур представлены в таблицах 1-3. В горной зоне опыты проводились на естественных сенокосах и пастбищах с бобово-злаково-разнотравными и злаково-бобово-разнотравными травостоями.

Удобрения вносили дробно: осенью под зяблевую вспашку - навоз, РК-удобрения, под озимую пшеницу - и часть К; под яровые N вносили весной под предпосевную культивацию. При посеве всех культур использовали двойной

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ БИБЛИОТЕКА гранулированный суперфосфат из расчета Рю. При подкормке использовали азотные удобрения и фосфорно-калийные под горох и многолетние травы. В опытах применяли аммииачную селитру, двойной гранулированный суперфосфат и калийную соль.

В степной зоне опыты проводили при орошении дождеванием, в лесостепной и горной - в богарных условиях.

Площадь учетной делянки 100 м2 на карбонатном и выщелоченном черноземе и 15м2 на горных лугово-степных почвах. Повторность в опытах 4-х и 6-кратная. Небольшие размеры делянок в опытах с травами выбраны для того, чтобы обеспечить размещение всех вариантов опыта в пределах однородной по растительности и крутизне склона территории . Такая площадь учета вполне достаточная для получения достоверных данных об изменении урожая естественного травостоя и агрохимических свойств почвы под влиянием удобрений (Т.А.Работнов, 1973).

Для изучения динамики плодородия почв по вариантам опытов отбирали почвенные образцы из генетических горизонтов до закладки опытов и после завершения ротации. В них определяли: валовое содержание азота и тяжелых металлов, гумус по Тюрину, сумму обменных оснований по Каппену-Гильговицу, рН, гидролитическую кислотность по Каппену, легко гидролизуемый азот по Тюрину-Кононовой, аммиачный азот по Грандваль-Ляжу, подвижный фосфор в карбонатном черноземе по Мачигину, в выщелоченном черноземе и горных луговых почвах по Труогу, обменный калий в карбонатном черноземе по Протасову, в выщелоченном черноземе и лугово-степных почвах по Бровкиной с последующим определением на пламенном фотометре.

По контрастным вариантам опытов рассчитывали баланс гумуса по методике Тюрина, модифицированной М.Т.Куприченковым и Ю.В.Копейкиным (1986).

По фазам вегетации отбирали растительные образцы, замеряли высоту, определяли сырую и сухую биомассу взвешиванием, площадь листьев методом высечек, химический состав растений в Кабардино-Балкарской и СевероОсетинской станциях химизации сельского хозяйства, лаборатории массовых анализов Северо-Кавказского НИИ горного и предгорного сельского хозяйства.

При уборке урожая с двух несмежных повторений опыта отбирали образцы основной и побочной продукции, в которых определяли химический состав, технологические и хлебопекарные свойства зерна озимой пшеницы в лабораториях КНИИСХ и хлебной инспекции КБР, содержание сырого протеина, жир - методом обезжиренного остатка экстрагированием в аппарате Сокслета, клетчатку методом Ганнеберга и Штомана, крахмал поляриметрическим методом по Эверсу, золу озолением в муфельной печи, каротин по Мурри.

Урожай учитывали методом сплошной уборки каждой делянки или пробного снопа. При этом учитывали урожай основной и побочной продукции, густоту стояния растений. Структуру урожая определяли по общепринятой методике.

Математическая обработка урожайных данных проведена методом дисперсионного анализа (Б.А.Доспехов, 1976) на ЭВМ ЕС-1020.

Таблица 1.

Схема ежегодного внесения удобрений в звене севооборота в степной зоне на карбонатном черноземе в течение 9 опытолет (1981-1990 гт) вариант: кукуруза горох озимая пшеница сумма удобрений в звене севооборота

1 контроль (б/у) - -

2 N60 Р90 К40 Р90К40 ^оРэоК«) N120 Р270 К

3 N90 Рад К40 Р90К40 №лР90К40 N,80 Р270 К

4 N120 Р90 К40 Р90К40 М120Р90К40 №40Р270К

5 N90 (PuoK.no)* - N90 N«0 Р270К

6 №о (Рзбо К160)* - N90 N180 РзбО К16О

7 навоз 40 т/га - фон - -

8 фон+МбоРад К.40 P90K4Ü Р90К40 Фoн+Nl20 Р270К

9 фон+ИэоРэо К40 Р90К40 Р90К40 фоН+М18« Р270К

10 фОН+МшРэО К.40 Р90К40 Р90К40 фoH+N240P270 К12О

11 фон+№о (Р270 К120 *- N90 ФОНЖ180Р270К

12 фон+Ыэо (РзбО К160' N90 ФОН+Н180Р360 К]

Примечание: * - (Р270 К120) и (Рз«о Kieo) - разовое внесение.

Урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность севооборота на карбонатном черноземе (среднее за 5 лет) варианта варианты опыта урожай и прибавка, ц/га среднегодовая продуктивность, ц/га з.е. прирост среднегодо вой продукт., ц/га з.е. соотношение № Р2О5: КзО в удобрении кукуруза на зерно горох оз.пшеница кукуруза на силос оз.пшеница

1 контроль (б/у) 68,3 * 21,1 32,3 364 31,0 42,9 -

2 N60 Рэо К40 10,3 2,1 16,4 86 10,0 53,6 10,7 1,5: 2,2:

3 N90 Р90 К40 23,5 5,5 27,3 194 27,0 66,2 23,3 2,2: 2,2:

4 N120 Р90 К40 20,2 5,2 16,4 171 20,0 61,1 18,2 3: 2,2:

5 N180 Р» К40 19,0 5,2 20,0 166 19,0 61,2 18,3 4,5:2,2:

6 N60 Рио Кбо 14,5 4,8 19,4 106 12,0 56,7 13,8 1:2:

7 №о Р120 Кбо 23,3 6,0 22,4 193 20,0 63,8 21,5 1,5 :2:

8 N120 Р120 К«) 21,7 5,4 14,7 157 18,0 60,2 17,3 2:2:

9 N180 Р120 К» 19,9 5,8 П,7 159 15,0 53,5 9,6 3 :2:

10 навоз + N90 Р90 Км 26,9 5,1 21,7 ' 245 27,0 69,4 26,5 2,2:2,2:

Р,% 2,32 1,22 1,72 3,27 1,

НСРо,95(ц/га) 5,86 3,0 5,12 24,8 4,

Урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность севооборота на выщелоченном черноземе (среднее за 5 лет) варианты урожай и прибавка, ц/га среднегодовая прирост соотношение варианта опыта кукуруза на силос оз.пшеница кукуруза на зерно картофель оз.пшеница продуктивность, ц/ra з.е. среднсгодо вой продукт., ц/ra з.е. N: Р205:К20 в удобрении

1 контроль (б/у) 275 ' 44,8 42,0 180 42,0 44,1 -

2 NKIPÜOIMO 93 0,5 10,7 96 2,0 55,4 11,3 1,5: 2,2:

3 N90 Р90 К40 202 14,4 28,5 108 5,0 64,9 20,8 2,2: 2,2:

4 N120 Р90 К40 162 1,4 26,0 92 1,0 59,7 15,6 3: 2,2:

5 NMO Р90 К« 148 2,1 26,4 117 2,0 61,0 16,9 4,5:2,2:

6 NÍO Р120 Keo 127 3,4 12,5 101 1,0 59,4 15,3 1:2:

7 N90 Рио Кбо 156 13,6 28,0 113 4,0 64,1 20,0 1,5 :2:!

8 N120 Р120 Кбо 144 4,4 29,0 120 2,5 62,1 18,0 2:2:

9 №so Рио К» 154 3,7 28,1 132 3,0 62,9 18,8 3:2:

10 навоз + N» Р90 Kio 183 16,9 29,0 127 11,0 68,0 23,9 2,2:2,2:

Р,% 6,3 4,7 2,4 3,5 4,

НСРо,95(ц/га) 47,7 8.61 5,82 23,6 7,

Баланс NPK в севооборотах и коэффициенты использования питательных веществ из удобрений (КИУ) рассчитаны разностным методом.

Кукурузу возделывали по бороздковой безгербицидной технологии, разработанной нами в Северо-Кавказском научно-исследовательском институте горного и предгорного сельского хозяйства (НПО "Горное"), все остальные культуры выращивали по общепринятым в регионе технологиям.

Поливные нормы рассчитывали, исходя из фактического запаса влаги в рассчетном слое почвы.

Сроки поливов устанавливали по мере приближения влажности почвы к ее заданному порогу, установленному условиями опыта (75 -80% предельной полевой влагоемкости). Количество поливов воды определяли с помощью трапецидального водослива Чиполетти.

Суммарное водопотребление рассчитывали по упрощенному уравнению водного баланса А.Н.Костякова (1951).

Влияние различных доз удобрений на урожай и качество культур севооборотов. Эффективное и экономное использование удобрений в условиях систематического и длительного применения в севооборотах - один из основных вопросов агрохимии. Как показали наши исследования, систематическое применение различных доз удобрений благоприятно сказывалось на всех показателях роста растений, причем ритм ростовых процессов не изменялся по сравнению с контролем (неудобренным вариантом), изменялись только, количественные параметры (высота растений, величина биомассы и т.д.). На карбонатном черноземе внесение удобрений позволило наиболее полно реализовать потенциальные возможности выращиваемых культур в формировании их продуктивности (табл.2). Среднегодовой прирост урожайности культур севооборота в 23,3 ц/га зерновых единиц обеспечивало ежегодное внесение минерального удобрения в дозе N90 Р90 К40, причем, увеличение дозы азота, фосфора и калия в составе удобрения соответственно до 120-180, 120 и 60 кг/га уже не давало эффекта, а применение N90 Р90 К40 на фоне 50 т/га навоза сопровождалось дальнейшим ростом урожая культур севооборота. Прибавка урожая на этом фоне составила 26,5 ц/га зерновых единиц.

В полевом опыте на выщелоченном черноземе среднегодовой прирост продуктивности севооборота в 20,0-20,8 ц/га зерновых единиц достигался при ежегодном внесении минеральных удобрений в дозах N90 Р90 К.40 и N90 Р120 Км (табл. 3). Сочетание навоза с минеральным удобрением (N90 Р90 К40) обеспечивало получение дополнительного положительного эффекта (прибавка урожая составила 23,9 ц/га з.е.) . Повышение уровня внесения минеральных удобрений сверх дозы N90 Р90 К40 уже не сопровождалось дальнейшим ростом продуктивности культур севооборота.

Обращает на себя внимание факт депрессирующего воздействия повышенного уровня обеспеченности фосфором на формирование продуктивности озимой пшеницы на карбонатном черноземе. При посеве этой культуры после гороха это выражалось в снижении урожая на фоне внесения 120 кг/га Р2О5 по сравнению с 90 кг/га на 4,9 ц/га, после кукурузы - на 7 ц/га. Аналогичное проявление эффекта "зафосфачивания" карбонатных черноземов наблюдалось в исследованиях Ю.К.Кудзина (1973), И.Я.Бунякина (1978), К.Л.Загорчи (1990) и связано с нарушением сбалансированности питания макро-и микроэлементами, в частности, цинком.

Эффективность применения удобрений на горных лугах и пастбищах. В результате внесения различных видов и сочетаний удобрений в первый год исследований не произошло изменений в флористическом составе травосмеси. Внедрение новых видов не установлено, не наблюдалось проявление новых доминантов (видов, с продуктивностью не менее 5% от общего урожая). Однако по годам происходили изменения в числе, составе и значимости преобладающих растений. Удобрения оказывали определенное влияние на ботанических состав травостоя.

На неудобренном варианте злаки в злаково-бобово-разнотравном травостое занимали 53%, навоз лишь незначительно повышал процент злаков (0,7%) и бобовых (1,6), доля разнотравья уменьшалась на 2,3%. Внесение азота в дозе 90 кг/га на фоне навоза способствовало увеличению доли злаков на 12,7 и бобовых на 8%, уменьшению разнотравья на 15,7%. Фосфор снижал долю злаков, но увеличивал долю бобовых и разнотравья. Калийные удобрения по сравнению с контролем существенного влияния на ботанический состав травостоя не оказывали. Применение азотного удобрения в сочетании с фосфором увеличивало долю злаков до 83,1% и снижало относительное количество бобовых и разнотравья до 10,9 и 6%. Фосфорно-калийные удобрения способствовали снижению доли злаков и увеличению доли бобовых растений и разнотравья. Полное минеральное удобрение, внесенное на фоне навоза (навоз + N90 Р90 К90) обеспечивало максимальное преобладание в травостое злаков с 53 до 90,4%, которые определяли значительное увеличение урожая и создавали более сомкнутые травостои. При этом проективное покрытие поверхности луга увеличивается с 54 до 86%, в результате чего снижается поверхностный сток и смыв почвы с 23,7 до 20 т/га.

Ежегодное внесение 270 кг/га №К на фоне навоза в дозе 10 т/га обеспечивало формирование устойчивой продуктивности злаково-бобово-разнотравного луга - 27,5 ц/га воздушно-сухого вещества и бобово-злаково-разнотравного - 34,0 ц/га.

Компоненты смешанного травостоя неодинаково использовали элементы минерального питания. На обоих типах луга реакция преобладающих групп бобовых и злаковых на удобрения была сходной. Различия выражались лишь в размерах увеличения урожая под влиянием различных видов удобрений и их сочетаний. Бобовые травы характеризуются большей способность мобилизировать фосфор и калий из почвы и удобрений, чем злаковые растения. Внесение азотных удобрений на бобово-злаково-разнотравном травостое было неэффективно. Более слабая отзывчивость бобово-злаково-разнотравного травостоя, чем злаково-бобово-разнотр явного на внесение азотного удобрения, по всей вероятности, обусловлена отрицательным его влиянием на активность симбиотической азотфиксации бобовыми травами. Достаточно эффективно реагировали бобовые на внесение Р90 и Р90К90.

Различной была реакция на внесение отдельных видов удобрений и в группе с преобладанием злаков. Особенно положительно реагировала злаковая группа растений на внесение азотных удобрений, которые обеспечивали более высокую прибавку урожая. На варианте с внесением полного минерального удобрения прибавка составила 18 ц/га при внесении N90- И,5, ИдоРэо - 12,5 ц/га. Поэтому при дефиците азотных удобрений в луговодстве целесообразно вносить их на травостои с преобладанием злаковых растений.

Для каждой природной зоны установлены эффективные варианты системы удобрения в севообороте: в степной зоне на карбонатном и в лесостепной на выщелоченном черноземах N90P90K40 и навоз 50 т/га + N90N90P90K.90; в горной на горных лугово-степных почвах навоз 10 т/га + N90 Р90 К.90

Химический состав и качество растениеводческой продукции в зависимости от различных систем удобрения. Наукой и практикой сельского хозяйства установлено, что рациональное применение удобрений изменяет не только общую массу урожая, но и его качество. Для решения этой проблемы необходимо целенаправленно влиять системой агротехнических мероприятий на химический состав растений, используя в нужном направлении климатические ресурсы и агротехнические возможности каждой зоны (А.Н.Павлов, 1965; И.М.Коданев, 1976; В.Г.Минеев, 1990).

Нашими исследованиями установлено, что применение минеральных систем удобрения на карбонатном черноземе оказывает значительное влияние на химический состав культур звена севооборота (табл.4). При увеличении дозы азота в сочетании с Р90 Квд содержание его в зерне кукурузы увеличивается на 0,14 0,20%. Возрастает и количество фосфора и калия в зерне кукурузы с увеличением дозы азота от 60 до 120 кг/га д.в.

В вариантах с минеральной системой, когда вносили повышенные дозы фосфора и калия в запас с ежегодным внесением азота по 90 кг/га, содержание питательных веществ в зерне культур звена севооборота в сравнении с вариантом N90 Р90 К90 оставалось практически без изменений.

При навозно-минеральных систем удобрения с повышением уровня удобренности культур севооборота содержание азота в зерне кукурузы, гороха и озимой пшеницы возрастает в среднем за две ротации соответственно на 0,150,24; 0,04-0,24 и 0,21-0,74%. Увеличивалось также содержание фосфора и калия и при разовом внесении (в запас) фосфорных и калийных удобрений.

Под действием различных доз удобрений изменялось и качество полученной продукции. Наиболее высокое (10,24%) содержание сырого протеина в зерне кукурузы обеспечивалось на варианте N120 Р90 К40. На фоне минерально-навозной системы удобрения формировалось зерно с более высоким содержанием сырого белка (10,16-11,47%). Процент крахмала в зерне практически мало изменялся, имея тенденцию к снижению. Весьма эффективным оказалось влияние различных удобрений на содержание жира. С увеличением уровня удобренности содержание жира в зерне кукурузы

Таблица 4.

Влияние различных систем удобрения на химический состав зерна культур звена севооборота (% - среднее за две ротации) варианта сумма NPK в звене севооборота кукуруза горох озимая пшеница

N Р2О5 КгО N РгОз КгО N Р2О5 КгО

1 контроль (б/у) 1,44 0,46 0,49 4,08 0,89 1,20 2,26 0,82 0,

2 N120 Р2У0 К120 1,58 0,48 0,50 4,19 0,95 1,24 2,55 0,89 0,

3 N:so Р270 К120 1,62 0,54 0,52 4,24 0,98 1,34 2,67 0,96 0,

4 N240 Р270 К120 1,64 0,55 0,52 4,23 0,98 1,29 2,69 0,92 0,

5 Nieo (Р270 К120) разов, под кукур. 1,60 0,54 0,50 4,22 0,98 1,29 2,71 0,90 0,

6 Nieo (РзбО Kim) -разов, под кукур. 1,61 0,54 0,50 4,22 0,97 1,30 2,82 0,92 0,

7 навоз 40 т/га - фон 1,59 0,55 0,53 4,12 0,96 1,27 2,87 0,87 0,

8 фон + N120 Р270 К120 1,62 0,64 0,54 4,24 0,98 1,37 2,98 0,90 0,

9 фон + Nl80 Р270 К12О 178 0,67 0,55 4,27 1,00 1,37 2,92 0,97 0,

10 фон +N240 Р270 К120 1,86 0,70 0,56 4,38 1,02 1,37 3,00 0,98 0,

11 фон +N180 (Р270 К120) разов, под кукур. 1,76 0,69 0,55 4,33 0,97 1,39 2,92 0,97 0,

12 фон +Nieo (Рзбо К160) -разов, под кукур. 1,78 0,70 0,56 4,30 0,98 1,39 2,90 0,97 0, увеличивалось. Навозно-минеральные системы удобрения по действию на содержание жира в зерне кукурузы превосходили минеральные на 0,4. Более высоким оно было на варианте с внесением N90 Р90 К40 на фоне навоза (3,63%).

Различные дозы удобрений оказывали определенное влияние на качество зерна гороха. Содержание сырого белка возрастало с 26,10 до 26,42 против 25,43% на контроле. На фоне навоза, внесенного под кукурузу, увеличивалась фиксация азота клубеньковыми бактериями, в результате чего сырой белок в зерне гороха возрастал до27%. Содержание жира в зерне гороха увеличивалось с 1,6 до 1,73% на вариантах с минеральной системой удобрений и с 1,76 до 1,82% с навозно-минеральной системой против 1,5% на контроле.

По содержанию сырого белка зерно озимой пшеницы на всех вариантах с внесением удобрений (14,36-16,10%) отвечает требованиям, предъявляемым к сильным пшеницам. На вариантах с минеральной системой удобрения между содержанием сырого белка и клейковины наблюдается прямая зависимость, а соотношение белок : клейковина составляет 1:2.'

Минеральная система удобрений имела некоторое преимущество перед навозно-минеральной. Исследования, проведенные на разных типах почв, показали, что длительное применение удобрений оказывало заметное влияние на качество урожая всех возделываемых культур. В зерне пшеницы на контроле накапливается азота больше на карбонатном черноземе, а содержание фосфора -выше на выщелоченном черноземе. Содержание калия практически одинаково на всех изучаемых типах почв (табл.5).

Зерно, сформировавшееся без удобрений на карбонатном черноземе, выделяется большими: натурой зерна, содержанием сырого белка, сырой клейковины, стекловидностыо, что характеризует более высокий уровень его естественного плодородия по сравнению с другими почвами.

На вариантах с внесением удобрений на всех почвах наблюдалась тенденция повышения в зерне азота, фосфора и калия, содержания сырого белка, массы 1000 зерен. При этом отмечалось увеличение этих показателей с повышением уровня удобренности.

Аналогичные результаты исследований получены и по кукурузе. Сравнивая неудобренные варианты по изучаемым типам почв, можно отметить, что в зональном аспекте имеются различия в химическом составе зерна: на выщелоченном черноземе в зерне кукурузы больше азота, фосфора и кальция,

Таблица 5. варианта варианты опыта N Р2О5 КгО масса 1000 зерен,г натура зерна, г/л сырой белок сырая клейковина стекловидность стеклов идные частично стекловидные муч-нист ые обща я стекл овид ность карбонатный чернозем

1 контроль (б/у) 2,37 0,82 0,53 41,7 822 12,59 28,2 44,4 24,0 29,0 57,

2 Nio Р90 К40 2,52 0,89 0,56 44,0 842 14,36 28,8 42,0 30,0 24,0 57,

3 N90 Р90 К40 2,63 0,92 0,57 45,4 827 14,99 30,8 50,0 33,0 24,0 66,

4 N120 Р90 К40 2,65 0,90 0,58 45,3 796 14,89 30,8 46,0 31,0 24,0 61,

5 Niso Р90 К40 2,65 0,90 0,57 45,1 809 15,12 30,6 48,0 36,0 15,0 66,

6 N® Р120 Kio 2,59 0,89 0,59 44,6 828 14,84 30,0 52,0 39,0 11,0 71,

7 N90 Pl20 КбО 2,64 0,90 0,59 44,6 848 15,0 31,23 48,0 39,0 14,0 67,

8 N120 Pl20 КбО 2,66 0,90 0,58 44,7 793 15,32 32,42 53,0 32,0 12,0 69,

9 Nj80 Pl20 КбО 2,68 0,92 0,59 44,9 792 15,29 , 32,15 54,0 30,0 18,0 69,

10 навоз + N90 Р90 К40 2,57 0,87 0,57 45,5 829 15,07 30,17 50,0 34,0 16,0 67,

Продолжение таблицы 5.

1 2 3 4 5 6 8 ; 9 10 « выщелоченный чернозем

1 контроль (б/у) 2,35 0,89 0,51 39,8 805 12,5 27,2 43,8 28,2 29,2 57,

2 N60 Рэд К40 2,53 0,91 0,49 40,3 823 13,1 27,6 44,0 32,6 23,4 60,

3 2,58 0,96 0,50 39,0 825 14,3 28,7 47,0 29,9 23,1 61,

4 N120 Р90 К40 2,70 0,97 0,56 38,3 816 14,9 29,2 49,1 34,3 16,6 66,

5 №во Р90 К40 2,72 0,94 0,49 39,9 807 14,9 29,7 46,0 40,0 14,0 66,

6 N«0 Р120 К® 2,56 0,96 0,56 38,0 822 13,0 28,0 46,7 32,9 20,4 63,

7 N90 Р120 к« 2,60 0,95 0,55 40,4 825 15,0 32,0 48,2 34,6 17,2 65,

8 N120 Р120 КбО 2,72 0,97 0,57 39,0 801 15,3 32,0 51,0 40,4 8,9 71,

9 N180 Р120 КбО 2,76 0,93 0,56 39,2 803 15,7 - 32,4 47,9 31,9 20,2 63,

10 навоз + N90 Р90 К40 2,56 0,90 0,55 40,3 803 15,0 30,0 47,4 35,6 18, на карбонатном черноземе - больше жира, меньше золы, остальные показатели практически одинаковы (табл.6)

Применение удобрений в севообороте в лесостепной зоне способствовало повышению в клубнях картофеля содержания азота, фосфора, калия, протеина, нитратов, витамина С (табл. 7).

Несмотря на увеличение концентрации нитратов в клубнях картофеля на фоне внесения максимальной дозы азота до 68,4 мг/кг, она все же была ниже ПДК, равной 80 мг/кг.

Исследования показали, что внесение фосфора и полного минерального удобрения на бобово-злаково-тазнотравном травостое обеспечивало повышение сбора кормовых единиц на 17%, сырого протеина - на 19-28%. На злаково-бобово-разнотравном травостое при внесении азотного удобрения на фоне навоза выход кормовых единиц на 1 кг корма составлял 0,26 кг, переваримого протеина 24 г, на контроле соответственно - 0,22 кг и 20 г.

Почвенная и растительная диагностика потребности растений в удобрениях.

Для диагностики потребности сельскохозяйственных культур в удобрениях мы использовали упрощенный метод расчета ориентировочных доз удобрений (УМРОДУ) и метод доведения до оптимума (МДО), предложенные Н.К.Болдыревым и Е.А.Зверевой (1986). Применение этих методов для расчета доз азотных удобрений, обеспечивающих формирование урожаев зерна озимой пшеницы в 55-60 ц/га и кукурузы - 92-95 ц/га, показало, что установленные таким образом величины дозировок были на 6-20 кг/га ниже, чем полученные в полевых опытах.

Определены показатели оптимального содержания подвижных фосфатов в почве по Мачигину, обеспечивающие формирование максимальной продуктивности растений в полевых опытах на карбонатном черноземе. Для кукурузы, гороха и озимой пшеницы в слое 0-20 см оптимум составил 32-35 мг/кг почвы, в слое 0-40 см - 27-28 мг/кг. Расчеты оптимальных доз фосфорного удобрения под эти культуры показали, что получаемые с помощью изучаемых методов результаты дают хорошую сходимость с данными полевых опытов. Величина их была на 10% ниже, чем в полевых опытах.

Таблица 6.

Влияние систем удобрения на химический состав и качество кукурузы, % на воздушно-сухое вещество (среднее за 3-4 года) варианта варианты опыта N Р2О5 к2о Са (Телек » жир кпетгогтко! зола крахмал карбонатный чернозем

1 контроль (б/у) 1,44 0,47 0,37 0,07 9,0 3,2 3,7 1,14 74,

2 N«1Р90 К40 1,56 0,65 0,47 0,08 9,76 3,24 3,2 1,09 74,

3 N90 Р90 К40 1,61 0,67 0,49 0,08 10,0 3,31 3,9 1,16 74,

4 Иш Рю К40 1,64 0,64 0,50 0,07 10,12 3,26 3,8 1,07 73,

5 N180 Р

6 N60 Р120 Кю 1,60 0,68 0,54 0,07 9,87 3,32 3,1 1,12 74,

7 N90 Р120 К» 1,62 0,69 0,52 0,09 10,12 3,4 3,2 1,11 74,

8 N120 Рхго К«о 1,70 0,70 0,52 0,08 10,06 3,57 3,0 1,18 74,

9 N180 Р120 К® 1,76 0,68 0,55 0,11 10,22 3,59 3,6 1,19 74,

10 навоз + N90 Р90 Кю 1,62 0,70 0,52 0,12 10,92 3,62 3,2 1,19 73,

Продолжение таблицы 6. выщелоченный чернозем

1 контроль (б/у) 1,56 0,59 0,39 0,1 9,12 3,4 3,6 1,1 72,

2 N60P90K40 1,64 0,72 0,49 0,11 9,93 3,0 3,1 1,4 67,

3 N90 Р90 К40 1,69 0,75 0,48 0,11 10,12 3,26 3,8 1,13 64,

4 N120 Peo К40 1,72 0,71 0,5 0,12 10,22 3,2 3,8 1,4 63,

5 N180 Р90 К40 1,82 0,72 0,51 0,12 10,4 3,2 3,9 1,6 62, б N«j Р120 К® 1,63 0,76 0,54 0,11 9,87 3,14 3,9 1,3 71,

7 N90 Pl20 КбО 1,70 0,75 0,52 0,11 10,24 3,1 3,1 1,3 63,

8 N120 Pl2Û КбО 1,78 0,78 0,52 0,12 10,53 3,2 3,8 1,1 62,

9 Niso Р120 KÓO 1,83 0,74 0,53 0,12 10,5 3,2 3,7 1,1 60,

10 навоз + N90 Р90 К40 1,65 0,73 0,5 0,11 10,5 3,17 3,7 1,2 59,

Проведены также расчеты доз фосфорных удобрений по методу растительной диагностики, разработанному Н.К.Болдыревым (1972). Установлено, что на основе этого метода можно прогнозировать потребность в удобрениях последующих культур севооборота, получая результаты, близкие тем, которые достигаются с использованием почвенной диагностики.

Таблица 7.

Влияние различных систем удобрения в севообороте на химический состав и качество клубней картофеля , % (средн. за три года, выщелоченный чернозем) ш варианты опыта N PiO К2О сух. вещество протеин крахмал витамин С, мг/% нитраты, мг/кг

1 контроль (б/у) 1,32 0,76 2,07 19,2 8,2 14,7 6,7 42,

2 Neo Р90 К40 1,39 0,82 2,1 18,8 8,7 14,8 8,9 46,

3 N90 Р90 К40 1,47 0,82 2,28 18,4 9,8 13,5 10,4 50,

4 N120 Р90 BUo 1,56 0,78 2,31 17,9 10,3 13,3 12,4 63,

5 N180 Р90 К40 1,55 0,79 2,4 17,3 11,0 13,7 13,7 56,

6 Neo Р120 КбО 1,42 0,77 2,55 18,5 9,0 13,0 9,9 50,

7 N90 Р120 КбО 1,52 0,89 2,84 18,1 9,9 13,2 10,9 54,

8 N120 Р120 КбО 1,64 0,89 2,87 18,0 10,7 13,0 12,9 57,

9 N180 Р120 КбО 1,67 0,85 2,86 17,3 11,2 13,0 13,4 68,

10 навоз + N90 Р90 Кдо 1,54 0,85 2,42 17,3 10,0 13,4 11,8 58,

Диагностика минерального питания кукурузы и озимой пшеницы на карбонатных черноземах по химическому составу растений в течение вегетации показала, что в этих условиях растения достаточно хорошо обеспечены азотом и испытывают сильный дефицит фосфора. Так, при оптимуме для кукурузы в фазу цветения султанов, равном 1,3-1,7% азота и 0,6-0,8% Р2О5 контрольные растения в наших исследованиях содержали 1,8-1,9% азота и 0,25-0,27% фосфора. Содержание фосфора в тканях растений озимой пшеницы, выращиваемой на карбонатном неудобренном черноземе, в фазу кущения не превышало 0,540,55%, в фазу трубкования - 0,44-0,45% и во время колошения - 0,35-0,36%. В то время как оптимальный уровень фосфора в эти фазы соответственно составлял 0,90-1,26,0,70-1,03 и 0,51-0,78% (Церлинг, 1990).

Баланс гумуса и питательных веществ в агроценозах при различном уровне внесения удобрений.

В многолетних стационарных полевых опытах было прослежено за балансом гумуса, складывающемся на фоне систематического применения минеральных и органических удобрений в севообороте. Приходную статью баланса гумуса оценивали по среднегодовому поступлению в почву послеуборочных растительных остатков и органического вещества навоза, о расходе гумуса судили по изменению его содержания в пахотном слое почвы за изучаемый период (три ротации севооборота). Результаты проведенных исследований показали, что применение минеральных удобрений в сочетании с навозом на выщелоченном черноземе является действенным способом управления гумусовым состоянием этой почвы, обеспечивая к концу третьей ротации севооборота уравновешенный баланс гумуса. Роль удобрений в компенсации потерь гумуса на карбонатном черноземе оказалась менее значимой. Совместное внесение навоза и минеральных удобрений хотя и оказывало ощутимое влияние на снижение дефицита почвенного органического вещества, однако не полностью компенсировало размеры его минерализации. Баланс гумуса в этих условиях складывался с дефицитом в 0,09 т/га.

Как известно, карбонатным черноземам свойственна более высокая минерализационная способность (Загорча, 1990). Очевидно, масштабы новообразования гумусовых веществ на фоне внесения в почву навоза и значительном поступлении в нее послеуборочных растительных остатков в посевах, получивших полное минеральное удобрение, были недостаточными, чтобы восполнить размеры минерализации гумуса.

В исследованиях, проведенных на карбонатных черноземах был также рассчитан баланс азота, складывающийся при внесении минеральных удобрений и навоза в звене севооборота кукуруза, горох, озимая пшеница. В приходной статье баланса, наряду с количеством азота, внесенного с удобрениями, были учтены следующие статьи поступления его в почву : за счет симбиотической азотфиксации посевами гороха (50% от выноса надземной биомассой, Азаров,

1995); за счет несимбиотической азотфиксации (10 кг/га на безнавозном фоне, 15 кг/га на фоне навоза, Загорча, 1990); выпадения с осадками (7 кг/га, Шарифуллин, 1981); внесения с семенами (4 кг/га). В расходную статью баланса, кроме выноса азота урожаями, включены также его потери вследствие денитрификации и выщелачивания (15% от внесенного с удобрениями).

Расчеты показали, что при выращивании изучаемых культур на карбонатных черноземах без внесения удобрений складывается высокий отрицательный баланс этого элемента питания, равный 107 кг/га в год. Поступление в почву азота за счет азотфиксации, при выпадении с атмосферными осадками и с семенами возмещало его расход лишь на 33%. Внесение возрастающих доз азотных удобрений снижало дефицит азота максимум до 26 кг/га при интенсивности баланса 82%. И только на фоне навоза внесение 60-120 кг/га азота с минеральными удобрениями обеспечивало достижение положительного баланса этого элемента в агроценозах, равного + 12.+37 кг/га с интенсивностью баланса 118-124%.

При выращивании на карбонатных черноземах кукурузы, гороха и озимой пшеницы без удобрений складывался отрицательный баланс фосфора, равный -43 кг/га Р2О5. Применение навоза снижало его дефицит до -25 кг/га. Внесение 90 кг/га Р2О5 в составе полного минерального удобрения обеспечивало достижение положительного баланса фосфора в пределах +31.+38 кг/га, а на фоне навоза - в пределах +47.+56 кг/га. Неиспользованное растениями количество фосфора удобрения пополняло запасы в почве подвижных фосфатов.

В звене севооборота кукуруза, горох, озимая пшеница проанализирован также складывающийся баланс калия. Расчеты показали, что внесение калия в почву с минеральными удобрениями на безнавозном фоне - на 30-40%, а при сочетании навоза с минеральными удобрениями - на 82-97% компенсировало потребление калия посевами выращиваемых культур. Выявленный дефицит калия не оказался фактором, ограничивающим формирование высоких урожаев культур севооборота, что свидетельствует о способности карбонатных черноземов обеспечивать достаточный уровень калийного питания растений без ущерба для плодородия почв. Полученные в этом отношении данные хорошо согласуются с результатами исследований по балансу калия на карбонатных черноземах, проведенных Е.А.Зверевой (1987) и К.Л.Загорча (1990).

Влияние удобрений на содержание тяжелых металлов в почве и растительной продукции.

С органическими и минеральными удобрениями в почву привносится определенное количество балластных веществ, в том числе - тяжелых металлов. По данным Черных Н.А. 1995), потенциально опасными с точки зрения накопления цинка в почве являются органические удобрения, кадмия и никеля -фосфорные и калийные удобрения, меди - органические и фосфорные удобрения. Существенным источником загрязнения почв тяжелыми металлами в Центральном Предкавказье являются также промышленные предприятия цветной металлургии, химической и электронной промышленности, а также автотранспорт. Все обусловило необходимость изучить накопление некоторых тяжелых металлов в карбонатных черноземах, длительное время получавших органические и минеральные удобрения.

Исследования показали, что пока нет основания опасаться избыточного накопления тяжелых металлов в этих почвах. Такие элементы как стронций, цинк, кобальт, марганец и свинец обнаружены в пахотном слое удобренной и неудобренной почвы в количествах, не превышающих величины предельно допустимых концентраций. При этом систематическое внесение органических и минеральных удобрений не вызывало повышения концентрации этих элементов в почве. Содержание в почве свинца в среднем составляло 18 мг/кг, стронция -13 мг/кг, кобальта - 7 мг/кг, цинка - 0,4 мг/кг. Некоторое увеличение содержания в почве отмечено лишь для никеля (с 21 до 22-24 мг/кг), хрома (с 24 до 25 мг/кг), меди (с 23 до 25 мг/кг) и кадмия (с 0,7 до 0,8 мг/кг).

Изучение размеров накопления этих металлов в зерне озимой пшеницы и кукурузы показало, что концентрации их в этих культурах были значительно ниже ПДК. Так, при критическом уровне свинца для растений, равном 10-20 мг/кг, в зерне пшеницы и кукурузы его обнаружено всего лишь 0,16-0,20 мг/кг, а при оптимальном содержании цинка в растительных тканях в пределах 20-60 мг/кг в зерне изучаемых культур накапливалось от 9,9 до 21.2 мг/кг цинка. Таким образом, длительное применение органических и минеральных удобрений на карбонатных черноземах не вызывает опасного загрязнения почв и растительной продукции тяжелыми металлами.

Окупаемость и энергетическая эффективность внесения удобрений в севооборотах.

В исследованиях, проведенных на карбонатных черноземах, нами проанализирована эффективность применения удобрений в звене севооборота: кукуруза, горох, озимая пшеница - выраженная в виде отношения суммарной (за три года) прибавки урожая в зерновых единицах к количеству внесенных за этот период удобрений в действующем веществе. Установлено, что на 1 кг действующего вещества удобрений посевы формировали в различных условиях минерального питания от 3,0 до 8.6 кг зерновых единиц на гектар. По величине этого показателя выделяется вариант с внесением N90 Р90 К40 под кукурузу и озимую пшеницу и Р90 К40 - под горох на фоне навоза (8,6), на котором получена наиболее высокая продуктивность посевов. Близкие этим результаты достигнуты при внесении удобрений в пятипольных севооборотах на карбонатном и выщелоченном черноземах. На обоих подтипах черноземных почв наиболее высокие величины продуктивности культур севооборотов и окупаемости единицы действующего вещества удобрений получены на вариантах с внесением N90 Р90 К40 на безнавозном фоне. На карбонатном черноземе применение такого количества удобрений (1010 кг/га в действующем веществе) обеспечивало повышение продуктивности севооборота в сумме за пять лет на 116,5 ц/га з.е., на выщелоченном черноземе - на 104,0 ц/га з.е. при коэффициентах окупаемости соответственно 11,5 и 9,4. Совместное применение навоза и минерального удобрения в той же дозе также обеспечивало достаточно высокую их окупаемость, характеризуемую коэффициентами 8,6 на карбонатном и 7,8 - на выщелоченном черноземах.

Используя полученные в полевых опытах данные, мы рассчитали энергетическую эффективность применения оптимальной дозы минеральных удобрений на черноземах Центрального Предкавказья. Величину этого показателя определяли как отношение энергии, накопленной в прибавке урожая за счет удобрений к энергозатратам на применение удобрений, пользуясь методиками Г.А.Булаткина (1989) и В.М.Володина (1989).

Проведенные расчеты показали, что энергия, содержащаяся в прибавке урожая, обусловленная действием минеральных удобрений, на карбонатном черноземе составила 37170 МДж/га, на выщелоченном - 31664 МДж/га. Затраты энергии, связанные с применением удобрений в обоих случаях были одинаковыми и не превышали 12426 МДж/га.

В итоге, коэффициент энергетической эффективности применения минеральных удобрений на карбонатном черноземе был несколько выше (2,98), чем на выщелоченном черноземе (2,55). В том и другом случаях достигалась высокая величина этого показателя, не ниже, чем выявлена в других регионах распространения черноземных почв.

Применение удобрений в сочетании с почвозащитной бороздковой безгербицидной технологией возделывания кукурузы.

Нами разработана и внедрена в сельскохозяйственное производство интенсивная почвозащитная технология возделывания кукурузы на равнинных и склоновых землях степных районов Северного Кавказа и в аналогичных условиях юга России. При этой технологии нарезаются борозды на склоновых землях по горизонталям, а на равнинах - поперек господствующих ветров через 70 см глубиной 20-22 см и емкостью 900-1000 м 3, которые сохраняются в течение всего года, поглощают талые и ливневые осадки. В результате на склонах предотвращается сток и смыв почвы, а наООО плоскостных землях -дефляция верхнего слоя пашни. Удобрения оказывают наиболее высокое положительное влияние на продуктивность кукурузы, выращиваемой по бороздковой технологии, при этом урожай зерна достигал 90,2 ц/га, силосной массы - 350,4 ц/га, с использованием принятой технологии соответственно 68,2 и 224,6 ц/га.

Предлагаемая нами технология способствует наиболее эффективному использованию атмосферных осадков посевами, предотвращает эрозию и обеспечивает стабильный благоприятный водный режим почв, исключает применение гербицидов, сорная растительность уничтожается механическим способом. В результате этого предотвращается загрязнение окружающей среды.