Влияние удобрений и фосфогипса на урожайность, качество зерна кукурузы и плодородие чернозема обыкновенного в условиях Юго-Востока ЦЧЗ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.04, кандидат сельскохозяйственных наук Дубровина, Ольга Викторовна

• Дубровина, Ольга Викторовна
• кандидат сельскохозяйственных наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат сельскохозяйственных наук Дубровина, Ольга Викторовна

Глава 1. ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ И ПРОДУКТИВНОСТЬ 9 КУКУРУЗЫ НА ЗЕРНО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УДОБРЕНИЙ (Обзор литературы)

1.1. Условия минерального питания растений

1.2. Отношение кукурузы к условиям среды

1.3. Проблема тяжелых металлов в современном земледелии

Глава 2. ПОЧВЕШО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ,

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Краткая характеристика почвенно-климатических условий 29 Центрально-Черноземной зоны и места проведения исследований

2.2. Агрометеорологические условия в годы проведения 31 исследований (1999-2001 гг.)

2.3. Методика проведения исследований

Глава 3. ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ И ФОСФОГИПСА НА 41 ПИТАТЕЛЬНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ

3.1. Нитратный и аммонийный азот

3.2. Подвижный фосфор

3.3. Обменный калий

3.4. Микроэлементы и тяжелые металлы в почве

Глава 4. ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ

Глава 5. УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО КУКУРУЗЫ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ УДОБРЕНИЙ И ФОСФОГИПСА

5.1. Урожайность кукурузы на зерно

5.2. Урожайность зеленой массы

5.3. Качество продукции

5.4. Содержание элементов питания в побочной продукции кукурузы

5.5. Вынос элементов минерального питания с урожаем кукурузы

Глава 6. ОЦЕНКА БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ 80 ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ КУКУРУЗЫ НА ЗЕРНО

ВЫВОДЫ

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние удобрений и фосфогипса на урожайность, качество зерна кукурузы и плодородие чернозема обыкновенного в условиях Юго-Востока ЦЧЗ»

Актуальность темы.

Важнейшая задача, стоящая перед работниками агропромышленного комплекса - поиск путей всемерного повышения урожаев сельскохозяйственных культур, и кукурузы в том числе. Решение этой задачи связано с проблемами повышения плодородия почв и продуктивности растений.

Основным средством в повышении урожайности всех сельскохозяйственных культур является рациональное применение минеральных удобрений. Изучение агрохимических свойств почв и корректировка их на основе создавшихся в течение длительного сельскохозяйственного использования черноземов, уровней обеспеченности почв основными элементами питания, позволит решить задачу рационального использования удобрений и повышения их эффективности.

Проведенное агрохимическое обследование показало, что за период с 1964 по 1995гг. произошло увеличение содержания подвижного фосфора в почве в среднем по области с 74 до 95 мг/кг почвы, что связано с устойчивым ростом применения удобрений в этот период. С 1996г. во многих районах области отмечено устойчивое снижение содержания подвижного фосфора, что указывает на то, что последствия резкого снижения объемов применения удобрений начинают оказывать негативное влияние на этот показатель. Эти почвы нуждаются в дополнительном внесении фосфора сверх выноса его урожаем.

- Известно, что потенциальные возможности черноземов велики, и в настоящее время не используются растениями полностью. Это относится и к кукурузе.

Важно изучить влияние кальцийсодержащих соединений с целью пополнения запасов кальция в почве и влияние его на плодородие чернозема, продуктивность и качество зерна кукурузы.

Направленное регулирование минерального питания растений посредством удобрений и регламентация использования средств защиты растений с целью управления продукционным процессом предполагает необходимость постоянного контроля и глубокой оценки экологических последствий применения не только при их прямом действии, но и в последействии на комплекс показателей, характеризующих экологическое состояние почв и получаемой продукции.

Практика интенсивного земледелия убедительно показывает, что при соблюдении научно обоснованных рекомендаций по применению удобрений закономерно снижается опасность возникновения нежелательных отрицательных явлений - накопление в почве и продукции растениеводства токсических соединений, таких как тяжелые металлы, нитраты.

Среди загрязнителей химической природы тяжелые металлы имеют особое экологическое, биологическое и здравоохранительное значение. Потенциально наиболее опасны для теплокровных и биосферы - кадмий, свинец, ртуть и никель. Минеральные и органические удобрения усиливают техногенную нагрузку на окружающую среду, поскольку содержат примеси тяжелых металлов. Поэтому немаловажное значение приобретает вопрос об оптимальных и предельно допустимых количествах тяжелых металлов в почвах и растительной продукции.

В связи с этим необходимость проведения исследований по оптимизации минерального питания сельскохозяйственных культур, в т.ч. и кукурузы, с целью получения максимальных урожаев зерна при одновременном решении экологических проблем на различных фонах обеспеченности почвы элементами питания не вызывает противоречий.

Представленная диссертационная работа выполнялась в отделе агрохимии НИИСХ ЦЧП им. В.В.Докучаева согласно государственной проблеме 05.01.01. «Изучить эффективность минеральных удобрений и кальцийсодержащих мелиорантов под основные сельскохозяйственные культуры в зависимости от обеспеченности почв элементами питания».

Цель и задачи исследований.

Основной целью работы является изучение эффективности минеральных удобрений и фосфогипса при внесении их под кукурузу на зерно, а также их влияние на накопление тяжелых металлов в почве и растениях.

Предусматривается решение следующих задач:

1. Изучить действие минеральных удобрений на различных фонах обеспеченности почвы элементами питания на урожайность кукурузы и качество зерна.

2. Установить влияние фосфогипса и удобрений на накопление в почве и основной продукции кукурузы тяжелых металлов.

3. Определить вынос элементов питания с основной и побочной продукцией кукурузы при систематическом применении удобрений в севообороте на различных фонах обеспеченности почвы элементами питания.

4. Провести биоэнергетическую оценку применения удобрений и последействия фосфогипса под кукурузу на зерно.

5. Выяснить в полевых условиях действие рекомендуемых доз навоза и удобрений, а также последействие фосфогипса на урожайность кукурузы.

Научная новизна.

В Центрально-Черноземной зоне в условиях дефицита минеральных удобрений разработаны приемы их наиболее эффективного использования при возделывании кукурузы на зерно в зависимости от обеспеченности чернозема обыкновенного элементами минерального питания.

Установлено, что систематическое применение минеральных удобрений и фосфогипса не приводит к загрязнению окружающей среды и накоплению тяжелых металлов в почве и растениях. йг

Практическая значимость работы.

Проведенные исследования позволили выявить особенности применения минеральных удобрений на почвах с различной обеспеченностью элементами минерального питания. Целесообразно внесение рекомендуемой дозы удобрений под кукурузу на зерно в первую очередь на менее плодородных почвах, что обеспечит прибавку урожайности и не вызовет загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. На черноземах обыкновенных юго-востока ЦЧЗ под кукурузу целесообразно применять рекомендуемые дозы удобрений (КбоРбоКбо) на менее плодородных почвах, где они дают наибольшую отдачу.

2. Применение ИбоРбоКбо и 3 т/га фосфогипса 1 раз в ротацию севооборота на черноземах юго-востока ЦЧЗ не приводит к накоплению тяжелых метал-. лов в почве и растениеводческой продукции.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы были представлены на заседании проблемного совета НИИСХ ЦЧП им. В.В.Докучаева в 1999-2002гг., на региональных научно-практических конференциях (Воронеж, 2001, 2003), Рязань (2001), Белгород (2002,2003), Москва (2002), Казань (2002). Публикации.

По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, 4 приняты в печать.

1. Эффективность минеральных удобрений и кальцийсодержащих соединений под кукурузу на зерно //Тр. 2-й международной научно-практической конференции «Машинные технологии дифференцированного применения удобрений и мелиорантов». - Рязань. - 2001. - С. 270-272.

2. Влияние удобрений и последействия фосфогипса на урожайность зерна кукурузы //Материалы международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Аграрная наука в начале XXI века». - Воронеж. -2001.-С. 57-60.

3. Влияние факторов повышения плодородия почвы на урожайность и качество зерна кукурузы //Материалы международной конференции «Агрохимические аспекты повышения продуктивности сельскохозяйственных культур». - Москва. - 2002. - С. 308-310.

4. Влияние антропогенных воздействий на плодородие чернозема обыкновенного юго-востока ЦЧЗ //Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям. Тез. докл. Всероссийской конференции. -Москва. -2002. - С. 298.

5. Влияние удобрений на агрохимические свойства обыкновенного чернозема //Материалы У1 международной научно-производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения». - Белгород. - 2002. - С. 7.

6. Эффективность и экологические последствия применения интенсивных факторов под кукурузу //Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции «Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства в условиях техногенного загрязнения агроэкосистем». - Ч. 2. - Казань. - КГТУ. - 2002. ~ С. 199-204.

7. Урожайность и качество зерна кукурузы в зависимости от уровней плодородия //Сб. материалов УП научно-производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения». - Белгород. - 2003. - С. 101.

8. Влияние удобрений и фосфогипса на питательный режим почвы //Материалы межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 90-летию ВГАУ им. К.Д.Глинки. - Ч. 2. -Воронеж. - 2003. - С. 109-110.

9. Влияние удобрений и кальцийсодержащего мелиоранта на урожайность и качество основной продукции кукурузы. - Владимирский земледълецъ. - 2003. - № 3. - С. 29.

Заключение диссертации по теме «Агрохимия», Дубровина, Ольга Викторовна

1. При внесении под кукурузу минеральных удобрений в дозе КбоРбоКбо содержание нитратов в слое почвы О - 30 см увеличилось на 27,5%, фос фатов - на 17,4%, количество обменного калия повышалось на 18,5% в сравнении с неудобренными вариантами.2. Применение фосфогипса в количестве 3 т/га один раз за ротацию сево оборота способствовало увеличению содержания в почве подвижного фосфора на 5,6 мг/кг почвы и не оказало существенного влияния на коли чество нитратного азота и обменного калия в слое почвы О -30 см.3. Использование мелиоранта и рекомендуемых доз минеральных удоб рений не приводило к накоплению в почве тяжелых металлов.4. Водный режим почвы не зависел от применения удобрений и фосфо гипса. Запасы продуктивной влаги под кукурузой в течение вегетации V выравнивались за счет атмосферных осадков.5. Урожайность зерна кукурузы зависела от уровня плодородия почвы и уровня удобренности севооборота. Максимальная урожайность получена на повышенном фоне с уровнем удобренности севооборота 177,5 кг/га д.в. с применением 3 т/га фосфогипса, минимальная - на высоком при уровне удобренности 177,5 кг/га д.в.6. При внесевми 20 т/га подстилочного навоза урожайность зерна увели чилась на 5,3%, а при использовании навоза на фоне рекомендуемой дозы удобрений - на 15,8%. Совместное применение фосфогипса и навоза по вышало урожайность кукурузы на 21,0%.7. С улучшением условий почвенного питания на естественном и повы У шенном фонах урожайность зеленой массы кз^курузы повышалась на 2,1 -

2,4 т/га. Применение удобрений на высоком уровне обеспеченности поч вы элементами минерального питания оказывало зп:'нетающее действие на растения и снижало их продуктивность на 7,4%.8. Содержание белка в зерне кукурузы с увеличением уровней удобрен ности и обеспеченности почвы элементами минерального питания повы шалось на 2,3 - 6,0%. Содержание нитратов в продукции практически не зависело от условий минерального питания и было в 3,5 - 4,0 раза ниже

9. Применение рекомендуемых доз минеральных удобрений и 3 т/га фос фогипса один раз в ротацию севооборота не способствовало накоплению тяжелых металлов в зерне кукурузы свыше ПДК.

10. При совместном внесении удобрений и мелиоранта содержание азота в растениях кукурузы повышалось на 5,0%, а фосфора и калия соответст венно на 5,3 и 6,9%.] 1. На формирование 1 т зерна кукурузы расходовалось 20,1 - 23,5 кг азо та, 10,2 - 11,8 кг фосфора, 22,5 - 23,2 кг калия и 6,1 - 6,6 кг кальция.12. Результаты биоэнергетической оценки свидетельствуют о том, что все Y- варианты выращивания кукурузы на зерно являются энергосберегающи ми и биоэнергетически эффективными, поскольку энергетический коэф фициент превышает 1.ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В целях увеличения производства кзтсурузы на зерно и силос в хозяйст вах ЦЧЗ рекомендуемые дозы минеральных удобрений в первую очередь следует вносить на менее плодородных почвах, где они более эффектив ны, чем на почвах с высоким содержанием элементов минерального пи тания.У 2. Для поддержания бездифицитного баланса кальция в растениях и почве наряду с минеральными удобрениями рекомендуется вносить один раз в ротацию 10-польного севооборота 3 т/га фосфогипса. При этом не проис ходит накопления тяжелых металлов как в почве, так и в зерне кукурузы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат сельскохозяйственных наук Дубровина, Ольга Викторовна, 2004 год

1. Агафонов Е.В. Тяжелые металлы в черноземах Ростовской области /Тяжелые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах// Материалы научно-практической конференции 21-24 декабря 1992. Москва. - 1994. - 22-32.

2. Адерихин П.Г. Фосфор в почвах и земледелии Центрально- Черноземной полосы/ - Воронеж. - ВГУ. - 1970. - 248с.

3. Акулов П.Г., Богомазов Н.П., Нетребенко Н.Н. Тяжелые металлы на выщелоченных черноземах Белгородской области //Агрохимический вестник. -1995.-С. 27-28.

4. Александрова Л.Н., Найденова О.А. Лабораторно-практические занятия по почвоведению: 4-е изд. перераб. и доп. - Л.: Агропромиздат. - 1986. -295с.

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

6. Амирджанян Ж.А. Содержание тяжелых металлов в загрязненных почвах //Химия в сельском хозяйстве. - 1994. - № 1. - 26-27.

7. Андрюхов В.Г., Абанин A.M., Котова Г.П. Прогрессивная технология возделывания кукурузы. - Воронеж. - 1977. - 97с.

8. Аниканова З.Ф. О влиянии длины дня на развитие кукурузы Л //Кукуруза. - 1958. - № 6. - 35-39.

9. Анохин B.C. Механизм оценки содержания тяжелых металлов в почвах Кемеровской области //Агрохимический вестник. - 2000. - № 6. - 11-13.

10. Анспок П.И. Микроудобрения. - Л.: Агропромиздат. - 1990. - 272с.

11. Аристархов А.Н. Использование микроудобрений в условиях интенсивной химизации и принципы моделей для определения потребности в них//Химия в сельском хозяйстве. - 1985. - № 8. - 15-26.

12. Афендулов К.П. Минеральное питание и удобрение кукурузы. - Киев. -1966.-259с.

13. Балюра В.И. Биология прорастания кукурузного семени //Кукурз^а. - 1959.-№3.-С. 27-31.

14. Баринова К.Е., Иванова В.Ф. Мониторинг тяжелых металлов во Владимирской области //Агрохимический вестник. - 1995. - № 4. - 36-38.

15. Батурин Н.А., Ряховский А.В. Содержание в растениях и вынос с урожаями полевых культур химических элементов из группы тяжелых металлов //Агрохимический вестник. - 1998. - № 5-6. - 19-20.

16. Большаков В.A., Гальпер Н.Я. и др. Загрязнение почв и растительности тяжелыми металлами. - Обз. инф. - М. - 1978. - 52с.

17. Бондаренко Ф. Удобрения в районах недостаточного увлажнения Ростовской области //Кукуруза. - 1966. - № 12. - 7-8.

18. Братин В.Н. Влияние удобрений на урожай кукурузы в севообороте и при бессменном возделывании на черноземных почвах южного Зауралья /Автореф. дис. ... канд с.-х. наук. - Омск. - 1998. - 17с.

19. Бразаускене Д. и др. Взаимодействие некоторых тяжелых металлов с фосфатами //Тяжелые металлы и радион>тслиды в агроэкосистемах; материалы научно-практической конференции. - М. - 1994. - 118-123.

20. Васильева И.М., Лебедева Л.А. Влияние цинка на водный режим, обмен веществ и морозостойкость озимой пшеницы //Микроэлементы в сельском хозяйстве и медицине. - Киев. - 1963. - 172-176.

21. Вильяме В.Р. Земледелие с основами почвоведения. - М.: Сельхозиз- N^ дат.-1949.-305с.

22. Винда М.И. Влияние удобрений на урожай и качество зеленой массы кукурузы //Наука - сельскохозяйственному производству. - Белгород. - 1974. -Вып. 1(4).-С. 178-182.

23. Володарский Н.И., Сыкало Н.Г. Биологические основы удобрения кукурузы //Агрохимия и удобрения полевых культур. - Краснодар. - 1968. -С. 128-147.

24. Володарский Н.И. Биологические основы возделывания кукурузы. - М.:Агропромиздат. - 1986. - 187с.

25. Гамзиков Г.П. Азот в земледелии Западной Сибири. - М.: Наука. - 1981.-267с. у 32. Гетманец А.Я., Авраменко П.С. О вертикальной миграции нитратного азота в черноземе обыкновенном степной зоны Украины //Почвоведение. -1976.-№ 9 . -С . 46-50.

26. Глуховский В.Ф., Малюга Н.Г., Котляров Н.С. Влияние удобрений на содержание тяжелых металлов в почве //Тяжелые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах: Материалы научно-практической конференции. - М . - 1994. -С. 101-103.

27. Гнатышина В.М. Влияние длительного внесения полных минеральных удобрений на содержание усвояемости форм NPK в почве //Влияние удобрений на обмен веществ и продуктивность растений. - Кишинев.: Штиинца. -1988.-С. 47.

28. Годунов И.Б. Динамика подвижных форм питательных веществ обыкновенного чернозема //Сб. научных трудов /НИИСХ ЧЦП им. В.В.Докучаева. -> Воронеж. - 1973. - Т. 10. - 103-113.

29. Голубев В.Д., Медведев И.Ф. Влияние азотных удобрений на динамику подвижного азота и урожай кукурузы на темно-каштановьгх почвах Заволжья при орошении //Агрохимия. - 1972. - № 4. - 3-8.

30. Гриднева К.И. Влияние интенсивных факторов удобрений и орошения на плодородие чернозема обыкновенного и продуктивность кормовых культур: Дис. ... канд. с.-х. наук. -Каменная Степь. - 1997. - 161с.

31. Гришина А.В., Иванова В.Ф. Транслокация тяжелых меташтов и приемы детоксикации почв //Агрохимический вестник. - 1997. - № 3. - 36-41.

32. Грушка Я. Монография о кукурузе. - М. - 1965. - 751 с. У 41. Губанов Я.В., Иванов Н.Н. Озимая пшеница. - М.: Агропромиздат. -1988.-303с.

33. Дроздов Н.А. Температуры прорастания семян и сроки посева кукурузы //Тр. Пушкинского СХИ. - 1949. - Т. 19. - 34-36.

34. Ефремова З.С, Забугина Т.М., Бабкина О.В. Урожай и качество зеленой массы гибридов кукурузы в зависимости от доз и соотношения элементов питания //Агрохимия. - 1990. - № 6. - 48-53.

35. Забазный П.А., Когут М.М., Елистратова В.Г. Кукуруза //Агротехника высокопродуктивных сортов зерновых культур. - М.; Колос. - 1977. - 211-255.

36. Запорожченко А.Л. Кукуруза на орошаемых землях. - М.: Колос. - 1978.-93с.

37. Затучный В.Л., Ливочка В.П. рациональное внесение удобрений под кукурузу //Кукуруза. - 1980. - № 1. - 25-26.

38. Ильин В.Б. Элементный химический состав растений. - Новосибирск.: Наука. - 1985. - 128с. 51, Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. - Новосибирск.: Наука. - 1991. - 150с.

39. Ильченко Н.А. Продуктивность кукурузы в зависимости от густоты стояния на различных фонах минерального питания //Кукуруза. - 1978. - № 6. -С. 18-19. > У