Влияние рого-копытного шрота и трепела на агрохимические свойства светло-серой лесной почвы, урожайность сельскохозяйственных культур в звене полевого севооборота в условиях Волго-Вятского региона

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Евграфова Инна Петровна

Влияние рого-копытного шрота и трепела на агрохимические свойства светло-серой лесной почвы, урожайность сельскохозяйственных культур в звене полевого севооборота в условиях Волго-Вятского региона

Специальность 06.01.04. - агрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Чебоксары 2013

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном общеобразовательном учреждении высшего профессионального образования «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия» в 2004-2006 гг.

Защита состоится «…» ……..2013 г. в 10⁰⁰ часов на заседании диссертационного совета Д 220.035.01 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский государственный аграрный университет» по адресу: 420015, г. Казань, ул. К.Маркса, 65

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Казанский ГАУ»

Автореферат разослан « » ………2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор с.-х. наук, профессор Ф. З. Кадырова

Введение

Актуальность темы. Интенсификация земледелия и недостаточное внесение в почву органического вещества приводят к излишней минерализации гумуса - основного носителя плодородия. К примеру, за последние 2-3 десятилетия содержание гумуса в Нечерноземной зоне уменьшилось на 0,5-0,7 т/га, Центрально-Черноземной полосе на 1,0-1,5 т/га.

Установлено, что почвы под зерновыми культурами ежегодно теряют 0,5-1,5 т/га гумуса, под пропашными в 1,5-3 раза выше.

Снижение плодородия почв характерно и для Чувашской Республики.

В последние годы значительно уменьшилось применение минеральных туков, а также сокращается внесение органических удобрений. Это отрицательно отражается на балансе питательных веществ в почве. Отрицательный баланс составляет (кг/га) по азоту-21, по фосфору - 13, по калию-38. Отрицательным складывается и баланс гумуса. Для достижения бездефицитного баланса гумуса на каждый гектар пашни ежегодно необходимо вносить 9-10 тонн органики, вместо вносимых в настоящее время 4,5 тонн.

В этих условиях одним из способов поддержания и повышения плодородия почв является биологизация земледелия, то есть ведение сельского хозяйства на биогеоценотической основе. В этом направлении большой интерес представляют возможности использования рого-копытного шрота (РКШ), кератина и трепела в качестве экологически чистого азотного и органо-минерального удобрения под сельскохозяйственные культуры.

Цель и задачи исследований. Целью нашей работы являлось изучение влияния РКШ и трепела по сравнению с минеральными удобрениями на плодородие светло-серой лесной почвы, урожайность и качество сельскохозяйственных культур, возделываемых в условиях Волго-Вятского региона, куда входит и Чувашская Республика.

Предусматривалось решение следующих основных задач:

- изучить химический состав РКШ и трепела;

- исследовать влияние различных доз РКШ, трепела, аммиачной селитры и полного минерального удобрения на плодородие светло-серой лесной почвы, морфологические (водно-физические, агрохимические свойства, биологическую активность);

- выявить действие РКШ, трепела и минеральных удобрений на урожайность и качество возделываемых сельскохозяйственных культур: картофеля, яровой пшеницы и ячменя;

- дать биоэнергетическую и экономическую оценку эффективности применения удобрений при возделывании изучаемых культур.

Научная новизна. Изучен химический состав РКШ, трепела и впервые в условиях Волго-Вятского региона изучено их влияние на плодородие светло-серой лесной почвы (водно-физические, агрохимические свойства, биологическую активность), урожайность и качественные показатели картофеля, яровой пшеницы и ячменя. Дана биоэнергетическая и экономическая оценка применения РКШ и трепела при возделывании изучаемых культур.

Практическая значимость. На основании проведенных исследований даны рекомендации производству по возделыванию сельскохозяйственных культур с использованием РКШ и трепела в условиях Волго-Вятского региона, как соответствующие экологически чистые удобрения, направленные на биологизацию земледелия.

Реализация результатов исследований. Производственная проверка результатов исследований проведена в 2011 году в СХПК «Союз» Ядринского района Чувашской Республике. Выявлено, что внесение РКШ из расчета 2 т/га повысили урожайность картофеля по сравнению с контрольным вариантом на 9,5 т/га (120,7%), а применение трепела из расчета 1 т/га способствовала увеличению урожайности на 5,0 т/га (61,5%).

Материалы научно-исследовательских работ по теме диссертации используются при чтении лекций по курсу «Агрохимия».

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Рого-копытный шрот (РКШ), трепел-факторы повышения плодородия светло-серой лесной почвы.

2. Динамика агрохимических и биологических свойств светло-серой лесной почвы при внесении РКШ, трепела и других удобрений.

3. Урожайность, качество, биоэнергетическая и экономическая эффективность картофеля, яровой пшеницы и ячменя при внесении РКШ, трепела и других удобрений.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов (г. Чебоксары 2006-2009г.г.)

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 8 научных статей, в том числе 3 работы в научных журналах, рекомендованных ВАК России.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 169 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов и предложений производству, включает 32 таблицы, 4 рисунка, 30 приложений на 32 листах. Библиографический список содержит 300 источников, в том числе 18 зарубежных авторов.

Объекты и методика проведения исследований

Исследования выполнены в 2004-2006 гг. в УНПЦ «Студгородок» ФГБОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия» Чебоксарского района Чувашской Республики на светло-серой лесной почве, которая входит в состав Волго-Вятского региона. Опыт был заложен в полевом севообороте: чистый пар - озимая пшеница, картофель, яровая пшеница, ячмень. Светло-серая лесная почва опытного участка характеризовалась низким содержанием гумуса (2,6%), высоким содержанием подвижного фосфора (171 мг/кг) и обменного калия (145 мг/кг), и слабокислой реакцией почвенной среды (6,15 ед.).

Схема опыта:

1. Контроль (без удобрений), 2. 1000кг/га РКШ, 3. 2000кг/га РКШ, 4. 60кг/га мочевины, 5. 150кг/га мочевины, 6. 300кг/га мочевины, 7. 600кг/га мочевины, 8. Трепел, 500кг/га, 9. Трепел, 1000кг/га, 10. NPK-250кг/га, 11. NPK-500кг/га.

Размер делянки - 25 мІ, учетная площадь - 20 мІ. Повторность четырехкратная. В прямом действии выращивали сорт картофеля «Невский», в последействии на 2-ой год, яровая пшеница, сорт «Приокская», на 3-ий год - ячмень, сорт «Биос-1». Рого-копытный шрот предприятия «Вентуно» Чувашской Республики. Трепел Айбесинского месторождения Алатырского района Чувашской Республики. NPK- в виде нитроаммофоски. Расположение делянок - систематическое.

В прямом действии изучалось влияние удобрений на плодородие почвы и урожайность картофеля сорта «Невский» в последействии на 2-ой год - яровая пшеница сорта «Приокская», на 3-ий год ячмень сорта «Биос-1».

Способ расположения делянок систематическое.

Срок посадки картофеля - 14 мая 2004 г. из расчета 40 тыс. растений по схеме: расстояние кустов в рядах 40 см, в междурядьях 60 см.

Картофель высаживали вручную, в лунки, семенами одного размера.

В течение вегетационного периода посадки картофеля пропалывались, окучивались и обрабатывались против колорадского жука препаратами «Актара» и «Децис» согласно прилагаемых инструкций.

Уборка картофеля произведена 25 августа 2004 г.

Технология возделывания картофеля и зерновых культур общепринятая для Чувашской Республики.

В ранневесенний период 2005 года провели закрытие влаги, провели предпосевную культивацию агрегатом в составе: МТЗ-80+С-114+БЗТС-1,0. Посев яровой пшеницы провели 8 мая сеялкой СЗУ-3,6 на глубину 4-6 см. Норма высева составила 5,5 млн. всхожих семян на 1га или 220 кг/га. Перед посевом семена протравливали пестицидом «Дивидентстар», кс, норма расхода-1 л/т. Уборку яровой пшеницы провели 20 июля методом снопа, образованный с 1 м²в 5-и повторности, с одной делянки, размещенных равномерно по диагонали. В 2006 году посев ячменя провели 4 мая при норме 4,5 млн. всхожих семян на 1 га или 250 кг/га. Предпосевную обработку семян провели пестицидом «Дивидентстар», кс, норма расхода 1,5 л/т. В фазе кущения проведена химпрополка гербицидом «Лонтрелл-300», ВР при норме расхода 0,3 л/га. Уборку провели 21 августа по методу уборки яровой пшеницы. Почвенные и растительные образцы отбирались каждый год, после уборки соответствующих возделываемых культур.

Лабораторные исследования почвенных и растительных образцов проводили на кафедре почвоведения и агрохимии Чувашской ЧГСХА и в республиканском агрохимическом центре «Чувашский» по нижеследующим методикам.

1. Химический состав РКШ и трепела

Использование рого-копытного шрота-отхода мясопереработки может быть важным резервом восполнения гумуса и доступных растениям питательных веществ в почвах.

Рого-копытный шрот (РКШ) - вещество, в основном состоящее из белка казеина, образующее рога и копыта. Чистый рог богат азотом, содержит его от 12 до 17%. Однако, рог трудно поддается измельчению и разложению, поэтому его обрабатывают паром под давлением; в результате получается стекловидная легко разламывающаяся масса.

Получаемое органическое вещество чаще всего идет в компост. В кератине азот находится в неусвояемой форме для растений, поэтому он и должен предварительно подвергаться разложению, чем скорее идет этот процесс разложения, тем получаемый эффект от удобрения выше.

Преимущество этого вещества по сравнению с минеральными формами азота в том, что кератин разлагается постепенно под воздействием почвенных микроорганизмов и постепенно освобождается азот в усвояемой форме. Следовательно, он не накапливается в значительных количествах и почти не выщелачивается, быстро потребляется растениями по мере освобождения.

РКШ имеет крупность частиц до 5 мм, влажность не более 9%, массовую долю азота - 12%, жира до 9%, протеина не менее 70%.

Исследования показали, что кроме азота РКШ содержит до 1% валового фосфора и 0,6% валового калия. Сравнительное содержание фосфора и калия незначительно по сравнению с содержанием азота, поэтому РКШ можно отнести к азотным удобрениям.

Исследуемый образец трепела удобрение «Цеолитовое» содержат до 6,5% азота, 9,5% фосфора, 10,5% калия, 15% кальция, 1,5% магния, и микроэлементы, в первую очередь - медь до 50,0 мг/кг, марганец до 55,0 мг/кг, цинк - до 20 мг/кг, в очень небольших количествах - бор, молибден и кобальт до 3-5 мг/кг. Кроме того, трепел содержит цеолиты до 14%. Поэтому цеолитсодержащий трепел способен поглощать тяжелые металлы из почвенного раствора и связывать их в своей кристаллической решетки.

2. Влияние РКШ и трепела на почвенно-агрохимические показатели почвенных слоев светло-серой лесной почвы

Интересно было проследить, как изменяются агрохимические показатели пахотного слоя и нижележащих слоев светло-серой лесной почвы при использовании РКШ и трепела в качестве удобрений при возделывании сельскохозяйственных культур. Результаты исследования приведены в табл.1.

Таблица 1. Агрохимические показатели почвенных слоев светло-серой лесной почвы (Вариант с применением 2 т /га РКШ, 2004-2006гг.)

Из данных приведенных в табл.1 видно, что во все годы исследований под влиянием РКШ и трепела содержание гумуса, подвижного фосфора и обменного калия по мере углубления почвенного профиля уменьшается, подкисляется почвенная среда, происходит возрастание величины суммы поглощенных оснований и гидролитической кислотности.

В последующем, при возделывании яровой пшеницы и ячменя эти показатели снизились. Такое явление, объясняется, прежде всего усвоением основных элементов питания выращиваемыми растениями табл. 2.

Из данных, приведенных в табл. 2 следует, что вырисовывается такая картина, как с применением РКШ. По мере углубления по почвенному профилю происходит снижение содержания гумуса, подвижных форм фосфора обменного калия и подвижной серы, подкисление почвенной среды и увеличение показателя гидролитической кислотности.

Таблица 2. Агрохимические показатели почвенных слоев светло-серой лесной почвы (Вариант с применением 1 т/га трепела), 2004-2006 гг.

При использовании трепела в качестве удобрения из расчета 1 т/га в пахотном слое светло-серой лесной почвы произошло увеличение содержания подвижного фосфора, обменного калия. Реакция среды сместилась в щелочную сторону.

В последующем при возделывании яровой пшеницы и ячменя обнаружилось незначительное снижение содержания гумуса, подвижного фосфора, обменного калия и подвижной серы. Показатель кислотности незначительно сместился в кислую сторону.

Из данных приведенных в табл. 3 видно, что РКШ незначительно снижает содержание гумуса, а трепел способствует незначительному повышению гумуса. При этом количество подвижного фосфора и обменного калия возрастает. Реакция среды практически не претерпевает существенных изменений.

3. Влияние удобрений на агрохимические свойства пахотного слоя светло-серой лесной почвы

Таблица 3. Влияние удобрений на агрохимические свойства пахотного слоя светло - серой лесной почвы при возделывании картофеля, 2004 г.

4. Влияние удобрений на биологическую активность светло-серой лесной почвы при возделывании картофеля, яровой пшеницы и ячменя

Степень разложения ткани в вариантах с РКШ и мочевиной в начале августа было выше, чем в контрольных табл. 4.

Таблица 4. Степень разложения льняной ткани при выращивании картофеля, % (на 2 августа 2004г.)

Вызвано это тем, что повышение концентрации подвижных форм азота в почве суживают отношение углерода к азоту, и целлюлоза льняной материи начинает охотно потребляться в пищу микроорганизмами почвы. В результате исследований выявлено, что биологическая активность пахотного слоя при применении РКШ возросла на 24-39% и мочевины на 14-38% РКШ во всех вариантах повлияли на степень разложения льняной ткани, а значит, и на биологическую активность почвы лучше, чем мочевина. Чем больше доза применяемых удобрений и мочевины, и РКШ тем выше степень разложения льняной ткани.

Такая закономерность отмечается в дозах удобрений до 300кг/га мочевины. Однако повышенная доза мочевины - 600кг/га уже практически не влияет на скорость разложения ткани, что может быть вызвано и некоторым отрицательным действием повышенной концентрации почвенного раствора на микроорганизмы и, возможно, даже ингибированием целлюлозоразлагающих ферментов.

Применение же РКШ в повышенной дозе 2000 кг/га, что по содержанию действующего вещества (азота) равно 600кг/га мочевины вызвало еще большую микробиологическую активность.

Так как РКШ разлагается в почве под действием микроорганизмов медленно, то и азот высвобождается постепенно, по мере его перегнивания.

Повышению биологической активности пахотного слоя почвы способствовало не только высокое содержание в РКШ белков, но и содержание в них микроэлементов и макроэлементов - фосфора и калия, хотя и в небольших количествах.

5. Влияние удобрений на биологическую активность светло-серой лесной почвы по срокам в последействии при возделывании яровой пшеницы

Аналогичные результаты получены при возделывании в последействия яровой пшеницы и ячменя.

Из данных, приведенных в табл.5 видно, что все применяемые виды удобрений повышают урожайность картофеля, особенно выделяется прибавка урожая картофеля, особенно выделяется прибавка урожая с применением РКШ. При этом прибавка урожая картофеля, в зависимости от применяемых доз РКШ колебалась в пределах 17,2-19,5 т /га (215,0-243,7%), а от применяемых доз трепела в пределах 12,0-12,9 т/га (50,0-61,3%).

6. Влияния удобрений на урожайность картофеля

Результаты изучения влияния удобрений на урожайность картофеля приведены в табл.5.

Таблица 5. Влияние удобрений на урожайность картофеля, 2004 г.

7. Влияние удобрений на качественные показатели клубней картофеля

Таблица 6. Влияние удобрений на качественные показатели клубней картофеля (натуральной влажности)

Результаты исследований показывают, что РКШ способствует повышению крахмала, сырого протеина, сырого жира и незначительно снижает содержание сырой клетчатки. Трепел способствует увеличению сухого вещества и соответственно, увеличивает количество сырой золы, крахмала и незначительно снижает содержание сырого протеина, клетчатки.

8. Влияние удобрений на питательную ценность зерна яровой пшеницы

шрот трепел удобрение почва урожайность

Из данных, приведенных в табл.7 следует, что все применяемые удобрения способствуют улучшению качественных показателей зерна яровой пшеницы: увеличивается содержание сырого протеина, сырой золы, сырого жира, количество перевариваемого протеина. При этом обнаруживается снижение содержания сырой клетчатки в зерне яровой пшеницы.

Таблица 7. Влияние удобрений на питательную ценность зерна яровой пшеницы, 2005 г.

9. Влияние последействия удобрений на урожайность ячменя

Результаты изучения влияния последействия удобрений на урожайность ячменя приведены в табл. 8.

Из данных приведенных ниже в табл. 8 следует, что изучаемые удобрения на 3-й год после их внесения в почву продолжают оказывать положительное влияние на урожайность ячменя. Во всех вариантах получены существенные прибавки урожая ячменя. Прибавки урожая ячменя колебались в пределах 0,11-0,96 т/га (5,8-50,3%).

В частности РКШ, в зависимости от применяемых доз повысили урожайность ячменя на 0,33-0,70 т/га (17,2-36,6%), и трепел на 0,11-0,19 т/га (5,8-9,9%).

Таблица 8. Последействие удобрений на урожайность ячменя, 2006 г.

На основании проведенных исследований можно заключить, что применяемые удобрения повышают питательную ценность зерна ячменя. Возрастает содержание сырого протеина, сырой золы, сырого жира и перевариваемого протеина, за исключением содержания сырой клетчатки, количество которого незначительно возрастает, что видимо, объясняется особенностью возделывания культуры.

В зависимости от применяемых доз РКШ и трепела содержания изучаемых ингредиентов, соответственно колебались в % сырой протеин 10,94-11,81 (8,43-9,62), сырая зола 3,13- 3,21 (2,69-2,7), сырой жир 1,53-1,80 (0,83-0,89), перевариваемый протеин, г/кг 7,56-7,88 (6,08-8,06), сырая клетчатка, % 8,4-8,7 (8,3-8,4).

Таким образом, на основании проведенных исследований можно заключить, что изучаемые удобрения РКШ и трепел улучшают качественные показатели клубней картофеля, зерна яровой пшеницы и ячменя.

10. Расчеты биоэнергетической и экономической эффективности применения удобрений при выращивании картофеля, яровой пшеницы и ячменя

Таблица 9. Энергетическая эффективность применения удобрений при возделывании картофеля, 2004 г.

В целом коэффициент энергетической эффективности колебался в пределах 1,3-5,6 единиц. При использовании РКШ это колебание находилось в пределах 1,7-2,4 единицы, трепела в пределах 3,0-5,6 единиц.

Расчеты энергетической эффективности последействия (3-й год) удобрений при возделывании ячменя, 2006 г. приведены в табл. 9.

11. Экономическая эффективность применения удобрения при возделывании картофеля, яровой пшеницы и ячменя

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Евграфова, И. П. Влияние РКШ и трепела на биологические, агрохимические свойства почвы, урожайность и биохимический состав картофеля / И. П. Евграфова, О. А. Васильев // Вестник Казанского государственного Аграрного Университета. Казань, 2008. - №2(8) - С. 121-125.

2. Евграфова, И. П. Влияние рого-копытного шрота и трепела на плодородие светло-серой лесной почвы, урожайность и качество картофеля / И. П. Евграфова // Вестник Ульяновской ГСХА. - 2012. - С.18-23.

3. Евграфова, И. П. Влияние РКШ и трепела на плодородие светло - серой лесной почвы, урожайность картофеля, зерновых культур и их качественные показатели / И. П. Евграфова // Вестник Самарской ГСХА. - №4. - С. 67-72.

В периодических изданиях:

4. Евграфова, И. П. Влияние РКШ, ОСВ и их совместное применение на урожайность картофеля / И.П. Евграфова // Материалы Всероссийской научно-практической конференции 75-летию со дня открытия Чувашской Государственной сельскохозяйственной академии. - Чебоксары, 2006. - С.36.

5. Евграфова, И. П. Влияние РКШ на качественные показатели растениеводческой продукции на черноземных почвах / И. П. Евграфова, Л.Н. Михайлов // Материалы Всероссийской научно-практической конференции 75-летию со дня открытия Чувашской Государственной сельскохозяйственной академии. - Чебоксары, 2006. - С. 35.

6. Евграфова, И. П. Влияние РКШ на рост и развитие картофеля / И. П. Евграфова, Л. Н. Михайлов, О. А. Васильев // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Роль ученых в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК» - Чебоксары: ЧГСХА, 2007. - Т. 1. - С.12-13.

7. Евграфова, И. П. Изменение биологических свойств серой лесной почвы под влиянием удобрений / И. П. Евграфова, Л. Н. Михайлов // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Роль ученых в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК» - Чебоксары: ЧГСХА, 2007. - Т. 1. - С.13-14.

8. Евграфова, И. П. Энергетическая и экономическая эффективность возделывания картофеля при использовании рого-копытного шрота в качестве удобрения / И. П. Евграфова, О. А. Васильев, Л. Н. Михайлов // Материалы V Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов 7 апреля 2009 г. «Молодежь и инновации ХХI века». - Чебоксары, 2009. - С. 206- 208.

9. Евграфова, И. П. Влияние рого-копытного шрота на свойства светло - серой лесной почвы ЧГСХА / И. П. Евграфова, О. А. Васильев.

10. Евграфова, И. П. Последействие РКШ и трепела на структурные и физические показатели зерновых культур / И. П. Евграфова, Л. Н. Михайлов, О. А. Васильев // Материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Молодежь и инновации» 4-5 апреля 2012 года. - Чебоксары, 2012. - С. 23-26.

11. Евграфова, И. П. Влияние РКШ, ОСВ и трепела на агрохимические, биологические свойства светло-серой лесной почвы, урожайность и биохимический состав картофеля И. П. Евграфова, О. А. Васильев.

Размещено на Allbest.ru