Объекты и методика проведения исследований

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.

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

.   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 м², учетная площадь - 20 м². 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.