Управление биологической активностью почв

Отсутствие в хозяйствах навозохранилищ, которые исключили бы потери питательных веществ из навоза, неизбежно приводит к использованию его в различные сроки. Поэтому возникает необходимость разработки специальных рекомендаций по нормам и срокам его внесения.

С другой стороны, внедрение интенсивной технологии возделывания картофеля требует исключения переуплотнения почвы при внесении навоза весной, снижения засоренности и достижения более ранних сроков посадки за счет перенесения места и времени его внесения.

Окультуривание темно-каштановых почв за счет внесения минеральных и органических удобрений затрагивает многие стороны их биологического режима: меняется интенсивность накопления аминокислот, ферментативная активность (активность протеазы, фосфотазы, инвертазы).

Смена микробиологических ценозов происходит при любом воздействии на почву, в том числе и при внесении удобрений и уплотнении почвы. В связи с этим общей задачей настоящего исследования было установление оптимальных условий для жизнедеятельности микроорганизмов при применении как одних минеральных удобрений, так и совместно с органическим.

В состав птичьего помета и навоза входят питательные вещества, позволяющие при их использовании в интенсивном земледелии значительно уменьшить применение минеральных удобрений и обеспечить получение экологически чистой продукции. Однако использование необработанных или неправильно хранившихся органических отходов создает много проблем: ограниченное их применение перед посевом семян или высадкой растений из-за опасности их отравления или инфицирования; необходимость внесения минеральных удобрений; вымывания питательных веществ, слабо используемых в начале вегетации, из-за чего может произойти загрязнение грунтовых вод; возможность дополнительного внесения семян сорняков.

По данным кафедры земледелия Тимирязевской сельскохозяйственной академии в одной тонне навоза или помета может содержаться до 735 тыс.шт. семян сорняков. Внесение такой необработанной органики в количестве 100 т/га увеличивает количество сорняков на 4,5-15 млн. шт/га, которые вынесут из почвы больше питательных веществ, чем содержит само удобрение. В связи с этим было решено получить данные сравнительной оценки различных норм и сроков внесения навоза в условиях Западно-Казахстанской области, влияние доз и сроков внесения органики на биологическую активность почвы, физико-биохимические процессы в растениях, урожайность и качество клубней картофеля.

Опыт включал в себя 3-х польное звено овощного севооборота со следующим чередованием культур: ранняя капуста, огурцы, картофель. Схема опытов состояла из следующих вариантов:

1) без удобрений; 6) N₆₀P₁₂₀K₆₀ – фон;

2) навоз 20т/га; 7) фон+навоз 20т/га;

3) навоз 40т/га; 8) фон+навоз 40т/га;

4) навоз 60т/га; 9) фон+навоз 60т/га;

5) навоз 80т/га; 10) фон-навоз 80т/га.

Изучалось действие подстилочного навоза при внесении его в разные сроки: 1 – весной под перепашку, 2 – осенью под зябь, 3 – под предшествующую культуру.

Повторность опыта 3-х кратная. Расположение вариантов – рендомизированное. Площадь делянки – 112 м² (5,6 х 20 м), учетная – 56 м².

В качестве посадочного материала в опыте использовали клубни среднераннего сорта Невский. Средняя масса посадочных клубней 60-80 г, густота посадки – 57 тыс. клубней/га.

Почва темно-каштановая, среднесуглинистая. Содержание гумуса в слое 0-20 см 2,5-2,6 %, подвижного фосфора 7,3-7,5 мг (по Мачигину), подвижного калия 46,5-48,5 мг на 100 г почвы (углеаммонийная вытяжка), рН 8,3-6,5.

Использовали подстилочный навоз крупного рогатого скота осеннего заготовления.

Содержание общего азота в навозе 0,55-0,58 %, фосфора 0,25-0,26, калия 0,58-0,64, золы – 12,15 %. Из минеральных удобрений применяли аммиачную селитру, двойной суперфосфат и хлористый калий.

Микробиологические анализы проводили по методике отдела почвенных микро-организмов Института микробиологии АН СССР в токсикологической лаборатории Уральской санэпидемстанции. Взвесь почвы высевали на агаризованные питательные среды (МПА – мясо-пептонный агар, КАА – крахмальноаммиачный агар, СА – суслоагар и смесь МПА и СА), на которых учитывали общую численность, а также отдельных их групп. Известно, что большая роль в развитии растений принадлежит микроорганизмам – неотъемлемой части внешней среды. При разработке агротехнических приемов необходимо знать, какие микробиологические процессы им сопутствуют, что позволяет рационально применить их на практике.

Исследования показали, что для темно-каштановой почвы характерны динамичность и большой диапазон колебаний численности микроорганизмов, что связано как с наличием органических веществ в почве, так и с метеорологическим условиями. Максимум биологической активности приходится на летний период.

В почве, занятой картофелем выявлена высокая численность аммофицирующих и нитрифицирующих бактерий. Как известно, аммонификаторы начинают, а нитрификаторы завершают процесс минерализации азотсодержащих органических веществ. Особенно активная жизнедеятельность аммонификаторов и нитрификаторов наблюдалась в период интенсивной вегетации картофеля в июне и июле. Численность микроорганизмов в почве под картофелем, где вносились высокие дозы органики, была в 2-3 раза выше, чем в почве с внесением одних минеральных удобрений.

Одним из конечных продуктов минерализации азотосодержащих органических соединений и показателем биохимической активности микроорганизмов, участвующих в этом процессе, является содержание нитратов в почве и энергии их накопления. В наших исследованиях высокое содержание микроорганизмов, участвующих в превращениях азота, сопровождалось высоким содержанием нитратов в почве и энергией нитронакопления. Так, за 15 дней нитранакопление в почве под картофелем составляло от 200-450мг NО₃ на 100г почвы.

Большое значение в плодородии темно-каштановой почвы и питании сельскохозяйственных культур имеет разложение клетчатки. Разложение ее в почве происходит при участии целлюлозоразлагающих микроорганизмов. В ризосфере картофеля клетчатка разрушается очень интенсивно: убыль ее массы за 20 дней составляет 40-60 % против исходного, причем летом этот процесс протекает активнее, чем, весной и осенью. Максимальный процент разложения льняных полотен, заложенных в почву, при внесении навоза составил 95 %.

Выявленное высокое содержание микроорганизмов, а также их высокая биохимическая активность в почве, под картофелем объясняется, по видимому, как биологическими особенностями культуры (состав корневых выделений и ризосферной микрофлоры), так и частыми рыхлениями при возделывании картофеля.

Опыты показали, что значение минеральных удобрений в интенсификации земледелия огромно, но роль органических удобрений в улучшении физических и химических свойств почвы, усилении микробиологической деятельности и активности почвенных ферментов, обогащения надпочвенного воздуха углекислым газом остается незаменимой.

При внесении 40-80 т/га навоза уменьшилась плотность пахотного слоя на 4-6 % в течение 2 лет, а содержание водопрочных агрегатов повышалось на 10-12 % в течении 4 лет. При достаточном увлажнении (в условиях орошения) уже с осени повышалось численность микроорганизмов, развивающихся на МПА, разлагающих органофосфаты, олигонитрофилов, азотобактера и нитрифицирующих бактерий в 1,5-2 раза. Внесение навоза оказывало положительное влияние на развитие микрофлоры в течение 4-5 лет.

Вследствии улучшения физических свойств и активизации микробиологической деятельности при внесении навоза в почве повышалось содержание доступных для растений питательных веществ. Применение органических удобрений оказало положительное влияние на рост растений, накопление надземной массы и повышение урожайности картофеля.

Наиболее эффективным было внесение 60 т/га навоза. Урожайность в среднем за 3 года составила 38 т/га (прибавка к контролю составила 9,8 т/га). Применение 80 т/га навоза не обеспечило достоверной прибавки урожая по сравнению с нормой 60 т/га. Наибольшая товарность картофеля получена при внесении 60 т/га ранней посадки, а наиболее высокое содержание крахмала в клубнях при внесении 20 и 40 т/га навоза.

Применение навоза 80 т/га без минеральных удобрений из-за чрезмерного развития массы ботвы, затягивания периода клубнеобразования, увеличения засоренности в рядках не обеспечило достоверной прибавки урожая по сравнению с дозой 60 т/га, а при совместном применении с минеральным удобрениями была получена практически одинаковая урожайность.

При осеннем внесении навоза урожайность была несколько выше, чем при весеннем, что, видимо, объясняется сильным уплотнением почвы дополнительными проходами тракторов.

Наиболее эффективным было внесение навоза под предшественник: 2,4 до 3,6 т/га меньше, чем при осеннем внесении под культуру. При внесении навоза под зябь и под предшественник по всем изучаемым вариантам наблюдалось некоторое увеличение содержания крахмала, по сравнению с внесением навоза весной. Кулинарные качества клубней улучшались при внесении навоза под зябь и под предшествен-ник по сравнению с весенним внесением, а также на Ι сроке посадки по сравнению со 2 и 3-м.

Внесение 20 и 40 т/га подстилочного навоза не изменяло кулинарные качества картофеля, а применение нормы 60 и особенно 80 т/га как весной, так и осенью несколько ухудшало вкусовые качества клубней. Содержание нитратов в большинстве вариантов не превышало ПДК, составляя 55-68 мг/кг. Наибольшее накопление нитратов отмечено при весеннем применении 80 т/га навоза совместно с минеральными удобрениями (98,7 мг/кг). (ПДК 80мг/кг).

Повышенные нормы навоза по фону минеральных удобрений способствовали некоторому увеличению общих потерь при хранении. При внесении 40 т/га навоза – на 0,6 %, при 60 т – на 1,5 %, при 80 т – 2,8 %.

При осеннем внесении навоза по отношению к весеннему сроку по нормам 20, 40, 60 и 80 т/га общие потери снизились на 1; 1,2; 1,6; и 2,2 %, а при внесении под предшественник – на 1,2; 1,8; 2,5 и 3,2 %.

Таким образом, как дозы, так и сроки внесения органических удобрений оказывают определенное влияние на микробиологическую деятельность почвы, урожайность и качество клубней картофеля.

УДК: 631.432.22
ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ КАРАЧАГАНАКСКОГО НЕФТЕГАЗОКОНДЕНСАТНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЗАПАДНОГО КАЗАХСТАНА
Р. Е. Елешев, доктор с.-х. наук, профессор, академик НАН РК и РАСХН

Казахский национальный аграрный университет

Западно-Казахстанский государственный университет имени М. Утемисова

Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени Жангир хана

Исследования проводились в зоне влияния Карачаганакского нефтегазоконденсатного месторождения. Карачаганакское нефтегазоконденсатное месторождение – одно из крупнейших в мире, находится в Бурлинском районе Западно-Казахстанской области.

Карачаганакское нефтегазоконденсатное месторождение расположено на южных отрогах Общего Сырта и Подуральского плато, в глинистых степях с абсолютными отметками в 60-100 м. Рельеф территории увалисто-холмистый [1].

Площадь нефтегазового комплекса составляет 2000 км² и ограничена пределами внутренних контуров р.р. Илек – с востока, Урала – с севера, Утвы – с запада, а также р.р. Акбулака и Шиели с юга. Площадь месторождения около 270 км² с размерами осей: запад-восток – 26 км, север-юг – 16 км [1].

Изучение состояния окружающей среды Карачаганакского нефтегазокон-денсатного месторождения необходимо для установления воздействия антропогенных факторов, приводящих к различной степени нарушения плодородия почв. В связи с этим необходимо научно-обоснованно разработать экологически безопасные технологии возделывания сельскохозяйственных культур на основе оценки степени деградации почв и ее способности к самовосстановлению [2].

В современных условиях с усиливающимся глобальным кризисом природы значение почвенной науки повышается. Хищническая эксплуатация природных ресурсов, неправильное использование почвенного покрова без учета агроэколо-гического потенциала территории и научно-обоснованных систем земледелия привело к значительному снижению плодородия почв [2].

Плодородие – существенный качественный продукт почв, важнейший компонент экологической среды, обеспечивающий растения влагой и доступным количеством питательных веществ. Как важный органо-минеральный комплекс, гумус обуславливает оптимальные физические свойства почв, их поглотительную способность, оказывает непосредственное влияние на водный, воздушный и тепловой режимы, аккумулирует энергию, необходимую для всех физиологических процессов, происходящих в почве [3, 4].

Для контроля за уровнем плодородия почвы, своевременного предотвращения снижения содержания гумуса необходимо иметь его баланс, в котором сопоставляются потери гумуса от минерализации с восстановительными процессами за счет растительных, корневых остатков и вносимых удобрений. Первым этапом осуществления мероприятий по воспроизводству почвенного плодородия является обеспечение бездефицитного баланса гумуса в почве, вторым этапом – расширенное его воспроизводство [3, 4].

Установлено, что повышение плодородия почв возможно при осуществлении комплекса мер:

• 
  увеличение использования в земледелии биологического азота различных видов органических удобрений и проведение периодического контроля за фактическим содержанием гумуса [5, 6];
  
• 
  применение научно-обоснованной системы удобрений (включая основное приросевное внесение и подкормка) увеличение окупаемости затрат, в первую очередь, под наиболее отзывчивые высокорентабельные культуры [6, 7];
  
• 
  использование удобрений и других средств химизации на полях, где строго должны выполняться технологические приемы по выращиванию сельскохозяйственных культур [6, 7].
  

Известно, что содержание питательных веществ в почве оказывает значительное влияние на формирование урожая, а составляющей урожая зерна является оптимальное соотношение элементов его структуры [9].

Формирование урожая яровой мягкой пшеницы и его структурных элементов (высота растений, продуктивная кустистость, озерненность, масса зерна с колоса, масса 1000 зерен) зависит от биологических особенностей сортов, обеспеченности растений влагой и элементами питания, температуры воздуха и почвы, а также от технологических приемов [10, 11].

Для получения высокой урожайности яровых зерновых культур недостаточно создать оптимум влагообеспеченности и содержание элементов питания в почве – важно сформировать соответствующую структуру урожайности в посевах, которая позволила бы эффективно использовать все факторы роста и развития [12].

При решении проблемы повышения урожайности яровой мягкой пшеницы необходимо стремиться максимально реализовать биологические наследственно закрепленные особенности, присущие конкретному сорту [5, 11].

Важнейшее значение в системе сортовой агротехники имеет уровень удобрения. Оптимизация режима питания растений для получения высоких урожаев пшеницы приобретает особенно важное значение в зонах недостаточного и неустойчивого увлажнения [8, 11].

Удобрения, улучшая условия минимального питания растений, создают благоприятные условия для формирования урожая. Неоспоримым является положительное влияние удобрений на повышение урожайности сельскохозяйственных культур.

Суть рационального использования удобрений заключается в том, чтобы внести ровно столько питательных веществ, сколько требуется для формирования планируемого урожая высокого качества, не допуская, при этом, снижения плодородия почвы и загрязнения окружающей среды [8, 11, 12].

Территория Бурлинского района, где, в основном, расположено месторождение, относится к сухостепной зоне темно-каштановых почв [1].

Темно-каштановые почвы, где проводились исследования, различаются по степени солоноватости, карбонатности развития почвенного профиля и характеру механического состава.

Они обладают достаточным естест­венным потенциальным плодородием для возделывания любых сельскохозяйственных культур. Отзывчивы на внесение азотных и фосфорных удобрений [1].

Почвообразующими породами для темно-каштановых нормальных почв чаще всего служат элювиальные отложения палеогенового и верхнемелового возраста, а также неогеновые и четвертичные отложения.

В целинном состоянии эти почвы имеют следующее строение: сверху залегает гумусовый аккумулятивный горизонт (А) мощностью 14-18 см комковатой или мелко-зернисто-комковатой структуры. Ниже залегает переходной гумусовый горизонт (В), верхняя часть которого (В₁) уплотнена несколько сильнее, чем горизонт А и имеет буровато-каштановую окраску, а нижняя часть (В₂) неоднородна и состоит из чередующихся гумусовых затеков и заклинков породы. Структура этого горизонта обычно комковато-ореховая [1].

Мощность всего гумусового горизонта (А + В) составляет 45-60 см. Ниже гумусового горизонта залегает карбонатный горизонт (С₁) с глазковыми выделениями карбонатов и в редких случаях с единичными гумусированными затеками в верхней части.

В горизонте В заметно увеличивается уплотненность, структура становится комковато-ореховой. В следующем переходном ВС, плотность увеличивается и появляются пятна карбонатов.

Наибольшее распространение получили темно-каштановые, нормальные и карбонатные почвы – 5 % и солонцеватые – 23,1 % от общей площади сельхозугодий [1].

Среди почв темно-каштановой подзоны встречаются солонцы – 3,6 %, солончаки – 0,3 %, а также почвы полугидроморфного (лугово-каштановые – 4,7 %) и гидроморфного ряда (луговые – 0,6 %, пойменно-луговые – 5,9 %, лугово-болотные – 0,2 %).

Пашня размещена на зональных полноразвитых, лугово-каштановых и луговых почвах. Более 95 % ее на темно-каштановых, лугово-каштановых – 2,8 % и луговых – 1 %, на других почвах 1,2 %.

Практически все пригодные для земледелия земли в районе распаханы (около 88 %), из них в пашню 112,7 тыс. га, под улучшение пастбища 2,9 тыс. га [1].

Исследования, проведенные на темно-каштановых, тяжелосуглинистых почвах Западного Казахстана, с 2002 года по изучению влияния фосфорных удобрений на урожайность яровой мягкой пшеницы сорта Саратовская 42 выявили содержание гумуса в пахотном слое 2,7-3,7 %, легкогидролизуемого азота – 81-97 мг/кг, подвиж-ного фосфора – 30-35 мг/кг и обменного калия 400-586 мг на кг абсолютно сухой почвы. Показатель кислотности почвы варьирует от 7,1-8,1.

Фосфорные удобрения вносились под основную обработку почвы. Повторность 3^хкратная, площадь делянки 54 м². Норма высева – 3,0 млн. всх. семян на 1 га. Агротехника общепринятая для темно-каштановых почв Западного Казахстана.

Климатические условия по годам резко различаются. Температура, в среднем, за 2003 и 2005 годы исследований, составила 12,5-15 ⁰С. Влажность почвы в слое 0-30 см была равна, за годы исследований, 25,3-28,1 мм. Благоприятные агроклиматические условия и внесение фосфорных удобрений под основную обработку почвы способствовали созданию лучшего питательного режима почвы и обеспечили появление дружных и хороших всходов пшеницы.

Формирование урожая яровой мягкой пшеницы связано с изменением его структурных элементов. По данным анализа структуры урожая, высота яровой мягкой пшеницы при внесении фосфорных удобрений колеблется от 77,1 до 85,6 см, против контроля 72,1 см в среднем. Масса 1000 зерен равна 37,0-38,0 г, против контроля 34,1 г, в среднем. Соответственно увеличивается продуктивная кустистость и масса зерна в колосе с увеличением доз фосфорных удобрений. Если при внесении двойного суперфосфата P₂O₅ в дозе 30 кг д.в. на 1 га продуктивная кустистость составила 1,2 стеблей на одно растение, то при увеличении дозы до 45 кг д.в. на 1 га она составила 1,4. Масса зерна с одного колоса при внесении двойного суперфосфата P₂O₅ в дозе 30 кг д.в. на 1 га составила 0,55 г, а при дозе 60 кг д.в. на 1 га – 0,64 г, при этом среднее значение контроля – 0,51 г.

С увеличением доз вносимых фосфорных удобрений увеличивается число зерен в колосе. Так, если, в среднем за годы исследований, число зерен в колосе в варианте без удобрений достигало 13,2 шт, то при внесении двойного суперфосфата P₂O₅ в дозе 30 кг д.в. на 1 га этот показатель равен 14,0 шт, при 45 кг д.в. на 1 га – 15,1 и при 60 кг P₂O₅ на 1 га – 15,8 шт.

При увеличении доз вносимых удобрений наблюдается снижение показателей структурных элементов яровой пшеницы. Так, высота культуры достигла 82,7 см, масса 1000 зерен – 37,7 г, продуктивная кустистость составила 1,4, масса зерна с одного колоса – 0,61 г. Соответственно, снизился показатель урожайности яровой пшеницы, она составила 8,8 ц/га.

Результаты проведенных многолетних экспериментальных исследований показывают, что при применении удобрений в зоне влияния Карачаганакского нефтегазоконденсатного месторождения Бурлинского района возможно получить урожай зерновых культур на уровне средних многолетних показателей области.

Исследования показывают, что при применении удобрений можно получить урожай регионального значения. Причем, при увеличении количества вносимых удобрений отмечается увеличение количественных параметров биометрических показаний, что обуславливает повышение урожайности зерна. При этом урожайность яровой мягкой пшеницы в среднем, за годы исследований составила (контроль) – 6,2 ц/га, яровой мягкой пшеницы (Р₃₀) – 7,3 ц/га, яровой мягкой пшеницы (Р₄₅) – 8,2 ц/га, яровой мягкой пшеницы (Р₆₀) – 9,0 ц/га, яровой мягкой пшеницы (Р₉₀) – 8,8 ц/га.

Из вышеизложенного видно, что урожай зерна яровой мягкой пшеницы был тем больше, чем выше показатели его структурных элементов. Однако отмечено, что при увеличении двойного суперфосфата P₂O₅ до 90 кг д.в. на 1 га наблюдается снижение урожайности зерновой культуры. Суть снижения урожайности яровой пшеницы заключается в том, что растения используют ровно столько питательных элементов, сколько требуется для формирования планируемого урожая, а избыток в фосфорном питании приводит к обратным процессам, т.е. снижается урожайность яровой пшеницы.

Таким образом, в зоне влияния Карачаганакского нефтегазоконденсатного месторождения можно увеличить продуктивность зерновых культур при условии рационального использования минеральных удобрений.