Московский экономический журнал 2/2018 - Московский Экономический Журнал

УДК 631.861

DOI 10.24411/2413-046Х-2018-12002

Тарасов Сергей Иванович

кандидат биологических наук

Всероссийский научно-исследовательский институт органических удобрений и торфа

Tarasov Sergeuy Ivanovich

candidat of biological sciences

All-Russian Research Institute of Organic Fertilizers and Peat

Russia, Vladimir

Кравченко Мария Егоровна

кандидат биологических наук

Всероссийский научно-исследовательский институт органических удобрений и торфа

Кravchenko Mariay Egorovna

All-Russian Research Institute of Organic Fertilizers and Peat

Russia, Vladimir

Бужина Татьяна Александровна

Всероссийский научно-исследовательский институт органических удобрений и торфа

Bushina Tatjana Alexandrovna

All-Russian Research Institute of Organic Fertilizers and Peat

Russia, Vladimir

Применение бесподстилочного навоза. Эффективность последействия

The application of liquid manure. The effectiveness of the aftereffect

Аннотация. На десятый год последействия во всех вариантах опыта агроценоз трансформировался в фитоценоз, с крайне низкой долей содержания в травостое костреца безостого. Длительность последействия минеральных, органических удобрений после 15-летнего их регулярного применения не ограничена в условиях дерново-подзолистой почвы 20 годами. Удобрения, прямое действие которых не обеспечивает высокий уровень плодородия дерново-подзолистой супесчаной почвы, малоэффективны в своем последействии. Формирование урожая трав за счет последействия удобрений было экономически оправданным, зависело от уровня плодородия почв, погодных условий, наличия в травостое ядовитых и опасных растений.

Abstract. The tenth year of aftereffect in all variants of experience in the agro-ecosystem transformed into a phytocenosis with an extremely low share of content in the sward of smooth brome-grass. The duration of the aftereffect of mineral, organic fertilizers after 15 years of their regular use is not limited to the conditions of sod-podzolic soil for 20 years. Fertilizers, the direct effect of which does not provide a high level of fertility of sod-podzolic sandy soil, are ineffective in their aftereffect. The formation of a harvest of herbs at the expense of the residual effect of the fertilizers was economically justified, dependent on the level of soil fertility, weather conditions, availability of the herbage is poisonous and dangerous plants.

Ключевые слова: Кострец безостый, бесподстилочный навоз, последействие, плодородие, урожайность, качество

Key words: Bramble-free, liquid manure, aftereffect, fertility, yield, quality

Сведения о длительности действиябесподстилочного навоза, помета малочисленны, противоречивы и требуют специального изучения [1,2]. Необходимость проведения данных исследований обусловлена тем обстоятельством, что в производственных условиях эффективность использования бесподстилочного навоза, помета вдвое ниже ее нормативных значений[3]. При прогнозировании урожая, как правило, не учитывается последействие полужидкого, жидкого навоза, помета, навозных, пометных стоков. Не определены границы экономической целесообразности формирования урожая сельскохозяйственных культур за счет последействия бесподстилочного навоза, помета. Исследования представляют интерес: а) для хозяйств, в которых в качестве единственно возможного фактора повышения урожайности с.-х. культур рассматривается последействие удобрений, внесенных в предыдущие годы, в период их интенсивного применения;б) для экологов, прогнозирующих экологические риски применения сверхвысоких доз бесподстилочного навоза, помета (свыше N300-360), как в прямом, так и в последействии.

Последействие бесподстилочного навоза определялось с 1998 г. в полевом стационарном опыте по изучению эффективности длительного применения жидкого навоза, навозных стоков при возделывании костреца безостого. Опыт был заложен в 1983 г. на опытном поле ФГБНУ ВНИИОУ. Почва участка дерново-подзолистая на мощной суглинистой морене. Перед закладкой опыта (1982 г.) почва (0-20 см) имела следующие агрохимические показатели: рН_сол4,9; содержание гумуса (по Тюрину) 1,39%; подвижного фосфора и обменного калия (по Кирсанову), соответственно, 5,6-6,8 и 14,7 мг/100 г; Hr (по Каппену) 1,9 мг-экв./100 г; S (по Каппену –Гильковицу) 3,7 мг-экв./100 г. Схема полевого опыта включала следующие варианты: 1. Без удобрений (контроль). 2. Удобрение – бесподстилочный навоз (БН), доза N300. 3. БН, N400. 4. БН, N500. 5. БН, N700. 6. Минеральные удобрения N300PK (эквивалент NPK варианта 2). Площадь опытной делянки 70 м²; учетной – 54 м². Повторность четырехкратная. Опытная культура – кострец безостый (BromopsisinermisLeyss) сорта Моршанский 760. Агротехника общепринятая для зоны Владимирской области. Используемый на удобрение бесподстилочный навоз характеризовался низким содержанием сухого вещества (2,8-6,0%), азота (0,08-0,24%), фосфора (0,05-0,16%), калия (0,03-0,07%).Бесподстилочный навоз и минеральные удобрения равномерно распределяли по всей поверхности делянки перед отрастанием трав. При внесении удобрений единовременная доза бесподстилочного навоза не превышала N300. При большей норме бесподстилочный навоз применяли дробно под три укоса: N400(300+100+0); N500(300+100+100); N700(300+200+200). В связи с изучением эффективности последействия бесподстилочного навоза делянки всех вариантов опыта в 1997 г. были поделены на 2 равные части – по 35 м². Одна половина делянок использовалась для выявления действия различных доз и сроков внесения бесподстилочного навоза на изменение свойств почвы, величину и качество урожая многолетних трав. На данной площади опыта травостой не подвергали ни коренному, ни поверхностному улучшению. Здесь сохранен старосеянный травостой. Другая половина делянок в 1997 г. была перезалужена кострецом безостым. Начиная с 1998 г., на данных участках изучается эффективность последействия бесподстилочного навоза, внесенного за предыдущие 15 лет исследований (1983-1997гг.). Методы изучения влияния последействия бесподстилочного навоза, минеральных удобрений на изменение агрохимических, микробиологических свойств почвы – общепринятые, соответствовали требованиям ОСТ 10 106-87 [4].Содержание в почве органического вещества проводили по методу Тюрина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213); подвижных фосфора, калия – по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26207). Численность в почве аммонифицирующих бактерий определяли намясопентонномагаре; денитрифицирующих – на жидкой среде Гильтая; нитрифицирующих – посевом на водном 2%-ном агаре с аммонийно-магниевой солью фосфорной кислоты; микроорганизмов, усваивающих минеральный азот, — на крахмало-аммиачном агаре[5]. Достоверными различиями численности микроорганизмов считались те, которые составляли 2 и более раза [6]. Санитарно-гигиенические исследования почвы проводили согласно требованиям МУК 4.2.2661 [7]. Токсичность почвы определяли методом биотеста – по подавлению роста корней редиса [8], биологическую активность – по степени разрушения льняной ткани, желатина фотопленки [9, 10]. Урожай зеленой массы трав учитывали в фазу начала колошения, сплошным способом со всей учетной площади каждой делянки. Качество зеленой массы оценивали методами, указанными в ГОСТ Р 56912 [11].Экономическую эффективность последействия удобрений определяли по минимуму приведенных затрат с учетом прибавки урожая [12]. Статистическую обработку результатов исследований проводили методом дисперсионного анализа [13].

Результаты исследований

Согласно результатам исследований после перезалуженияв первый год последействия (1998 г.), во всех вариантах опыта содержание костреца безостого превышало 97%. Однако в последующие годы в травостое контрольного варианта опыта отмечалось резкое снижение доли костреца безостого до 37% в 2002 г., 0,5% в 2017 г. (таблица 1). В травостое вариантов опыта в которых в предыдущие 15 лет (1983-1997 гг.) применялись удобрения, в последействии также наблюдалось выпадение основной культуры — костреца безостого. С увеличением срока последействия доля костреца безостогововсех вариантах опыта значительно снижалась.Через 10 лет последействия (1998-2007 гг.) агроценоз данных вариантов опыта сменялся фитоценозом. Доля костреца безостого в травостое не превышала 25%. Наибольшее его содержание отмечалось в вариантах последействия высоких доз бесподстилочного навоза (N₅₀₀, N₇₀₀). Вместе с тем , через 20 лет последействия бесподстилочного навоза доля костреца безостого в фитоценозе данных вариантов опыта не превышала 3-4% (таблица 1). Снижение доли костреца безостого обусловлено неустойчивостью любого агроценоза в котором доминирует монокультура [14].Через 20 лет последействия на делянках всех вариантов опыта сформировались климаксовые формации в травостое которых отсутствовала доминирующая культура. Ботанический состав данных формаций был представлен более 50 видами растений и зависел от погодных условий. Во влажные годы в травостое всех вариантов опыта доминировали мезофиты: клевер луговой (TrifoliumpretenseL.), клевер белый (TrifoliumrepenseL.), подмарейникнастоящий (GaliumverumL.), полевицанитевидная (AgrostiscapillarisL.), ромашканепахучая (Matricariainodora), ромашка лекарственная (Matricariachamomilla), пупавка полевая (Anthemisarvensis), овсюг (Avenafatua), одуванчик (Taraxacumofficinale), ландыш (ConvallariamajalisL.), медуница (Pulmonariaobscura). В засушливые годы в травостоепреобладаликсерофиты: кошачья лапкадвудомная(Antennariadioica), ясноткабелая(Lamiumalbum), пижма обыкновенная (Tanacetumvulgare), мятлик луговой (Poapratensis), вероника дубровная (Veronicachamaedrys), лисохвост луговой (AlopecuruspretenseL.), осот обыкновенный (Sonchusarvensis), бодяк полевой (Cirsiumarvense).

Согласно данным таблицы 2 продуктивность трав зависела от последействия ранее внесенных удобрений (1983-1997 гг.) и их эффективность не была исчерпана 20 годами последействия. Наибольшие прибавки урожая получены от последействия бесподстилочного навоза в дозе N₇₀₀. Прибавки урожая трав от последействия минеральных удобрений уступали последействию органических удобрений. За весь период исследований прибавки урожая зеленой массы трав от последействия минеральных удобрений (N₃₀₀РК) составили 41%, бесподстилочного навоза (N₃₀₀) – 56%.

Эффективность последействия удобрений также зависела от погодных условий. В засушливых, неблагоприятных условиях (2002, 2003, 2007, 2010-2012 гг.) последействие удобрений, либо не проявлялось, либо оценивалось как крайне незначительное. Видовой состав травостоя также оказывал влияние на продуктивность зеленой массы. В период 2013-2017 гг. в травостоев большом количестве присутствовали растения , отличающиеся высокой биомассой (пижма, щавель). Различия в эффективности последействия минеральных удобрений и бесподстилочного навоза, вероятно, обусловлены неодинаковым их влиянием в период 1983-1997гг. на уровень плодородия почв. Систематическое 15-летние внесение органических и минеральных удобрений в дозах, равных по наличию биогенных элементов (N300PK), обусловило увеличение содержания в почве (0-20 см): гумуса, соответственно, на 103% и 51 %, калия подвижного – на 200% и 58%, фосфора подвижного в 9 и 6 раз. Почва с наибольшим содержанием гумуса, биогенных элементов (N700) характеризовалась максимальной эффективностью последействия (таблицы 2, 3).

Согласно данным таблицы 3 последействие удобрений сопровождалось снижением содержания гумуса, подвижного фосфора, обменного калия. Максимальные их потери отмечены в переунавоженной почве (N700): в среднем ежегодно: гумуса – на 0,04%, подвижного фосфора – на 40,1, обменного калия – на 8,0 мг/ 1кг. В почве варианта БН N300 ежегодные потери гумуса составляли – 0,019%, подвижного фосфора –7,8, обменного калия – 3,8 мг/ кг. В почве последействия минеральных удобрений содержание гумуса, подвижного фосфора, обменного калия ежегодно, в среднем, снижалось, соответственно, на 0,008%, 6,3 и 1,65 мг/ кг. Почва вариантов опыта с последействием бесподстилочного навоза отличалась более высокой биогенностью: наибольшей численностью денитрифицирующих микроорганизмов, бактерий, использующих минеральные формы азота. Численность различных физиологических групп микроорганизмов в почве с последействием удобрений возрастала в 2 – 6 раз по сравнению с ее значениями в почве контрольного варианта опыта (таблица 4). Вероятно, это обусловлено трансформацией агрофитоценоза на более низкий уровень обмена веществ и энергии, что является закономерным при формировании устойчивых климаксовых формаций [14]. Почва всехвариантов опыта на 20-й год последействия удобрений отличалась низкой биологической активностью (таблица 5). Вместе с темнаибольшее продуцирование углекислого газа, разложение полотна, желатина отмечено в почве последействия бесподстилочного навоза в дозах N500, N700. С увеличением срока последействия резко снижалась токсичность почвы. На 20-й год последействия различия в токсичности почвы всех вариантов опыта оценивалась как крайне низкие, равнозначные (таблица 5).

В соответствии с данными таблицы 6 минеральные и в большей степени органические удобрения продолжали в своем последействии оказывать влияние не только на величину урожая, но и качество зеленой массы трав. Последействию максимальнойдозыбесподстилочного навоза N_700, соответствовало наибольшее содержание в зеленой массе трав сырого протеина, обменной энергии, кормовых единиц, наименьшее клетчатки. Однако уже на 3-5 годы последействия удобрений ни в одном из вариантов опыта зеленая масса трав несоответствоваланормативным требованиям ГОСТ Р 56912 [11]. Низкое содержание сырого протеина, высокое клетчатки в зеленой массе трав отмечалось уже на 3-й год последействия бесподстилочного навоза в дозе N₃₀₀, на 5-й год последействия при дозе N₇₀₀. Качество зеленой массы трав всех вариантов опыта резко снижалось не только по причине уменьшения плодородия почв, но и появления в травостое значительного количества ядовитых и вредных растений – лютика полевого (RanunculusarvensisL.), чистотела большого (ChelidoniummajusL.), хвоща полевого (EquisetumarvenseL.).

Расчеты, проведенные по минимуму приведенных затрат с учетом прибавки урожая, показали, что его формирование вцелом за все года исследований (1998-2017 гг.)за счет последействия удобрений было экономически оправдано (таблица 7 ).

ВЫВОДЫ

1. Последействие минеральных и различных доз бесподстилочного навоза сопровождалось резким изменением ботанического состава травостоя. На 10-й год последействия удобрений агроценоз всех вариантов опыта сменился фитоценозом, что соответствовало общим природнымзакономерностям изменений биоценозов с доминированием монокультур.

2. Длительность последействия минеральных удобрений, различных доз бесподстилочного навоза (примененных в 1983-1997гг.) не ограничена 20 годами (1998-2017 гг.) и определялась уровнем плодородия почв, погодными условиями, ботаническим составом агрофитоценоза.

3. Удобрения, прямое действие которых не обеспечивает высокий уровень плодородия дерново-подзолистой супесчаной почвы, малоэффективны в своем последействии. Наибольшие прибавки урожая зеленой массы трав получены от последействиябесподстилочного навоза в дозе N_700. Эффективность последействия минеральных удобрений (N₃₀₀РК) уступало пролонгированному действиюбесподстилочного навоза в дозе N₃₀₀.

4. Последействие удобрений всех вариантов опыта сопровождалось снижением плодородия почв. Наибольшее уменьшение содержания гумуса, биогенных элементов отмечено в почве вариантов с максимальной эффективностью последействия удобрений — бесподстилочного навоза в дозе N₇₀₀.

5. Бесподстилочный навоз в дозе N₇₀₀даже на 20-й год последействия обеспечил большую биогенностьдерново-подзолистой супесчаной почвы: наивысшее содержание в ней микроорганизмов основных физиологических групп; максимальные значения ее биологической активности.

6. Многолетнее последействие удобрений всех вариантов опыта не позволяло получать зеленую массу трав, соответствующую нормативным требованиям качества.Низкое содержание сырого протеина, высокое клетчатки в зеленой массе трав отмечалось уже на 3-й год последействия бесподстилочного навоза в дозе N₃₀₀, на 5-й год последействия при дозе N_{700 .}

7. Использование последействия в качестве основного фактора увеличения продуктивности трав в целом за период 1998-2017 гг. было экономически оправданным. Однако длительное формирование урожая трав за счет последействия удобрений ограничено появлением в агрофитоценозе ядовитых и опасных растений, присутствие которых в зеленых кормах, согласно нормативным требованиям, не допускается.

Список литературы

Васильев В.А. Длительность действия навозного удобрения/ В.А.Васильев// Агрохимия. – 1973.- № 8.- С. 148-151.
Мерзлая Г.Е. Действие и последействие систем удобрения с использованием навоза/ Г.Е.Мерзлая, А.И. Еськов, С.И. Тарасов // Плодородие.- 2011.-№3. – С.16-19.
Агроэкологические основы и технологии использования бесподстилочного навоза / Г.Е.Мерзлая [и др.]. – М.: Россельхозакадемия – ГНУ ВНИПТИОУ,2006 – 463 с.
ОСТ 10 106 – 87. Опыты полевые с удобрениями. Порядок проведения.- Взамен ОСТ 46-23-74; введ.1988 – 07 -01. – М.: Госагропром СССР,1987. – 48 с.
Теппер Е.З. Практикум по микробиологии/ Е.З. Теппер, В.К. Шильникова – М.:Дрофа, 2004. – 175с.
Ремпе Е.Х. Влияние возрастающих доз удобрений на микробиологические процессы дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы, содержание нитратов в почве и корнеплодах кормовой свеклы / Е.Х. Ремпе, М.П. Мишунина, Н.К. Грачева, В.И. Черная // Агрохимия. – 1987. — №8. – С.51-57.
Методы санитарно- паразитологических исследований: МУК 4.2.2661–10: утв. Главным государственным врачом РФ 23.07.2010 : ввод. в действие с 20.07.2010.- М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2011.- 63с.
Минеев В.Г.Определение суммарной токсичности почвы, корневой системы и конечной продукции при применении химических средств защиты растений: методика и результаты/ В.Г.Минеев, Е.Х.Ремпе, Л.П.Воронина, Л.В.Коваленко// Вестник с.-х. науки.- 1991.- № 6.-С. 63-71.
Вавуло Ф.П. К методике определения суммарной протеазной активности почвы прямым методом/ Ф.П.Вавуло// Микробиологические и биохимические исследования почв: Сб. науч. тр. изд. «Урожай» — Киев, — С. 98-103.
Практикум по агрохимии /под ред. В.Г. Минеева. – М.: Изд-во МГУ, 2001.- 689 с.
ГОСТ Р 56912 – 2016. Корма зеленые. Технические условия.-Введ. 2017-01-01. – М.: Стандартинформ, 2016. – 8 с.
Методические указания по проведению исследований в длительных опытах с удобрениями. ч.I. Особенности закладки и проведения длительных опытов в различных условиях/ ВИУА- М.: ВНИИА, 1986. — С. 148.
Доспехов Б.А. Методика полевого опыта/ Б.А. Доспехов. – М.:Агропромиздат, 1985.- 351 с.
Лобков В.Т. Почвоутомление при выращивании полевых культур/ В.Т. Лобков. – М.: Колос, 1994. — 112 с.