626

Соотношения элементов питания в удобрении не оказали существенного влияния на содержание жира в зерне (табл. 95).

Таблица 95

Влияние соотношения элементов питания на содержание жира и клетчатки в зерне ячменя, % в воздушно-сухом веществе, (среднее за 2004-2006 гг.)

Содержание клетчатки снижается с увеличением доли азота и снижением доли фосфора и калия в суммарной дозе. Минимальное еѐ содержание получено при соотношении 2:0,5:0,5. Таким образом, увеличение доли азота в удобре-

131

нии повышает содержание белка и сырого протеина, снижает содержание клетчатки, что повышает кормовую ценность зерна и соломы ячменя сорта Сонет.

7.6 Вынос и коэффициенты использования элементов питания из удобрений

Вынос основных элементов питания урожаем ячменя позволяет нам судить о доступности питательных веществ, внесѐнных в почву с удобрением. Многие исследователи отмечают, что при внесении удобрений увеличивается общий вынос азота, фосфора и калия.

Данные наших исследований по выносу азота, фосфора и калия ячменѐм приведены в таблице 96. Вынос 10 ц зерна (с учѐтом побочной продукции) по вариантам изменялся незначительно. Размеры общего выноса элементов питания зависели в основном от величины урожайности. Наибольший вынос элементов питания был в варианте с соотношением элементов питания 1:1:1 и составил: азота – 118 кг/га, фосфора – 44 кг/га и калия – 84 кг/га.

Таблица 96

Влияние соотношения элементов питания на вынос и КИУ, среднее за 2004-2006 гг.

М.В. Вильямс и др. (1990) считают, что об оптимальном сочетании элементов в удобрении можно судить по степени их использования растениями. Наши данные свидетельствуют о том, что коэффициенты использования элементов питания из удобрений менялись в широких пределах и зависели от соотношений элементов питания. Н.З. Милащенко (1993) установил, что ячмень

132

хорошо использует фосфор почвы. Высокие дозы азота способствовали активизации фосфора и калия почвы. Именно этим объясняются такие высокие коэффициенты использования фосфора и калия в вариантах 2, 7, 8 и 9. Максимальный коэффициент использования азота был при соотношении N, P и K в удоб-

рении 1:1:1.

На основании данных выноса и количества элементов питания поступивших в почву с удобрениями, мы рассчитали баланс питательных веществ в почве (табл. 97).

Таблица 97

Влияние соотношения элементов питания на баланс питательных веществ в почве, среднее за 2004-2006 гг.

В среднем за три года наблюдается отрицательный баланс по азоту во всех вариантах кроме 9 (+15 кг/га). Баланс по фосфору был положительный за исключением вариантов с долей азота 0,5 в удобрении (-1 кг/га). В вариантах с долей калия 1 и 1,5 наблюдается положительный баланс по калию.

7.7 Энергетическая оценка

Применение минеральных удобрений должно соответствовать одной из задач растениеводства – разработке ресурсоэнергосберегающих технологий производства зерна. Как и в первом опыте для расчета энергетической эффективности была взята средняя урожайность ячменя за годы исследований. Это дало возможность сравнить изучаемые соотношения элементов питания по энергозатратам (табл. 98). При суммарной дозе минеральных удобрений 180

133

кг/га наблюдается тенденция увеличения техногенных затрат на получение урожая по мере увеличения соотношения азота с 0,5 до 2.

Таблица 98

Влияние соотношения элементов питания на структуру техногенных затрат по энергетическим потокам, среднее за 2004-2006 гг.

Хотя суммарная доза и была одинаковой, но наибольшие затраты получены в варианте с соотношением элементов питания 2:0,5:0,5, т.к. здесь были наибольшие затраты на азотные удобрения. Это связано с тем, что энергетический эквивалент 1 кг азота составляет 86,8 МДж, что в 7 и 10 раз больше чем у фосфора и калия соответственно (фосфор 12,6 МДж, калий 8,3 МДж).

Анализ энергетической эффективности показал: соотношения элементов питания в удобрении влияют на коэффициент энергетической эффективности (КЭЭ) и наибольшее значение по данному показателю (2,5) обеспечивал вариант с соотношением элементов питания 1:1:1 (табл. 99). Выявлено, что чем выше урожайность, тем выше коэффициент энергетической эффективности.

134

Таблица 99

Влияние соотношения элементов питания на коэффициент энергетической эффективности возделывания ячменя, (среднее за 2004-2006 гг.)

Таким образом, при суммарной дозе N+P+K в удобрении 180 кг/га наилучшим соотношением элементов является 1:1:1, урожайность в среднем за три года в данном варианте была наибольшей и составила 4,57 кг/10 м2. При этом соотношении элементов питания 1:1:1 в удобрении увеличивается продуктивность колоса, повышается густота продуктивного стеблестоя.

Однако триангулярная матрица показывает, что оптимальным расчетным является соотношение 1,5:0,7:0,8 (N90:Р40:К50).

На качество урожая элементы питания влияли не одинаково. Содержание общего и белкового азота в зерне ячменя увеличивалось с увеличением доз азотных удобрений. При увеличении доз фосфора и калия идѐт накопление небелковой фракции азота. При соотношении элементов питания 1:1:1 создаются благоприятные условия перехода азота удобрения в азот белка и содержание небелкового азота снижается. Повышение доз калия снижает содержание, как общего, так и белкового азота, что говорит о протеинопонижающей роли калия.

135

ГЛАВА VIII. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМ ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ЯЧМЕНЕ

Вопросам эффективности фосфорных удобрений посвящено множество исследований отечественных и зарубежных авторов (Mitchell J., 1946; 1957; Соколов А.В., 1950; Чумаченко И.Н., 1970; Прокошев В.Н., Попова С.И., 1971; Бугреев В.А., 1974; Попова С.И., Кирякова Е.М., 1976; Boland N.S. и др., 1983; Кирякова Е.М., 1984; Сдобникова О.В., 1985; Syer J.K., Mackay A.D., 1986; Панников В.Д., Минеев В.Г., 1987; Brown S.C. и др., 1987; Bolland M.D.A. и др., 1988; Subramanian K.S., Kumaraswamy K., 1989; Кукреш Н.П. и др., 1990; Le Mare P.H., 1991; Fageria N.K. и др., 1991; Matar A. и др., 1992; Алметов Н.С. 1996;. Дышко В.Н., 2002; Akintokun O.O. и др., 2003; Prabir K.Ghosal и др., 2003).

Результаты опытов научно-исследовательских учреждений показывают, что различные формы фосфорных удобрений неодинаково влияют на урожайность и качество зерна ячменя. Так, на серых лесных почвах Горьковской государственной сельскохозяйственной опытной станции из фосфорных удобрений простой суперфосфат в большей мере увеличивал урожай и содержание в зерне ячменя сырого протеина по сравнению с двойным суперфосфатом, фосфоритной мукой и термофосфатом. Все изучаемые формы фосфорных удобрений оказывали одинаковое влияние на массу 1000 зѐрен и натурный вес зерна (Толстоусов В.П., 1974).

С.М. Гуревич (1985), О.В. Сдобникова (1985) считают, что действие двойного и простого суперфосфата на дерново-подзолистой почве на урожайность ячменя является равноценным.

По данным полученным на Раменской опытной агрохимической станции в многолетних полевых опытах за 12 лет на известкованной дерновоподзолистой почве водо- и лимоннорастворимые формы фосфорных удобрений проявляли близкую эффективность на ячмене. Отмечена также более высокая эффективность фосфоритной муки перед суперфосфатом (Применение фосфорных…, 1986). Аналогичные данные получены Т.К. Никушиной (1975). В еѐ опытах прибавка от применения фосфоритной муки составила 11,5 ц/га, от применения простого суперфосфата – 2,0 ц/га.

В тоже время, Ю.М. Безуглая (1970) приводит данные, по которым водорастворимые и лимоннорастворимые фосфаты на неизвесткованной дер- ново-подзолистой почве и по фону извести при основном внесении оказали близкое между собой действие на урожайность ячменя, а фосфоритная мука

136

уступала всем формам фосфатов. Более сильное действие суперфосфата на урожайность зерна ячменя подтверждает А.С. Чернавин (1956). Прибавки от внесения Рф составили 2,5-3 ц/га, а от Рс – 3 ц/га.

По данным С.М. Гуревича (1962) термофосфат, томасшлак и преципитат незначительно уступали простому суперфосфату на ячмене, а в отдельные годы даже действовали лучше. Фосфоритная мука оказывала слабое влияние на урожайность ячменя.

В опытах Т.Ю. Бортник (2000) урожайность ячменя при внесении разных форм фосфорных удобрений изменялась от 20,2 до 22,5 ц/га. Более высокая водорастворимость фосфора в удобрениях (суперфосфат, нитроаммофоска) способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур только в первые годы внесения.

Всероссийским научно-исследовательским институтом агрохимии проведены 15-летние исследования по испытанию эффективности твердых полифосфатов аммония (ПФА), калия (ПФК), кальция (ПФСа), а также метафосфатов калия (МФК), натрия (МФNa) в сравнении с двойным суперфосфатом (Рсд) и аммофосом (Аф) на дерново-подзолистой почве. По своему действию на урожайность ячменя двойной суперфосфат и аммофос превзошли только метафосфат калия, остальные формы удобрений уступали им по своей эффективности. Аммофос в припосевном внесении был эффективнее суперфосфата и смеси простых удобрений, прибавки к фону составляли 2,6 и 3,9 ц/га. Эффективность нитрофоски и нитроаммофоски в большинстве случаев равна эффективности эквивалентных количеств простых удобрений (Сдобникова О.В., 1985).

А.И. Киселевым (2006) получены и агрохимически обоснованы су- перфосфатно-фосфоритные смеси (СФС) и комплексное азотно-фосфорное удобрение (частичный нитрофос) из местных желваковых фосфоритов Сожского и Егорьевского месторождений. Эффективность СФС на дерновоподзолистых почвах под ячмень по отношению к двойному суперфосфату составила 93-99 %. Результаты исследований дают основания осуществлять переработку местных фосфоритов по энерго- и ресурсосберегающим технологиям (Самсонова Н.Е., Киселев А.И., 2002).

Таким образом, анализ источников научной литературы позволяет сделать вывод, что данные по влиянию форм фосфорных удобрений на урожайность ячменя носят противоречивый характер.

Проблема обеспечения сельского хозяйства фосфорными удобрениями в стране стоит достаточно остро. Из-за высокой стоимости суперфосфата поиск

137

дешѐвых источников поступления фосфора является актуальной проблемой для сельскохозяйственного производства (Шафронов О.Д., Темников В.Н., 2008). Одним из таких источников может являться отход «Зола от термического обезвреживания биологических отходов» (далее – зола биологических отходов), получаемая при сжигании отходов производства и переработки мясной и рыбной продукции в специализированных установках. Такая зола относится к отходам 3- 4 классов опасности (умеренно и малоопасные отходы) для окружающей природной среды и в дальнейшем подлежит захоронению на полигонах твердых бытовых отходов. Агрохимическая ценность данного отхода обусловлена содержанием в нѐм важнейших элементов минерального питания растений: Р, Са, Мg, Mn, S, Si и др. (табл. 100).

Таблица 100

Средний химический состав золы биологических отходов, % на сухое вещество

Аналогично суперфосфату и фосфоритной муке в состав золы входит кальций, в среднем его доля в золе составляет 20%. Содержание общего фосфора в исследуемых образцах составляет от 15,7 до 23,0 %. Зола по сравнению с фосфоритной мукой имеет более высокое содержание оксидов железа и алюминия, превышение их может достигать до 2 раз.

В Пермском крае бесконтактные технологии термического уничтожения биологических отходов применяются на предприятиях – ООО «Завод утилизации отходов «Экологическая система»; ОАО «Птицефабрика Калининская»,

ООО «Экомедбиопром» др. Процесс уничтожения производится в специальных термических установках, в которых создаются условия для полного уничтожения органического вещества, в том числе патогенной микрофлоры.

По данным Управления Россельхознадзора на территории Пермского края ежегодно образуется в среднем 12 тысяч тонн биологических отходов в результате переработки мяса животных, птиц, рыб. После термической обработки остается в среднем 5% от первоначальной массы, то есть 600 тонн в год.

Если рассмотреть термический процесс разложения органической массы животных до зольных элементов с точки зрения круговорота веществ в земледелии, то можно сделать предположение о возможности возвращения их в почву и пополнения тем самым баланса необходимых для растений веществ и ис-

138

пользования образующейся золы от сжигания тел животных, птиц, рыб в качестве удобрения и мелиоранта на ячмене.

Целью наших исследований явилось научно обосновать возможность использования золы биологических отходов в качестве фосфорного удобрения на ячмене.

Для осуществления этой цели определены следующие задачи:

–определить химический состав отхода «зола биологических отходов»;

–изучить влияние золы биологических отходов на урожайность и качество ячменя;

–дать научное обоснование полученным данным, производственную, экономическую, агроэнергетическую оценку применения золы биологических отходов в качестве фосфорного удобрения на ячмене, и рекомендации производству.

8.1 Схемы и методика проведения опытов

Для решения поставленных задач в 2009-2011 гг. были проведены один полевой и два вегетационных опыта в учебно-научном хозяйстве ФГБОУ ВПО Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н. Прянишникова.

Действие различных доз золы на агрохимические свойства почвы, урожайность и качество зерна ячменя сорта Сонет изучали в двухфакторном полевом опыте по следующей схеме (опыт 7):

Фактор А – форма фосфорного удобрения:

А1 – суперфосфат простой гранулированный (Рсг, Р2О5 26%); А2 – зола от термического обезвреживания биологических отходов (Рзола); А3 – фосфоритная мука (Рф, Р2О5 19,5%).

Фактор В – дозы фосфорных удобрений:

В1 – P30; В2 – Р60; В3 – Р90.

На всех вариантах фоном внесены азотно-калийные удобрения в дозе 60 кг д.в./га. В качестве средней дозы фосфора взята доза 60 кг д.в., как среднерекомендуемая под яровые зерновые в Предуралье (Корляков Н.А., 1959, Прокошев В.Н., 1968). Дозы фосфора 30 и 90 кг д.в. получены в результате уменьшения и увеличения среднерекомендуемой на 50 %.

Формы фосфорных удобрений были выбраны из наиболее распространенных и применяемых в сельском хозяйстве.

Внаших исследованиях мы использовали золу биологических отходов

ООО«Завод утилизации отходов «Экологическая система» (2009 г.), ОАО

139

Птицефабрика «Калининская» (2010-2011 гг.). В соответствии с «Ветеринарносанитарными правилами сбора, утилизации и уничтожения биологических отходов (РВ 96-35)» и ГОСТ 30772-2001 трупы животных, птиц, рыб, другие отходы, получаемые при переработке пищевого и непищевого сырья животного происхождения, являются биологическими отходами. В результате термической обработки биологических отходов остается только зольный остаток, органическое вещество полностью уничтожается (табл. 101).

Таблица 101

Основные технические характеристики золы биологических отходов

Специфика изучаемого отхода состоит в том, что она сочетает в себе разные по растворимости соединения фосфора: одно-, двух- и трехзамещенные фосфаты кальция, магния, железа и алюминия (табл. 102).

Таблица 102

Формы фосфора в фосфорных удобрениях и золе биологических отходов

Практически весь фосфор в золе находится в усвояемой для растений форме, содержание воднорастворимой формы незначительное. По указанным показателям зола от термического обезвреживания биологических отходов является пригодной для применения еѐ в качестве фосфорного удобрения, и занимает промежуточное положение между суперфосфатом и фосфоритной мукой.

В качестве фоновых удобрений использовались: аммонийная селитра (34,4%), калий хлористый (60%). Удобрения в опытах вносили вручную весной разбросным способом под предпосевную культивацию.

140