Влияние органической системы земледелия на агрофизические и агрохимические

Влияние органической системы земледелия на агрофизические и агрохимические свойства черноземных почв Восточного Закамья Республики Татарстан (на примере КФХ «Маслаков Г. Д. » Мензелинского района) Выполнил: ученик 9 А класса общеобразовательной школы-интерната «Лицей имени Н. И. Лобачевского» К(П)ФУ Лемазин Кирилл Руководитель: учитель высшей категории Сафиуллина Н. И. Научный консультант: к. б. н. Кольцова Т. Г. (ИПЭН АН РТ) 1

Почвы Республики Татарстан Серые лесные 2 Черноземы, 42% сельхозугодий

Темпы развития органического сельского хозяйства в мире Республиканские программы по развитию органического сельского хозяйства Площадь органических сельхозугодий, млн га 40 2010 г. - Целевая программа «Развитие биотехнологии в Республике Татарстан на 2010 -2020 годы» (Проект 2. 1. «Агробиотехнология» ); 30 20 0 1999 г. 2000 г. 2001 г. 2002 г. 2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г. 2011 г. 10 2013 г. «Программа развития биологического (органического) земледелия Республики Татарстан» (в проекте) www. fibl. org Источник: Fi. BL-IFOAM (Международная федерация движений за органическое сельское хозяйство)-SÖL 1999 -2013 3

Высокое биоразнообразие Отказ от пестицидов Органическое земледелие Без использования ГМО Сохранение плодородия почвы Отказ от удобрений 4

Чистый пар при органическом земледелии с полуразложившимися остатками сорной растительности Растения пшеницы (с. «Поволжская 86» ) при органическом земледелии темно-зеленого цвета и высоким тургором Чистый пар при конвенциональном земледелии с вегетирующей сорной растительностью Растения пшеницы (с. «Поволжская 86» ) при конвенциональном земледелии светлозеленого цвета и низким тургором Гипотеза: технология органического земледелия оказывает положительное влияние на изменение агрофизических и агрохимических свойств черноземных почв Восточного Закамья РТ 5

Цель работы: изучить агрофизические и агрохимические свойства типичного чернозема, возделываемого при органической системе земледелия в природноклиматических условиях Восточного Закамья Республики Татарстан Задачи: 1) определить агрофизические свойства: структурно-агрегатный состав и водопрочность почвенных агрегатов типичного чернозема органических и конвенциональных агроценозов Восточного Закамья Республики Татарстан; 2) изучить основные агрохимические (содержание гумуса, общего азота, подвижного фосфора, обменного калия) и физико-химические свойства (степень кислотности) типичного чернозема органических и конвенциональных агроценозов Восточного Закамья Республики Татарстан; 3) провести сравнительный анализ основных агрофизических и агрохимических свойств типичного чернозема при разных системах земледелия; 4) изучить динамику агрофизических и агрохимических показателей типичного чернозема, возделываемого в условиях органической системы земледелия, за 3 года. 6

Район исследования 7

Модельное органическое крестьянско-фермерское хозяйство «Маслаков Г. Д. » Характеристика системы земледелия: ü беспестицидная технология в течение 16 лет; ü минимальная обработка почвы; ü внедрение сидеральных культур; ü борьба с сорной растительностью плоскорезной обработкой на чистом пару; ü качественный семенной материал, предпосевная обработка семян биопрепаратами. Среднесуглинистый чернозем типичный Основное направление модельного органического хозяйства– зернопроизводство 8

Методы исследования Пробоподготовка почвенных образцов Лабораторно-аналитические исследования Агрофизические свойства Структурноагрегатный состав, по Саввинову Агрохимические свойства Гумус, по Тюрину (ГОСТ 26213 -91) Водопрочность почвенных агрегатов, по Никольскому Обший азот, по Несслеру (ГОСТ 26107 -84) Подвижный фосфор, Обменный калий, по Чирикову (ГОСТ 26204 -91) Физико-химические свойства Степень кислотности, потенциометрически (ГОСТ 26423 -85)

Структурно-агрегатный состав типичного чернозема при разных системах земледелия Размер агрегатов, мм (%) год культура >10 10 -7 7 -5 5 -3 3 -2 2 -1 1 -0, 5 Органическое земледелие 0, 50, 25 <0, 25 Σ 100, 25 (%) Кстр 2011 озимая пшеница 8, 2 7, 2 15, 3 5, 7 26, 8 17, 4 9, 0 2, 3 89, 6 8, 53 2013 чистый пар 6, 8 5, 0 5, 1 8, 6 4, 6 11, 3 17, 0 15, 9 25, 6 67, 5 2, 08 Конвенциональное земледелие 2011 озимая рожь 2013 яровой ячмень 12, 3 13, 9 10, 7 7, 2 18, 6 19, 2 5, 3 2, 2 85, 6 5, 90 16, 1 5, 9 4, 7 8, 3 4, 4 16, 4 14, 4 11, 2 18, 6 65, 3 1, 88 10

Водопрочность почвенных агрегатов пахотного горизонта типичного чернозема при разных системах земледелия Количество водопрочных агрономически ценных агрегатов (10 -0, 25 мм) Год Конвенциональное земледелие Органическое земледелие 2011 24, 3% 40, 0% 2013 50, 7% 67, 1% 2013 г. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 % водопрочных агрегатов* 2011 г. >10 10 -7 7 -5 5 -3 3 -2 2 -1 1 -0, 5 -0, 25 Расмер агрегатов, мм органическое земледелие конвенциональное земледелие 120 100 80 60 40 20 0 >10 10 -7 7 -5 5 -3 3 -2 2 -1 1 -0, 5 -0, 25 Размер агрегатов, мм органическое земледелие конвенциональное земледелие * - планки погрешностей представляют стандартную ошибку средней 11

Агрохимические и физико-химические свойства пахотного горизонта типичного чернозема при разных системах земледелия год 2011 2012 2013 сезон весна осень культура озимая пшеница яровой ячмень чистый пар M m σ Дов. интервал P=0. 95(±) V, % 2011 2012 2013 весна осень озимая рожь яровой ячмень M m σ Дов. интервал P=0. 95(±) V, % P 2 O 5, мг/100 г K 2 O, мг/100 г С: N атомное Органическое земледелие 6, 35 8, 1 0, 46 6, 13 7, 7 0, 36 5, 98 8, 3 0, 45 6, 14 7, 7 0, 45 6, 20 8, 7 0, 49 6, 31 7, 9 0, 44 46, 8 19, 6 23, 3 25, 9 19, 3 23, 4 33, 5 33, 3 50, 2 43, 7 30, 7 45, 7 11, 9 14, 5 12, 5 11, 6 12, 0 12, 2 6, 19 0, 05 0, 13 0, 11 2, 17 26, 4 4, 2 10, 3 8, 3 39, 1 39, 5 3, 3 8, 0 6, 4 20, 3 12, 5 0, 4 1, 1 0, 8 8, 4 35, 1 15, 6 23, 0 23, 2 14, 9 19, 1 28, 7 28, 9 55, 9 38, 3 30, 7 44, 6 13, 4 14, 3 14, 9 14, 3 15, 3 12, 5 21, 8 3, 02 7, 40 5, 92 33, 91 37, 9 4, 42 10, 83 8, 67 28, 61 14, 1 0, 42 1, 02 0, 82 7, 23 р. Нвод Гумус, % 8, 1 0, 2 0, 4 0, 3 4, 8 Nвал, % 0, 44 0, 02 0, 04 0, 03 9, 86 Конвенциональное земледелие 6, 84 7, 5 0, 38 6, 38 7, 8 0, 37 6, 26 7, 9 0, 36 6, 38 7, 6 0, 36 6, 44 8, 1 0, 36 6, 34 8, 3 0, 45 6, 44 0, 08 0, 20 0, 16 3, 18 7, 9 0, 12 0, 30 0, 24 3, 83 0, 38 0, 01 0, 04 0, 03 9, 27 12

Динамика степени кислотности 6. 70 p. H * 6. 50 6. 30 6. 10 5. 90 5. 70 5. 50 2011, озимая пшеница 2012, ячмень весна 2013, чистый пар осень * - планки погрешностей представляют стандартную ошибку средней Определение степени кислотности почв 13

Содержание гумуса, % * Динамика степени гумусированности 8. 80 8. 40 8. 00 7. 60 7. 20 2011, озимая пшеница 2012, ячмень 2013, чистый пар весна осень Пробоподготовка почвенных образцов и анализ содержания гумуса * - планки погрешностей представляют стандартную ошибку средней 14

Содержание общего азота, %* Динамика содержания общего азота 0. 55 0. 50 0. 45 0. 40 0. 35 0. 30 2011, озимая 2012, ячмень 2013, чистый пшеница пар весна осень * - планки погрешностей представляют стандартную ошибку средней Пробоподготовка почвенных образцов на анализ содержания общего азота 15

Динамика содержания подвижного фосфора и обменного калия мг/100 г почвы* Подвижный фосфор, P 2 O 5 60 50 40 30 20 10 0 2011, озимая 2012, ячмень 2013, чистый пшеница пар мг/100 г почвы* Обменный калий, K 2 O 60 50 40 30 20 10 0 2011, озимая 2012, ячмень 2013, чистый пшеница пар весна осень Пробоподготовка почвенных образцов и анализ содержания подвижного фосфора и обменного калия * - планки погрешностей представляют стандартную ошибку средней 16

Выводы 1) Структурно-агрегатный состав типичного чернозема исследуемых агроценозов характеризуется оптимальным количеством содержания агрономически ценных агрегатов. Структурное состояние типичного чернозема органических агроценозов по содержанию водопрочных макроагрегатов – хорошее, конвенциональных агроценозов – удовлетворительное. 2) Пахотный горизонт типичного чернозема органических агроценозов сильногумусирован, со слабокислой реакцией почвенного раствора и очень высоким содержанием элементов питания − подвижного фосфора, обменного калия и общего азота. Пахотный горизонт типичного чернозема при конвенциональном земледелии среднегумусирован со слабокислой реакцией почвенного раствора и очень высоким содержанием элементов питания. 3) Коэффициент структурности, количество агрономически ценных агрегатов и водопрочность почвенных макроагрегатов в пахотном горизонте типичного чернозема выше при органическом земледелии по сравнению с конвенциональным. Пахотный горизонт типичного чернозема органических агроценозов характеризуется более высокой обеспеченностью общим азотом, а также степенью зрелости гумуса в отличие от конвенциональных агроценозов. 4) В агроценозах Восточного Закамья Республики Татарстан органическое земледелие способствует накоплению гумуса, улучшению структурного состояния почв и поддержанию на высоком уровне содержания основных элементов питания в пахотном горизонте типичного чернозема. 17

Практическая значимость работы для оценки возможного экологического риска • Результаты исследований могут быть использованы при оценке эффективности внедрения системы органического земледелия в других районах Республики Татарстан и соседних регионах • Полученные результаты о динамике основных агрофизических и агрохимических показателей черноземов могут быть востребованы для агроэкологического мониторинга почв и разработки системы интегральных показателей состояния сельскохозяйственных угодий при органическом земледелии • Данные могут быть полезны при составлении кадастра производителей органической продукции Республики Татарстан 18